【儿科每日一文】婴儿肠道双歧杆菌如何利用母乳低聚糖？

过去几年的证据显示，母乳中的生物活性物质特别是人乳低聚糖(HMO)在构建婴儿肠道微生物群中起到关键作用。HMO是母乳中大量存在的复合碳水化合物(10-15g/L），它们不能被肠道酶作用，可以直接到达婴儿结肠并作为某些肠道微生物的底物。母乳喂养的婴儿肠道微生物群以富含有益双歧杆菌为特征。

聚糖测序技术和解析分析技术的进步扩展了我们对有益双歧杆菌对HMO利用的基因组和分子适应性的理解。最近来自智利的学者在《Food Microbiol》发表了一篇综述，介绍了关于人乳低聚糖对婴儿肠道菌群影响的最新进展和使用合成HMO或牛乳低聚糖来复制HMO效果的新策略，以及双歧杆菌利用HMO的分子和基因组适应性。

HMO的结构多样性

HMO链长度呈3到15个碳水化合物单位不等，由五种单糖组成：葡萄糖、半乳糖N-乙酰葡糖胺、岩藻糖和N-乙酰神经氨酸（唾液酸）。

一些HMO可以通过将岩藻糖或唾液酸残基与乳糖核心连接，分别产生2’或3’岩藻糖基乳糖(FL)和3'或6'-唾液酸乳糖(SL)。在其他HMO中，乳糖核心与半乳糖-1,3-N-乙酰葡糖胺(LNB)的重复序列偶联，也称为1型链。当N-乙酰基乳糖与乳糖残基连接时，形成HMO中的2型链。这两种类型的结构单元可以进一步延伸，形成更大的HMO，并通过α-位连接岩藻糖和唾液酸基残基进行修饰，这样就显著增加了HMO的结构数量。

HMO利用的分子策略

HMO被双歧杆菌广泛利用，但并不是所有双歧杆菌分离株都有这种能力。婴儿双歧杆菌是典型的HMO利用细菌，消耗所有类型的HMO。消耗的机理模型为完整HMO的导入和细胞内糖基水解酶(GH)降解。两歧双歧杆菌能够使用岩藻糖基化或唾液酸化的HMO，依赖于一组多样的胞外酶GH，与婴儿双歧杆菌细胞内酶相比具有相似的HMO酶亲和力。短双歧杆菌显示出对唾液酸化HMO（例如唾液酸-LNT）的显著消耗，其水平与婴儿双歧杆菌相当。长双歧杆菌显示出对岩藻糖基化HMO的明显偏好，并发现了致力于利用岩藻糖基化HMO的新基因簇。

复制母乳双歧杆菌作用的新策略

低聚果糖和低聚半乳糖：低聚果糖(FOS)和低聚半乳糖(GOS)已作为益生元添加到婴儿配方食品中，一些报告表明，FOS和GOS促进了婴儿中由双歧杆菌支配的健康肠道菌群的发展，导致较低的粪便pH值和较大的SCFA产量。

合成HMO：HMO的大规模合成是困难的，化学合成的HMO的临床安全性已经在临床前动物模型中进行了测试，为HMO的第一次人体研究奠定了基础。

牛乳低聚糖(BMO)：BMO可以通过乳品流回收获得，并且已经证明了其通过影响肠道微生物群对健康所起到的有益作用。

综上所述，母乳是新生儿的最佳营养来源。纯母乳喂养不仅促进了适当的生长，还提供了大量的保护和刺激婴儿发育的生物活性物质。使用合成或从乳制品副产品中回收类似分子的方法，可以复制HMO的生物效应。而含有HMO类似物的食物肯定会彻底改变市场，并将为改善全球婴儿健康提供机会。目前关于HMO利用的分子机制的研究对于验证HMO对微生物群的影响是非常重要的，同时有助于鉴定高度适应婴儿肠道的新分离物。在复杂的肠道微生物群背景下，这些微生物的有益影响的机理研究也将扩展我们对HMO的益处及其在健康中的作用的了解。

参考文献

Pamela Thomson, Daniel A. Medina, Daniel Garrido, Human Milk Oligosaccharides and Infant Gut Bifidobacteria: Molecular Strategies for their Utilization, Food Microbiology (2017).

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