博鱼体育官方母乳能为婴儿供给早期生长所需的扫数养分物质以及有帮于婴儿强健的很多生物活性物质，如母乳低聚糖（HMOs）、生物活性肽、免疫球卵白等。HMOs正在乳腺中合成，是母乳中最丰厚的生物活性分子，也是母乳中第三大固体因素。因为大无数HMOs对婴儿胃肠道中的胃酸和消化酶有抗性，因此HMOs可能直接达到婴儿结肠，影响婴儿肠道上皮细胞和免疫细胞反映，也可能通过转移宿主肠道菌群构成和爆发代谢产品间接地调理婴儿的免疫体系。

　　双歧杆菌占母乳喂养婴儿肠道菌群的90%，正在母乳喂养婴儿的肠道菌群中占主导位置，固然HMOs首要被双歧杆菌操纵，但这种材干并不是扫数双歧杆菌都拥有。两歧双歧杆菌（Bifidobacterium bifidum）和长双歧杆菌婴儿亚种（antis）是操纵HMOs品种最多的两个菌种，这两个（亚）菌种可能操纵由分别基团点缀的分别布局的HMOs。

　　东北农业大学食物学院的陈禹含、李巧慧、孟祥晨*等针对B.longum subsp.infantis不妨广博操纵HMOs这一上风，综述其代谢HMOs所需的糖苷酶及转运体，遵循其效用位点合系相应布局的HMOs，描写B.longum subsp.infantis对HMOs的操纵格式，并总结B.longum subsp.infantis代谢HMOs对婴儿爆发的益生效用，以期为探究HMOs与肠道菌群的互作机造以及该机造对婴儿肠道发育和成熟的效用奠定根柢。

　　HMOs的组分及丰采受母体影响极大，分别地区、分别个别以及统一个其余分别哺乳期之间都有不同。HMOs分子布局和丰选取决于乳腺细胞中α-1,2-岩藻糖基蜕变酶（FUT2）和α-1,3/4-岩藻糖基蜕变酶（FUT3）的表达。FUT2卖力通过α-1,2键衔尾L-岩藻糖（Fuc）和D-半乳糖（Gal）末了，造成H-抗原双糖布局（fucal-2Galβ1-4GlcNAc-R）布局或H-抗原布局。FUT3通过1型链上的α-1,4键衔尾Fuc和N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）。岩藻糖基蜕变酶基因的表达由渗出基因（Se）和道易斯（Le）血型特质定夺。FUT2和FUT3判袂由Se基因和Le基因编码。遵循Se和Le基因的表达，母乳渗出可分为4 品种型：FUT2与FUT3均活动（Se+Le+）、FUT2活动但FUT3不活动（Se+Le-）、FUT3活动但FUT2不活动（Se-Le+）以及FUT2与FUT3均不活动（Se-Le-）。因而，Se阳性的母亲乳汁中2’-岩藻糖基乳糖（2’-FL）含量丰厚。相反，Se阴性母亲的乳汁不含有α-1,2-岩藻糖基化的HMOs；Le阴性的女性不渗出含有α-1,4岩藻糖基化的HMOs，如乳糖-N-岩藻五糖II（LNFP II）。

　　HMOs普通由5 种糖基构成，判袂为D-葡萄糖（Glc）、Gal、GlcNAc、Fuc以及唾液酸（N-乙酰神经氨酸NeuAc/Neu5Ac）（图1A），蚁合度（DP）正在3～32之间。HMOs的中央布局由Gal和Glc构成（即乳糖布局），常被Fuc、GlcNAc和NeuAc点缀。假如HMOs的布局中含有NeuAc，则被界说为酸性低聚糖。HMOs的主链可能被唾液酸化或岩藻糖基化，造成三糖布局，如2’-FL，3-岩藻糖基乳糖（3-FL），3’-唾液酸乳糖（3’-SL）和6’-唾液酸乳糖（6’-SL）（图1B、C）。HMOs的还原末了乳糖基可通过由β-1,3或β-1,6键衔尾的乳糖-N-二糖（Galβ1-3GlcNAc-，LNB，I型链）或N-乙酰乳糖胺（N-acetyl-D-lactosamine食品，Galβ1-4GlcNAc-，LacNAc，II型链）举办延长。含II型链HMOs的含量比I型链少。I型或II型链可能通过β-1,4糖苷键举办组合，造成LNT和LNnT，或是正在分别合头中通过α-1,2、α-1,3或α-1,4键被岩藻糖基化，进而通过α-2,3或α-2,6键唾液酸化，从而造成种种布局的异构体，如乳糖-N-岩藻五糖（LNFP）I、LNFP II、LNFP III、乳糖-N-二岩藻六糖（LNDFH）I、LNDFH II、唾液酸乳糖-N-四糖（LST）a、LST b和二唾液酸乳糖-N-四糖（DSLNT）（图1D）。乳糖还可能通过β-1,3、β-1,4和β-1,6键衔尾半乳糖残基，造成半乳糖基乳糖（GL），如3’-半乳糖基乳糖（3’-GL）、4’-半乳糖基乳糖（4’-GL）和6’-半乳糖基乳糖（6’-GL）（图1E）。GL广泛存正在于人类初乳中，成熟乳中含量很低。通过β-1,6键衔尾造成有分支布局的HMOs被称为iso-HMO，没有分支的线性布局HMOs被称为para-HMO（图1G）。仅含Glc、Gal和GlcNAc的中性中央布局HMOs占总HMOs的42%～55%，中性岩藻糖基化HMOs占总HMOs的35%～50%，唾液酸化HMOs占总HMOs的12%～14%。

　　目前，仍有很多种布局未知的HMOs，拓荒操纵更前辈的新型剖释身手，如基质辅帮激光解吸电离质谱和多维核磁共振光谱等，将更有帮于HMOs布局的剖释和测定。糖基的衔尾格式扩展了HMOs的多样性，也形成了操纵HMOs难度推广，仅有不妨表达合连糖苷酶及转运体的细菌材干代谢HMOs。

　　双歧杆菌是婴儿肠道菌群中代谢HMOs最活动的物种之一。经判定，该属菌株中存正在很多不妨表达与代谢HMOs合连糖苷酶和转运卵白的基因食品。双歧杆菌依然进化出两种操纵HMOs的格式：一种依赖转运卵白（细胞内消化）；另一种依赖胞表糖苷酶（细胞表消化）。B.bifidum和极少B.longum subsp.longum菌株缺乏完好的HMOs转运卵白，因而操纵胞表糖苷酶正在细胞表剖判HMOs获取单糖或双糖，其余HMOs降解物被转运卵白运输进细胞内进一步降解，而B.longum subsp.infantis会通过特定的转运卵白将完好的HMOs运输至细胞内降解（表1）。2008年，跟着B.longum subsp.infantis法式菌株ATCC 15697完好基因组序列的公然，正在该菌株中觉察了几个不妨反响B.longum subsp.infantis对婴儿宿主潜正在适当性的基因，包罗与HMOs剖判代谢合连的基因簇、细胞表溶质联络卵白和预测对HMOs有活性的渗出酶。表2枚举了B.longum subsp.infantis含有的操纵HMOs的糖苷酶和转运体基因。

　　为驱动双歧歧道，双歧杆菌进化出了几种对HMOs拥有高特异性的糖苷酶和磷酸化酶。考虑职员通过对扫数已公然的B.longum subsp.infantis全基因组序列举办剖释，发掘出了多种插足操纵HMOs的糖苷酶基因，这些与HMOs代谢相合的基因家族高度守旧，涵盖了水解HMOs布局上简直统共衔尾键的效力。

　　卖力去除HMOs中岩藻糖的酶被定名为岩藻糖苷酶，共有两种：1,2-α-L-岩藻糖苷酶和1,3/4-α-L-岩藻糖苷酶。1,2-α-L-岩藻糖苷酶对Fucα1-2Gal-O-R高度敏锐，因而能聪明识别2′-FL和LNFP I。别的，该酶还对LDFT、LNDFH I和3-FL也有必定的活性。1,3/4-α-L-岩藻糖苷酶的奇特之处是它需求一个支链半乳糖残基水解岩藻糖苷键。该酶采用了由半乳糖残基与活性位点联络而触发的诱导拟合催化机造，可效用于LNFP II和LNFP III。

　　经岩藻糖苷酶和NanH2去除点缀物后，可能水解HMOs的中央布局。对Gal起效用的酶有两种。通过搜寻双歧杆菌的基因组，Yoshida等觉察了LNT β-1,3-半乳糖苷酶，它可能特异性地将LNT水解为Gal和LNTri II，对LNT活性最强，其次是Lac、LNB和LNnT。别的，B.longum subsp.infantis还能爆发β-1,4-半乳糖苷酶，HMOs中的Lac和II型链（Galβ1-4GlcNAc-O-R）是β-1,4-半乳糖苷酶的敏锐靶点食品。

　　GNB/LNB 磷酸化酶是一种胞内酶，不妨可逆地磷酸化GNB/LNB，天生α-半乳糖1-磷酸（Gal1P）和N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）/GlcNAc。正在沟通底物的GNB/LNB代谢经过中，磷酸化天生的Gal1P无需耗费ATP就可能转化为果糖6-磷酸，这可能节流ATP的耗费。

　　仅有糖降解基因的存正在，并不行确保双歧杆菌正在HMOs存正在时的孕育材干。如，干酪乳杆菌BL23（Lactobacillus casei BL23）含有1 种可能水解2′-FL的α-岩藻糖苷酶基因，但它不行正在2′-FL上孕育，缘由或者是L.casei BL23缺乏2′-FL跨膜转运卵白。

　　B.longum subsp.infantis通过几种SBPs的介导，可能将完好的HMOs分子导入细胞内。B.longum subsp.infantis ATCC 15697是一个拥有健壮HMOs操纵材干的榜样菌株，该菌株拥有编码几种细胞内HMOs合连糖苷酶和用于腺苷三磷酸联络盒转运卵白（ABC）的SBPs的基因簇。当处境中有HMOs存正在时，菌株合连转运体的基因表达秤谌普及了数倍。但比拟于对糖苷酶的剖析，目前对转运卵白的探究较为缺乏，只要LNB、FL和LNnT的转运卵白获得了表征。

　　GNB/LNB转运体卖力转运由乳酸-N-生物酶正在细胞表开释出来的LNB和由α-N-乙酰半乳糖氨酶从黏卵白O-聚糖开释出来的GNB。目前，对该转运体正在B.longum subsp.infantis中施展效用的格式再有待考虑。但Sakanaka等举办的tblastn剖释结果注脚，B.longum subsp.infantis中编码FL2-BP和GNB/LNB-BP的基因存正在率高于FL1-BP和NahS。分别于全基因组测序只可正在菌株中找到已知操纵HMOs的基因的同源性，基因组文库筛选和转录组剖释不依赖于数据库中已有的特质基因，可能觉察和表征隐含的操纵HMOs的基因。

　　FL转运卵白最早由Garrido和Matsuki等觉察，该转运体可能将2’-FL、3-FL、LDFT和LNFP I转运进细胞内部。B.longum subsp.infantis ATCC 15697具有两个同源的FL转运卵白，其SBPs拥有60%的相同性。通过生化和布局剖释，明清晰这两个转运卵白的效力重合，但又不十足沟通。

　　James等通过对正在HMOs上孕育的细胞转录组剖释结果举办一系列靶向基因敲除，然后正在增添了几种HMOs的造就基中监测突变体的孕育情景，结果显示NahS（LNnT-BP）是卖力转运LNnT的SBP。

　　如图2所示，B.longum subsp.infantis将总共HMOs分子通过SBPs运输到细胞质中，细胞内糖苷酶及磷酸化酶插足HMOs的酶解经过，正在细胞内开释出单糖。对B.longum subsp.infantis的卵白组学剖释注脚，这些被降解后造成的单糖通过双歧歧道进入到婴儿肠道的中枢代谢途径，最终爆发短链脂肪酸（SCFAs）等代谢产品。

　　因为与HMOs代谢合连的基因簇存正在鲜明不同，广泛HMOs的操纵格式和代谢途径高度依赖于特定的双歧杆菌品种或菌株食品，双歧杆菌的特定种或菌株对特定类型的HMOs操纵材干也各不沟通。如B.longum subsp.infantis JCM 1260因操纵HMOs的基因簇缺失，因此正在HMOs中孕育材干较弱。消化布局杂乱的HMOs往往涉及多个基因簇的表达，高度类似的同源序列之间的渺幼不同也会导致合连酶和转运体的不同表达。然而，到目前为止，并不是扫数插足HMOs降解的基因都已被确认。

　　细菌代谢产品与宿主之间的互作是肠道菌群施展益生效用的机造之一。HMOs经肠道菌群发酵可能爆发极少潜正在的有益代谢产品。当HMOs被肠道菌群剖判代谢时，中央布局乳糖会跟着点缀基团的水解而开释，经双歧歧道及Leloir半乳糖代谢途径爆发能量并用于人命运动。同时，乳糖经双歧歧道还会爆发包罗SCFAs正在内的多种有益代谢产品，不妨煽动婴儿强健。被水解下来的种种糖基正在胞代谢的途径至今仍处于揣度阶段，考虑万分有限。

　　B.longum subsp.infantis可发酵HMOs爆发SCFAs等，使肠道处于低pH值处境，有利于益生菌的孕育，按捺潜正在的病原体。SCFAs是考虑最透彻的代谢产品之一，首要包罗乙酸、丙酸和丁酸。它们广泛以高浓度存正在于结肠中，并被肠上皮细胞汲取食品。SCFAs可能通过调理细胞基因表达、分裂、增殖和凋亡等经过转移细胞效力，激活G卵白偶联受体，按捺组卵白去乙酰化酶活性以及其他与缺氧诱导因子平静合连的信号传导通道。SCFAs还可能通过推广黏液卵白的爆发和巩固肠道细胞秤谌的障蔽效力直接影响肠道强健，同时通过煽动富含调理性T细胞的肠道合连淋勾串构群体以调理免疫体系。乙酸和丙酸都被以为可能低浸婴儿哮喘的爆发，丁酸可能通过煽动肠上皮细胞爆发黏卵白及改良严密衔尾的完好性，进一步保护肠道障蔽效力。考虑注脚，SL和2’-FL正在发酵经过中会爆发分其余SCFAs谱，但SCFAs的总体浓度均有所普及。B.longum subsp.infantis代谢藻糖基化HMOs爆发了甲酸。

　　B.longum subsp.infantis通过芬芳乳酸脱氢酶的效用，正在婴儿肠道中爆发多量芬芳乳酸，如色氨酸衍生的吲哚-3-乳酸（ILA）。色氨酸是人体必定氨基酸，普通由炊事卵白质降解爆发，幼肠可能汲取大一面炊事出处的色氨酸，一幼一面可达到结肠并被肠道菌群剖判代谢转化为种种剖判代谢物。体表剖释证明，与乳糖比拟，B.longum subsp.infantis正在HMOs上孕育时爆发的ILA数目鲜明更多。ILA是一种抗炎分子，可联络芬芳烃受体和羧酸受体，调理单核细胞对脂多糖的反映，并阻断炎症细胞因子如白细胞介素-8的转录。ILA途径可能保护更生儿免疫的炎症/抗炎均衡，阻难炎症细胞因子的爆发，减轻炎症毁伤。这些觉察注脚B.longum subsp.infantis介导的氨基酸代谢途径对早期免疫发育至合紧急。

　　岩藻糖基化的HMOs被转运进B.longum subsp.infantis细胞后剖判为L-岩藻糖，随后经一系列酶的效用，被转化为磷酸二羟丙酮和乳醛，磷酸二羟丙酮随后可能通过双歧歧道进入中枢糖酵解途径，而乳醛正在厌氧条目下通过氧化还原酶转化为1,2-PD。考虑以为，1,2-PD大概可能行动B.longum subsp.infantis代谢岩藻糖基化HMOs的标记物，而且1,2-PD可能通过B细胞受体介导的信号通道煽动B细胞的活化。

　　因为母乳喂养亏欠，婴儿早期肠道菌群容易失调，从而导致极少免疫介导的疾病爆发。通过考虑觉察，给母乳喂养的婴儿填充B.longum subsp.infantis可能煽动肠道的强健发育，B.longum subsp.infantis可能通过多种格式影响婴儿肠道。但目前对HMOs介导的肠道菌群与婴儿肠道互作知之甚少。

　　因为缺乏需要的酶和转运载体，大一面肠道细菌无法消化HMOs，这为特意耗费HMOs的有益细菌的孕育供给了采选性的养分上风。行动代谢HMOs的首要微生物，B.longum subsp.infantis依然进化出杂乱的代谢HMOs途径，正在定植材干上比其他肠道细菌更拥有比赛上风。比方，与未填充B.longum subsp.infantis母乳喂养的婴儿粪便比拟，填充了B.longum subsp.infantis EVC001组粪便样品呈现出革兰氏阴性菌和拟杆菌丰采低浸的趋向，而且内毒素秤谌低浸了4 倍。这注脚B.longum subsp.infantis通过吞没肠道生态位点及防御病原体侵入肠道，正在肠道免疫效力中起到合头效用。别的，B.longum subsp.infantis代谢HMOs爆发的如SCFAs等代谢产品，可能通过交叉喂养效用间接刺激其他有益菌的孕育，改良肠道菌群布局。

　　肠道菌群及其代谢产品通过多种途径调理免疫体系，对宿主的免疫稳态起紧急效用。广泛情景下肠道菌群介导的免疫均衡状况既能造止表来细菌又能坚持自己耐受性，当肠道菌群爆发转移时，或者会导致免疫反映失调，进而惹起自己免疫性疾病。一项考虑注脚，正在HMOs中孕育的B.longum subsp.infantis可能通过T细胞刺激肠道上皮细胞的活性，煽动Caco-2细胞中抗炎细胞因子IL-10以及Caco-2细胞和HT-29细胞中黏附分子和严密衔尾卵白的表达。与正在葡萄糖和乳糖上孕育的细胞比拟，HMOs 3-FL煽动了B.longum subsp.infantis ATCC 15697正在HT-29和Caco-2细胞系上的黏附。拥有较强的黏附性是菌株正在肠道内定植并施展免疫调理效用的紧急条件。B.longum subsp.infantis通过操纵HMOs爆发代谢物，正在宿主体内转达信号至免疫细胞，如吞噬细胞和T、B淋巴细胞等，对宿主免疫反映举办调理。这对免疫介导性疾病起到合头效用。

　　HMOs的构成远比其他哺乳动物乳汁中的低聚糖品种更丰厚、布局更杂乱。B.longum subsp.infantis已进化出操纵分别HMOs的奇特格式保护肠道微生物群的均衡。已知其通过多种特异性糖苷酶与转运体将HMOs转运至胞内水解，并通过双歧歧道将水解后的单糖运送至中枢代谢途径，但仍有很多与代谢HMOs合连的效力性基因没有被发现。B.longum subsp.infantis通过操纵HMOs爆发有益代谢产品、改良肠道菌群布局以及介导免疫性疾病，从而煽动婴儿肠道发育、保护肠道强健。然而，对代谢物的考虑公多聚焦正在SCFAs，并未阐明B.longum subsp.infantis代谢分别HMOs的潜正在标记物及代谢物中如氨基酸衍生物等其他施展免疫调理效用的特定分子。

　　因为母乳资源的异常性，提取拥有特定分子布局的HMOs并将其运用于婴幼儿配方奶粉永远是一个困难。近年来，通细致胞工程、化学酶法和化学合成等步骤，2’-FL、3’-SL、6’-SL、LNT、LNnT和双岩藻糖基乳糖的工业化坐褥获得了宏大身手打破。正在婴儿食物中填充自然提取某人为合成的HMOs化合物依然获得美国、欧盟、澳大利亚和其他区域监禁机构的准许。跟着身手的普及，更多的HMOs将或者被用于工业化坐褥。基因组筛选身手的迅疾前进增加了筛选操纵HMOs基因的领域，更有帮于一切明白HMOs的代谢经过。目前，已展开将HMOs行动益生元参与到婴儿配方奶粉或将双歧杆菌与HMOs行动合生元沿道参与到种种饮料中的考虑。他日，仍需深切发掘操纵HMOs的基因，归纳评估婴儿肠道内双歧杆菌的益生个性，通过基因组学、代谢组学、卵白质组学和糖组学等多种身手进一步考虑双歧杆菌代谢HMOs的分子机造，探究婴儿肠道菌群与HMOs的互作机造，并通过体表里实习举办验证。

　　本文《长双歧杆菌婴儿亚种操纵母乳低聚糖的分子机造及益生效用考虑转机》出处于《食物科学》2024年45卷9期243-251页. 作家：陈禹含，李巧慧，李岩，苏倩，郭欢新，段勃帆，孟祥晨. DOI:10.7506/spkx0521-198.点击下方阅读原文即可查看作品合连新闻。

　　熟练编纂：李雄；仔肩编纂：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片出处于作品原文及摄图网

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