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撰稿人：李柏良
目前已有充分证据表明肠道微生物群对婴儿免疫系统的支持作用。母乳低聚糖作为肠道菌群及宿主健康的调节剂，其与肠道微生物群及屏障功能的相关性仍缺乏进一步确认。伊利联合东北农业大学李柏良团队，首次报道了母乳中低聚糖（2′-FL）与婴儿肠道微生物群的关系，并进一步探索了其对肠道屏障的影响。
本研究成果于2023年5月发表于影响因子7.0的国际学术期刊《Food Science and Human Wellness》。
研究主要发现
1. 2′-FL可降低肠道通透性标志物（肠毒素和二胺氧化酶）的浓度，增加紧密连接蛋白（occludin和claudin-1）的表达水平；
2. 增加了双歧杆菌丰度和糖苷水解酶（GHS）表达，包括GH31、GH28和GH5；
3. 本研究为2′-FL在婴儿配方粉中的应用提供理论支持。
研究背景
2′-岩藻糖基乳糖（2′-FL）作为一种天然益生元，在婴儿配方奶粉喂养和母乳喂养之间架起了一座桥梁，显示出支持肠道健康的潜力。然而，2′-FL改善肠道通透性的作用及其机制尚不清楚。
研究证实了2′-FL改善了肠道组织结构，降低了肠道通透性的血清标记物，从而维持了肠道通透性。2′-FL通过调节肠道微生物区系的组成来发挥益生作用，例如增加有益微生物双歧杆菌的丰度。因此，2′-FL可调节肠道微生物群和功能，从而改善肠道通透性。
研究方法
将3名健康婴儿（3-5个月）的肠道微生物移植到小鼠体内，构建了菌群人源化（HMA）模型。同时采集母乳并量化2′-FL、3′-岩藻糖基乳糖（3′-FL）、3′-唾液酸乳糖（3′-SL）、6′-唾液酸乳糖（6′-SL）、乳酰-N-四糖（LNT）、乳酰-N-新四糖（LNnT）六种糖。利用HMA模型，分别给予2′-FL强化婴儿配方奶粉（IF）、正常IF和人乳，喂养44天后，分析2′-FL对肠道通透性相关生物标志物的影响，并分析了肠道微生物区系组成。
图1：动物实验设计
01. 母乳低聚糖含量
研究了9名分泌性健康婴儿母亲常见的HMO的含量，聚类分析（图2 A）显示，在所有母乳样品中，2′-FL含量最高；且已有报道研究2′-FL在保护肠道健康方面的有益作用，以此推测它有可能促进肠道屏障功能的完整性。因此，我们在实验室开发了2′-FL强化婴儿配方奶粉配方，以考察其保护肠道屏障的作用。
图2：（A）9个母乳样品中的主要低聚糖含量，包括2′-FL、3′-FL、3′-SL、6′-SL、LNT和LNnT；（B）主要HMO的聚类分析
02. 2′-FL增强奶粉对肠道组织病理分析
实验结束时，光镜下观察回肠和结肠组织的病理分析如图3所示。常规配方粉（IF）和人乳没有引起小鼠肠道组织病理损害（图3 A）。2′-FL强化IF组和人乳组较正常IF组有更多完整的肠绒毛。与正常IF组相比，2′-FL强化IF组绒毛长度显著增加，但与人乳组相比无显著差异。同时，2′-FL强化IF组与正常IF组相比，肠隐窝明显变浅（图4 B）。
图3：A: 小鼠肠道组织病理学检查。（A）HE染色。（B）肠道绒毛长度和隐窝深度。**P<0.01。下同。
2′-FL强化IF组与正常IF组相比，肠道sIgA水平显著升高、肠毒素水平显著降低、DAO水平显著降低（P<0.05,图4 A）；D-乳酸水平在各组间无显著差异（P>0.05,图4 B），2′-FL强化IF可降低肠道通透性。
2′-FL强化IF可提高occludin和claudin-1的mRNA表达水平（图4 E、G），但不能提高ZO-1的表达水平。
图4：2′-FL对小鼠肠道通透性标志物和紧密连接的影响。(A)sIgA、(B)D-乳酸、(C)肠毒素、(D)DAO、(E) occluding、(F)ZO-1、(G)Claudin-1。
2′-FL强化的IF诱导了喂人奶小鼠肠道微生物区系多样性的趋同。2′-FL强化IF组与母乳组的肠道菌群结果更接近。（图5 A、B)。
图5：2′-FL对小鼠肠道菌群组成的影响
03. 肠道微生物的碳水化合物代谢途径
在特定的GHs中，2′-FL显著升高（2′-FL强化IF组与正常IF组比较）。
图3 A：肠道微生物的KEEG和碳水化合物代谢途径
研究结论
HMA小鼠表明，2′-FL改善了肠道组织结构，降低了肠道通透性的血清标记物，从而维持了肠道通透性。2′-FL似乎通过调节肠道微生物区系的组成来发挥益生菌作用，例如通过增加有益微生物双歧杆菌的丰度。
根据本研究的结果，2′-FL可调节肠道微生物区系组成和功能，从而改善肠道通透性。
参考文献：
Chen Q, Yang L, Xiang F, et al.2′-Fucosyllactose modulates the function of intestinal microbiota to reduce intestinal permeability in mice colonized by feces from healthy infants[J/OL]. Food Science and Human Wellness, 1-18[2024-05-7]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/10.1750.TS.20230829.1741.006.html.
