与母乳喂养有关的双歧杆菌在婴儿肠道中产生芳香乳酸

  一、 研究背景：

  母乳喂养深刻地塑造了婴儿肠道微生物群，这对生命早期免疫发育至关重要，肠道微生物群可以通过多种方式影响宿主生理。然而，目前已知的介导宿主-微生物群相互作用的依赖母乳的微生物代谢物很少。

  二、 研究目的：

  通过研究婴儿肠道早/晚双歧杆菌定植、早产、暴露于抗生素和配方奶粉补充对双歧杆菌芳香乳酸产生的影响，为进一步研究芳香乳酸对婴儿健康和免疫发育的影响提供理论依据

  三、 研究结果：

  (1)双歧杆菌与婴儿肠道中的芳香乳酸有关

  通过16S核糖体RNA扩增子测序推断肠道微生物群组成，使用靶向超高效液相色谱-质谱代谢组学方法。结果表明：母乳喂养与混合喂养在婴儿肠道中双歧杆菌的丰度上存在显著分离;并且特定的双歧杆菌种类与粪便中所有三种芳香乳酸(4-OH-PLA, PLA和ILA)的浓度显著相关，表明特定的双歧杆菌种类在婴儿肠道中产生芳香乳酸。

  (2)双歧杆菌在体外产生芳香乳酸

  双歧杆菌型菌株在含有所有三种芳香的培养基中厌氧生长,以葡萄糖或HMOs作为唯一碳水化合物来源的氨基酸。培养上清分析表明，ILA、PLA和4-OH-PLA主要由双歧双歧杆菌、短双歧杆菌、双歧双歧杆菌和双歧双歧杆菌五种菌株产生。

  (3)有效ALDH的确定

  对所有双歧杆菌全基因组测序菌株的进一步分析表明，4型ldh普遍存在于长双歧杆菌、两歧双歧杆菌、短双歧杆菌和scardovii双歧杆菌菌株中。将婴儿双歧杆菌菌株的4型ldh基因克隆，转化到大肠杆菌的载体中，结果表明4型LDH基因的表达确实导致了培养上清中PLA、4-OH-PLA和ILA的含量。

  总的来说，这些结果表明，在与母乳喂养有关的双歧杆菌中，4型ldh基因编码一个aldh，该aldh负责产生ILA、PLA和4- oh -PLA。

  (4)双歧杆菌在婴儿期早期控制芳香乳酸谱

  分析在纯母乳喂养(与混合或配方奶喂养相比)的4个月婴儿和部分母乳喂养(与断奶相比)的12个月婴儿中，含MAGs的丰度明显更高。相比之下，早期定植了双歧杆菌的婴儿粪便检测出较高浓度的ALA，而定植延迟的婴儿，尽管母乳喂养，芳香族乳酸浓度明显较低。

  总之，这些结果表明，利用HMO的婴儿型双歧杆菌物种丰度决定了婴儿肠道中芳香乳酸的含量。因此，早/晚双歧杆菌定植、早产、暴露于抗生素和配方奶粉补充对双歧杆菌芳香乳酸产生的影响值得进一步研究。

  (5)吲哚乳酸通过AhR和HCA3调节免疫反应

  通过在TH17极化条件下培养分离的人CD4+ T细胞，并评估暴露于ILA后IL-22的产生。分析表明ILA诱导了IL-22的产生并呈剂量依赖性。因此，ILA通过AhR和HCA3依赖途径影响人类免疫反应，可能影响生命早期的免疫反应。

  四、 研究结论

  综上研究表明ALDH催化芳香氨基酸在婴儿肠道中转化为各自的芳香乳酸的最后一步。母乳促进的双歧杆菌产生AhR激动剂ILA是婴儿期肠道中AhR依赖性信号传导的关键决定因素。观察到的IL-22分泌的剂量依赖性和AhR依赖性刺激可能反映了婴儿型双歧杆菌在生命早期影响肠道内稳态的机制，例如IL-22提供对胃肠道病原体的保护，促进粘液产生和上皮功能。因此，我们的发现为进一步研究芳香乳酸对婴儿健康和免疫发育的影响提供了理论依据。

  参考：DOI: 10.1038/s41564-021-00970-4