猪乳唾液酸寡糖通过调控乳酸菌代谢塑造仔猪早期肠道菌群稳态的机制研究

为解决仔猪断奶后腹泻和肠道菌群失衡问题，日本东北大学等机构研究人员开展猪乳唾液酸寡糖(3'SL)对肠道菌群调控机制研究。发现3'SL通过促进唾液酸代谢菌Ligilactobacillus salivarius的定植，增加乙酸产量并抑制产肠毒素大肠杆菌(ETEC)，揭示了母乳寡糖维持仔猪肠道稳态的新机制，为开发替代乳品功能添加剂提供理论依据。

　　

在畜牧业中，仔猪断奶期腹泻是导致经济损失的重要问题，其根源与肠道菌群紊乱密切相关。哺乳期仔猪肠道以乳酸菌为主导的菌群结构，在断奶后会发生显著变化，但母乳成分如何调控这一过程尚不明确。日本东北大学联合宫城大学等机构的研究团队发现，猪乳中富含的3'-唾液酸乳糖(3'SL)可能是塑造早期肠道菌群的关键因子。

研究团队采用液相色谱-质谱(LC-MS)技术分析猪乳成分，通过16S rRNA基因测序追踪仔猪0-56天肠道菌群动态，结合体外共培养实验和代谢组学分析，揭示了3'SL通过唾液酸代谢途径调控菌群平衡的分子机制。

Dynamics of fecal microbiota composition in piglets
通过监测同窝6头仔猪从出生到断奶后的粪便菌群，发现哺乳期(0-21天)以Ligilactobacillus salivarius为主(占乳酸菌60%)，断奶后(28-56天)转变为Limosilactobacillus reuteri主导。这种物种更替提示母乳成分可能选择性地支持特定乳酸菌生长。

Sialyl-oligosaccharide metabolic adaptations of lactobacilli
LC-MS检测显示猪初乳中3'SL浓度高达1879 mg/L，显著高于商品代乳品。基因组分析发现仅L. salivarius具有完整的唾液酸代谢基因簇(NanA/NanK/NanE)，能在以N-乙酰神经氨酸(Neu5Ac)为唯一碳源的培养基中生长，而其他乳酸菌株则不能。

Sialidase-dependent cross-feeding
研究发现Bacteroides thetaiotaomicron通过分泌唾液酸酶(NanH)水解3'SL释放游离Neu5Ac。当与L. salivarius共培养时，野生型B. thetaiotaomicron能促进L. salivarius生长，而nanH基因敲除株则无此效果，证实了菌间代谢互作的存在。

Sialic acid metabolism enhances acetate production
代谢组学分析揭示关键发现：L. salivarius利用Neu5Ac时，短链脂肪酸谱从乳酸为主转变为乙酸占比50-80%。这种代谢转变显著抑制ETEC生长，其培养上清对ETEC1263等临床分离株的抑制效果是乳酸培养基的3倍。

Impact of sialyl-oligosaccharides on microbiome
比较母乳喂养(SP)与代乳品喂养(FP)仔猪发现，SP组粪便pH更低(5.8 vs 6.5)、乙酸含量更高，且菌群多样性指数(Shannon)显著提升。qPCR证实FP组肠杆菌科数量是SP组的10倍，而L. salivarius在FP组第7天即消失，说明3'SL缺失导致生态位被机会致病菌占据。

这项发表在《Microbiome》的研究首次阐明：猪乳3'SL通过"Bacteroides-L. salivarius"代谢轴促进乙酸生成，创造不利于病原体定植的酸性环境。不仅解析了母乳寡糖维持肠道稳态的分子机制，更为开发含3'SL的功能性代乳品提供理论支撑。研究揭示的菌群代谢互作模式，对人类婴儿配方奶粉开发也具有借鉴价值。未来需在更大规模队列中验证3'SL补充效果，并探索其与黏膜免疫系统的协同作用机制。