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为探究婴儿肠道菌群与健康的关联,研究人员从母乳和婴儿粪便中分离 83 株细菌,鉴定出 18 株乳杆菌,通过耐酸、耐胆盐等实验评估其益生菌特性与安全性,发现 L. gasseri MR18L3 和 L. rhamnosus BB6L9 颇具潜力,为开发婴幼儿益生菌提供依据。
婴儿肠道菌群就像身体的 “健康小卫士”,在构建免疫系统、促进消化吸收等方面起着关键作用。早期菌群的定植深受分娩方式和母乳喂养影响,而益生菌发挥作用具有菌株特异性。然而,目前针对母乳与婴儿粪便来源乳杆菌的益生菌特性系统研究尚不充分,尤其是不同菌株在胃肠道耐受、黏附能力及代谢特性等方面的差异有待深入挖掘。为填补这一空白,国内研究团队开展了相关研究,该研究成果发表在《Food Nutrition》。
国内研究团队从无锡健康女性的母乳样本及婴儿粪便样本中,分离出 83 株细菌,经鉴定其中 18 株为乳杆菌,包括 13 株加氏乳杆菌(L. gasseri)、3 株鼠李糖乳杆菌(L. rhamnosus)等。
研究采用的关键技术方法包括:通过 16S rDNA 测序对菌株进行物种鉴定;利用模拟胃液(pH 3.0)和模拟肠液(pH 8.0)培养评估菌株的耐酸和耐胆盐能力;采用肉汤微量稀释法测定菌株对抗生素的最小抑菌浓度(MIC)以评估抗生素敏感性;通过观察添加不同碳水化合物的培养基颜色变化判断菌株的碳水化合物利用能力;利用琼脂扩散法检测菌株无细胞培养上清液对病原菌的抑菌活性;借助荧光染色和荧光分光光度计测定菌株对 HT-29 细胞的黏附率;运用 PyANI、ORTHOMCL、IQ-TREE 等工具进行比较基因组分析,包括平均核苷酸一致性(ANI)、系统发育树构建及功能基因注释等。
3.1 乳杆菌的分离鉴定与生长特性
通过 16S rDNA 测序及 NCBI 比对,从 83 株细菌中鉴定出 18 株乳杆菌,其中 9 株加氏乳杆菌来自母乳,其余来自婴儿粪便。生长曲线显示不同菌株生长速率有差异,鼠李糖乳杆菌 BB16L9 代时最短,生长最快。
3.3 体外胃肠道耐受能力
在模拟胃液中,55.5% 的菌株存活率超 100%,但在模拟肠液中,仅加氏乳杆菌 BB22L10 等少数菌株存活率超 10%,发酵乳杆菌 BB7L8 无法存活,表明菌株间耐酸耐胆盐能力差异显著。
3.4 抗生素敏感性
所有菌株对氨苄青霉素和阿莫西林敏感,多数对利福平、庆大霉素等敏感,但对万古霉素、环丙沙星等有较高耐药性,且耐药性具有菌株特异性。
3.5 碳水化合物利用能力
所有菌株均可利用低聚半乳糖(GOS),77.8% 可较好利用低聚果糖(FOS),但对岩藻聚糖、酵母葡聚糖和唾液酸的利用能力较低,多数菌株可利用至少三种碳水化合物。
3.6 抗菌活性
15 株菌株中,7 株对沙门氏菌有抑菌活性,5 株对单核细胞增生李斯特菌有抑菌活性,鼠李糖乳杆菌 BB6L9 等 3 株对两种病原菌均有抑制作用,但对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均无拮抗作用。
3.7 HT-29 细胞黏附能力
菌株黏附率在 5.75%-23.39% 之间,加氏乳杆菌黏附能力普遍较高,其中 MR16L7 黏附率达 23.39%,而部分菌株黏附能力较弱,显示出明显的菌株差异。
3.8 比较基因组学分析
ANI 分析将 11 株菌株分为 4 个聚类,系统发育树显示同属菌株也分属不同分支。COG 功能注释显示基因主要集中在翻译和碳水化合物代谢相关类别。CAZy 分析表明菌株碳水化合物代谢相关基因存在差异,如发酵乳杆菌 BB7L8 缺乏 GH1 基因。抗生素抗性基因分析显示不同菌株携带的抗性基因种类和丰度不同,以大环内酯类和四环素类抗性基因居多。
研究从母乳和婴儿粪便中筛选出具有潜在益生菌特性的乳杆菌菌株,明确了不同菌株在胃肠道耐受、黏附、代谢及抗菌等方面的特性差异。加氏乳杆菌 MR18L3 和鼠李糖乳杆菌 BB6L9 在多项指标中表现优异,兼具良好的耐酸耐胆盐能力、黏附能力、碳水化合物利用效率及抗生素敏感性,且通过比较基因组学分析揭示了其功能特性的遗传基础。该研究为婴幼儿专用益生菌的开发提供了优质候选菌株,有助于深入理解母乳与婴儿肠道菌群的传递机制,对通过益生菌干预调节婴幼儿肠道健康、预防相关疾病具有重要意义,为婴幼儿功能性食品和微生态制剂的研发奠定了基础。