英国纽卡斯尔大学Stewart团队揭示早产儿梭菌代谢母乳寡糖的肠道保护新机制

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来源：优在生物

2026-07-20 10:28:50

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核心提示：该研究系统证实早产儿来源pfoA⁻产气荚膜梭菌可高效代谢母乳寡糖。其产生的短链脂肪酸与色氨酸代谢物水平高于双歧杆菌。该菌株能抑制条件致病菌增殖并减轻肠道炎症。

早产儿肠道菌群发育异常与坏死性小肠结肠炎等严重疾病密切相关。母乳寡糖是母乳喂养保护早产儿的关键活性因子。目前已知双歧杆菌可利用母乳寡糖，但早产儿肠道中可代谢母乳寡糖的菌群范围仍不明确。

传统研究仅聚焦双歧杆菌的母乳寡糖代谢功能。早产儿肠道内优势定植的梭菌属是否参与母乳寡糖利用尚未被解析。这一认知局限阻碍了早产儿肠道健康干预策略的精准开发。

2026年3月16日，英国纽卡斯尔大学Christopher J. Stewart团队在国际期刊Nature Microbiology发表题为Clostridia from preterm infants metabolize human milk oligosaccharides to suppress pathobionts and modulate intestinal function in organoids的研究论文。

该研究系统证实早产儿来源pfoA⁻产气荚膜梭菌可高效代谢母乳寡糖。其产生的短链脂肪酸与色氨酸代谢物水平高于双歧杆菌。该菌株能抑制条件致病菌增殖并减轻肠道炎症。缺失pfoA毒力基因的产气荚膜梭菌是早产儿肠道健康的潜在有益共生菌。这项发现拓展了母乳寡糖利用菌的认知，为早产儿益生菌开发提供新方向。

正文

研究人员首先对29株分离自早产儿粪便的菌株开展体外生长筛选。测试菌株涵盖双歧杆菌，梭菌等早产儿肠道核心菌群。实验包含6种母乳寡糖及葡萄糖，乳糖作为对照。结果显示仅双歧杆菌和梭菌可利用母乳寡糖。其中产气荚膜梭菌，第三梭菌，巴氏梭菌等多种梭菌均具备该能力。缺失pfoA基因的产气荚膜梭菌AM1可高效利用与坏死性小肠结肠炎保护相关的DSLNT。团队进一步分析大规模宏基因组数据发现。梭菌在健康早产儿肠道中的定植率显著高于坏死性小肠结肠炎患儿。pfoA⁻产气荚膜梭菌在健康婴儿体内定植更稳定持久。该菌株属于低毒力进化分支，不携带主要毒力因子。全基因组测序表明梭菌利用母乳寡糖的基因簇与双歧杆菌完全不同。其依靠独特的糖苷水解酶家族完成糖链降解。

为验证梭菌代谢母乳寡糖的功能效益，研究人员开展代谢组与功能验证实验。对比双歧杆菌与梭菌的代谢产物发现。梭菌产生丁酸，丙酸等短链脂肪酸的总量显著高于双歧杆菌。同时生成更多色氨酸分解产物，多胺，组胺等免疫调节与肠道屏障保护物质。非靶向代谢组显示产气荚膜梭菌的代谢谱与益生菌双歧杆菌呈现相似的健康特征。无菌上清实验显示梭菌产物可显著抑制大肠杆菌，克雷伯菌，阴沟肠杆菌等早产儿肠道条件致病菌生长。且能促进天然双歧杆菌的增殖。该抑制作用依赖酸性环境与短链脂肪酸共同介导。同时存在其他抗菌物质协同作用。

研究人员利用早产儿肠道类器官模型深入解析宿主调控效应。pfoA⁻产气荚膜梭菌的无菌上清对结肠细胞无毒性。且能显著抑制脂多糖与鞭毛蛋白诱导的炎症因子分泌。活体菌株实验进一步证实pfoA⁻菌株可增强线粒体能量代谢。提升肠道屏障完整性。相反pfoA⁺菌株会降低细胞活力并损伤肠道屏障。预先定植pfoA⁻菌株可有效拮抗pfoA⁺菌株的致病作用。转录组与蛋白质组分析揭示梭菌通过独特糖苷水解酶系统实现母乳寡糖降解。在DSLNT诱导下大量上调唾液酸代谢相关基因。该菌株对临床常用抗生素敏感。具备进一步开发为益生菌的安全基础。