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在婴儿肠道微生物群研究中，为探究 1,2 - 丙二醇（1,2PD）对肠道微生物的影响，研究人员以产气荚膜梭菌（C. perfringens）为对象开展研究。结果发现，C. perfringens 可将 1,2PD 主要转化为 1 - 丙醇，且 1,2PD 会改变其细胞膜脂质组成和流动性。这一成果有助于理解母乳喂养期间肠道代谢物与微生物的相互作用。
在婴儿成长的过程中，肠道微生物群就像一个神秘的小宇宙，对婴儿的健康有着至关重要的影响。母乳喂养作为婴儿早期营养的主要来源，其中的人类母乳寡糖（HMO）能被微生物发酵，产生各种代谢产物。1,2 - 丙二醇（1,2PD）就是其中一种在母乳喂养婴儿粪便中积累的代谢产物，它不仅能参与微生物间的交叉喂养产生丙酸，还可能影响微生物细胞膜的状态。然而，目前关于 1,2PD 在婴儿肠道中的作用，仍有许多未知之处。比如，它对肠道微生物的具体影响机制是什么？哪些微生物能够利用它？这些问题都亟待解决。
为了深入探索这些奥秘，来自奥胡斯大学（Aarhus University）等机构的研究人员开展了相关研究。他们将目光聚焦在产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）上，这种菌是婴儿肠道的早期定植菌之一，并且具有利用 1,2PD 的潜在能力。研究人员通过一系列实验，试图揭示 1,2PD 与产气荚膜梭菌之间的相互作用。该研究成果发表在《Gut Pathogens》杂志上，为我们理解婴儿肠道微生物群的代谢机制提供了重要线索。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。在基因组分析方面，他们提取了产气荚膜梭菌 FMT 1006 的 DNA，利用牛津纳米孔技术（Oxford Nanopore Technologies）和 Illumina MiSeq 测序，并结合多种生物信息学工具进行分析 。在代谢研究中，采用高效液相色谱 - 示差折光检测器（HPLC-RI）测定底物利用和代谢产物生成情况，还用质子转移反应质谱（PTR-TOF-MS）检测气相中的代谢产物。同时，通过定制基因表达微阵列和定量 PCR（qPCR）技术分析基因表达水平，利用 Laurdan 染色法和液相色谱 - 串联质谱（LC-MS/MS）分别研究细胞膜流动性和脂质组成。
基因组特征及 pdu 簇的鉴定：研究人员对产气荚膜梭菌 FMT 1006 进行基因组测序分析，发现其与其他菌株密切相关，且拥有大部分与 1,2PD 代谢相关的 pdu 操纵子基因，不过缺少编码 PduP 的基因。这一结果为后续研究其对 1,2PD 的代谢能力奠定了基础。
1 - 丙醇是 1,2PD 产生的主要化合物：通过在不同培养基中培养产气荚膜梭菌 FMT 1006，研究人员发现该菌能消耗 1,2PD 并主要将其转化为 1 - 丙醇，未检测到丙酸。利用 HPLC-RI 和 PTR-TOF-MS 等技术分析代谢产物，发现 1,2PD 转化为 1 - 丙醇的碳回收率在 33%-60% 之间，这表明产气荚膜梭菌 FMT 1006 对 1,2PD 的代谢主要产物是 1 - 丙醇。
基因表达谱支持 1,2PD 主要用于生成 1 - 丙醇的观察：对在不同培养基中生长的产气荚膜梭菌进行基因表达分析，发现当在含有 1,2PD 的培养基（YC-PD50）中生长时，pdu 簇的相关基因（如 pduCDE、pduGH、pduO、dhaG 和 dhaT）表达上调，而 eut 簇的基因表达下调。qPCR 分析结果也与微阵列分析一致，进一步证实了 1,2PD 主要被用于生成 1 - 丙醇。
葡萄糖对 1,2PD 代谢的影响：研究人员研究了葡萄糖对 1,2PD 代谢的影响，发现添加葡萄糖能提高产气荚膜梭菌的生物量，改变代谢产物的比例。例如，在同时存在葡萄糖和 1,2PD 时，乳酸和乙酸的生成比例发生变化，且 1,2PD 转化为 1 - 丙醇的比例更高。此外，在指数生长期添加 1,2PD，其转化为 1 - 丙醇的效率更高。这表明葡萄糖的存在会影响产气荚膜梭菌对 1,2PD 的代谢途径和效率。
1,2PD 对产气荚膜梭菌细胞膜流动性影响较小：使用 Laurdan 染色法研究 1,2PD 对细胞膜流动性的影响，发现与阳性对照苯乙醇（PE）相比，1,2PD 对细胞膜流动性的影响较小。即使在 50 mM 的浓度下，1,2PD 增加细胞膜流动性的幅度也较小，在 10 mM 时甚至会降低膜流动性。这说明产气荚膜梭菌 FMT 1006 的细胞膜对 1,2PD 具有一定的耐受性。
在 1,2PD 存在下培养改变了部分膜脂的组成：通过 LC-MS/MS 分析细胞膜脂质组成，发现与在含葡萄糖的培养基（YC-G50）中生长相比，在含有 1,2PD 的培养基（YC-PD50）中生长时，产气荚膜梭菌 FMT 1006 的膜脂组成发生了变化，甘油磷酸乙醇胺（GPE）的组成改变，长链 GPE 含量增加，这可能导致细胞膜更加刚性。但脂肪酸生物合成簇 fab 相关基因的表达在不同培养基中没有显著差异。
总的来说，这项研究深入探讨了 1,2PD 与产气荚膜梭菌之间的相互作用。研究结果表明，产气荚膜梭菌是 1,2PD 的利用者，在母乳喂养期间可促进肠道中 1 - 丙醇的形成。1,2PD 对产气荚膜梭菌细胞膜脂质组成有一定影响，且细胞膜对 1,2PD 具有一定耐受性。这些发现对于我们理解母乳喂养期间肠道代谢物与微生物之间的相互作用具有重要意义，为进一步研究婴儿肠道微生物群的功能和健康影响提供了新的视角。不过，目前仅对少数产气荚膜梭菌菌株进行了研究，未来还需要对更多菌株进行探究，以验证这些发现是否具有普遍性，从而更全面地揭示 1,2PD 在婴儿肠道中的作用机制。
