15种哺乳动物乳汁微生物组与短链脂肪酸的跨物种比较分析及其互作机制研究

为解决哺乳动物乳汁微生物组与短链脂肪酸(SCFAs)的物种特异性差异及其互作机制不明确的问题，研究人员通过16S rRNA测序和GC-MS技术对15种哺乳动物乳汁开展跨物种比较分析。研究发现乳汁中存在以厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)为核心的优势菌群，并鉴定出人乳中特异性富集的根瘤菌属(Rhizobium)与驴乳中的孪生球菌属(Gemella)等特征菌种。研究首次揭示了SCFAs与微生物的双向调控关系，为开发母乳替代品和功能性乳制品提供了重要理论依据。

　　

哺乳动物乳汁不仅是后代的营养来源，更是一个复杂的微生态系统。近年研究发现，乳汁中富含的微生物群落和短链脂肪酸(SCFAs)共同构成了"乳汁-婴儿肠道"轴的关键功能组分。然而，现有研究多局限于人乳分析，对经济动物乳汁的微生物-SCFA互作网络知之甚少。更关键的是，传统婴儿配方奶粉因微生物多样性不足和SCFAs失衡，导致婴儿肠道定植延迟并增加过敏风险。这些科学问题直接关系到婴幼儿健康发育和功能性乳制品开发，亟需系统性研究来填补知识空白。

为回答这些问题，沈阳农业大学潘媛团队在《Food Chemistry: X》发表了跨物种研究成果。研究选取涵盖生态多样性的15种哺乳动物乳汁（包括荷斯坦奶牛、青海牦牛、阿拉善骆驼等），采用16S rRNA基因测序分析微生物组成，结合气相色谱-质谱(GC-MS)定量7种SCFAs，通过多元统计和网络分析揭示其互作关系。

3.1 乳汁微生物群落结构特征

通过1303个属水平的分类单元分析，发现乳汁核心菌群在门水平具有保守性（Firmicutes、Proteobacteria和Actinobacteria占比超60%），而属水平呈现物种特异性。人乳中链球菌属(Streptococcus)相对丰度最高，且独特性富集根瘤菌属(Rhizobium)；驴乳特异性富集孪生球菌属(Gemella)，可能与母体葡萄糖代谢相关。β多样性分析显示，东佛里斯羊和牦牛乳汁微生物形成独立聚类，与其它物种差异显著。

3.2 SCFAs组成特征

定量分析揭示显著物种差异：人乳富含丁酸(12.94±7.63 μg/mL)、戊酸(0.12±0.07 μg/mL)和己酸(11.08±5.82 μg/mL)；荷斯坦牛乳与蒙古马乳的丁酸含量(17.99±5.15和15.21±4.89 μg/mL)与人乳高度相似；广水牛乳和德州驴乳的乙酸浓度(21.31±5.87和18.13±12 μg/mL)显著高于其它物种。PCA分析显示乙酸、丙酸和丁酸具有协同调控趋势。

3.3 微生物-SCFA互作网络

构建的关联网络揭示：放线菌门(Actinobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)与5种以上SCFAs呈正相关，其中阿克曼菌(Akkermansia)与乙酸(r>0.3)显著相关。功能菌群如乳酸杆菌(Lactobacillus)和双歧杆菌(Bifidobacterium)通过乳糖发酵促进SCFAs生成，而潜在病原体葡萄球菌(Staphylococcus)等与SCFAs普遍负相关。冗余分析(RDA)表明丙酸是驱动微生物分布的关键因子(RDA1贡献率>50%)。

该研究首次绘制了多物种乳汁微生物-SCFA互作图谱，证实二者存在双向调控：微生物通过碳水化合物代谢产生SCFAs，而SCFAs又通过抑制病原体维持菌群平衡。发现荷斯坦牛乳和蒙古马乳的SCFA谱与人乳高度相似，为开发更优质的母乳替代品提供了候选原料。特定菌群如骆驼乳中的亚涅拉菌(Yaniella)可作为巴氏杀菌工艺的卫生指标菌，小尾寒羊乳中的短状杆菌(Brachybacterium)则具有特色奶酪开发潜力。这些发现不仅为乳汁微生态研究提供了跨物种框架，更为精准营养干预和功能性乳制品开发奠定了理论基础。

研究创新性地将比较微生物组学与代谢组学结合，但样本量限制和机制阐释不足仍是局限。未来需通过宏基因组和培养组学进一步解析菌株功能，并验证特定SCFAs对新生儿肠道发育的调控机制。该成果为开发基于SCFAs调控的婴幼儿配方食品和乳腺健康监测技术开辟了新途径。