背景 肠道屏障是维持肠道健康和免疫稳态的重要防线，其功能障碍与多种慢性疾病密切相关。母乳中的母乳低聚糖（HMO），尤其是2′-岩藻糖基乳糖（2′-FL），在调节菌群、抗炎免疫及维持肠道屏障完整性方面展现出广泛的生物学活性。已有研究显示，HMO不仅可作为益生菌生长的“碳源”，其代谢产物亦可能通过特定机制增强上皮屏障功能。本研究聚焦于2′-FL（本研究中2′-FL样品由虹摹生物科技有限公司生产）如何通过调控双歧杆菌DNG6的表面蛋白，缓解脂多糖（LPS）诱导的体外肠屏障损伤，深入揭示其作用机制。 PART.1 研究设计和方法 本研究以Caco-2肠上皮细胞单层构建体外屏障模型，模拟LPS诱导的肠道炎症。将双歧杆菌DNG6分别在乳糖（Lac）、半乳糖寡糖（GOS）和2′-岩藻糖基乳糖（2′-FL）为唯一碳源的条件下培养，提取其表面蛋白（分别标记为Sp-L、Sp-G、Sp-F），并干预LPS处理的Caco-2细胞，检测细胞活力、细胞毒性、炎症因子表达及紧密连接蛋白水平。 PART.2 主要发现  1. 2′-FL提升细胞活力，降低细胞毒性 研究显示，LPS处理显著降低Caco-2细胞活力，Sp-F（2′-FL处理组）在800–1000 μg/mL浓度下可将细胞存活率提升至88%以上，显著优于Sp-L和Sp-G。同时，Sp-F（2′-FL处理组）显著降低了反映细胞膜完整性的乳酸脱氢酶（LDH）释放水平，表明其在缓解细胞膜损伤方面效果显著。 图1:表面蛋白对 LPS 诱导的 Caco-2 细胞活力和 LDH 活性的影响  2. 2′-FL抑制炎症反应，增强免疫调节 LPS显著诱导促炎因子TNF-α、IL-6和IL-1β表达，而Sp-F（2′-FL处理组）显著抑制分泌水平，分别降低53.46%、35.91%和37.05%；同时，抗炎因子IL-10水平提升至LPS组的140.13%，表明其具有良好的免疫调节功能。 图2：表面蛋白对 LPS 诱导的 Caco-2 细胞单层屏障中 TNF-α、IL-6、IL-1β 和 IL-10 表达的影响  3. 2′-FL修复屏障结构，增强细胞连接 体外实验在LPS抑制紧密连接蛋白ZO-1、Claudin-1、Occludin表达的基础上，Sp-F（2′-FL处理组）显著提升三者mRNA表达（分别增加146.21%、268.53%、137.22%）及蛋白表达水平。ZO-1、Claudin-1、Occludin为上皮细胞间的主要紧密连接蛋白，是维持肠道屏障完整性、防止有害物质渗透的重要结构。结果显示，Sp-F（2′-FL处理组）能修复肠上皮屏障，改善细胞间连接完整性。 图3：表面蛋白对蛋白mRNA和蛋白表达的影响  讨论和展望 本研究从“菌体表面蛋白”角度揭示了2′-FL（本研究中2′-FL样品由虹摹生物科技有限公司生产）在维持肠道屏障稳态方面的机制：通过促进双歧杆菌DNG6表面蛋白表达，显著缓解LPS诱导的炎症损伤，增强肠道紧密连接蛋白表达。这一发现不仅扩展了HMO作用的分子机制认知，也为婴幼儿配方食品中HMO的功能应用提供了理论支持。未来可进一步结合动物模型和临床研究，探索其在早产儿、炎症性肠病等人群中的应用潜力。 参考文献 [1] Zhao, J., et al. "Surface Proteins of Bifidobacterium Bifidum DNG6 Growing in 2′-FL Alleviating LPS-Induced Intestinal Barrier Injury in vitro." Journal of Dairy Science (2024): S0022-0302.

  背景 坏死性小肠结肠炎（NEC）是早产儿最常见的致死性肠道疾病，以肠缺血、坏死和全身性炎症为特征，死亡率高达40%。尽管母乳喂养被证实可显著降低NEC风险，但其机制尚未完全阐明。研究发现，母乳低聚糖（HMO），尤其是2′-岩藻糖基乳糖（2′-FL）具有免疫调节、维护肠道健康等重要作用。已有证据表明，当肠道炎症反应过度激活时，会抑制血管舒张关键酶eNOS的表达，导致肠道微循环障碍，从而加剧NEC的病理进程。基于此，本研究提出2′-FL可能通过上调eNOS表达并改善肠道血流灌注，最终缓解NEC的发展。 PART.1 研究设计和方法 研究采用新生小鼠NEC模型，通过配方奶喂养联合缺氧刺激模拟早产儿肠道损伤。实验分为四组：母乳喂养组、配方奶喂养组（NEC组）、配方奶+2′-FL干预组及eNOS基因敲除（eNOS⁻/⁻）组。通过进行组织病理学评分、肠道灌注成像、qRT-PCR检测炎症因子及eNOS表达，来评估2′-FL的保护作用。此外，通过16S rRNA测序分析肠道菌群变化；HUVEC实验进一步验证2′-FL对eNOS的直接调控作用，并以L-NIO/DPI药理学抑制剂阻断eNOS活性作为阴性对照。 PART.2 主要发现  1.2′-FL显著减轻NEC病理损伤 在新生小鼠坏死性小肠结肠炎（NEC）模型中，配方奶中添加2′-FL使NEC严重程度评分显著降低，肠黏膜结构完整性接近母乳喂养组水平。同时，促炎因子IL-6、IL-1β的表达降至原水平的一半以上，表明2′-FL能有效抑制肠道炎症反应并维持组织稳态。 图1：在婴儿配方奶粉中加入2’-FL，可减轻新生小鼠坏死性小肠结肠炎（NEC）的严重程度  2.2′-FL通过上调eNOS表达改善肠道流血 研究证实，2′-FL通过上调内皮型一氧化氮合酶（eNOS）的表达，显著恢复肠道微循环灌注，使肠道绒毛灌注指数大幅提升，与母乳喂养组相当。证据显示，在eNOS基因敲除（eNOS⁻/⁻）小鼠或使用eNOS抑制剂后，2′-FL的保护作用完全消失，明确其机制依赖于eNOS介导的血管舒张功能。 图2：通过上调eNOS的表达，补充2’-FL的配方奶能增强坏死性小肠结肠炎（NEC）的肠系膜灌注   3.2′-FL直接调控信号通路上调eNOS表达 体外实验（HUVEC细胞）进一步验证，2′-FL可逆转脂多糖LPS诱导的eNOS表达抑制，并直接促进eNOS mRNA的合成。该发现为体内研究提供了分子层面的机制支持，表明2′-FL能够从根源上改善肠道供血，从而对抗NEC。 图3：2’-FL在HUVEC中增强了eNOS的表达   4.2′-FL对肠道菌群的影响为次要效应 尽管2′-FL干预后肠道菌群中瘤胃菌科（Ruminococcaceae）丰度增加，但β多样性分析表明菌群变化与NEC严重程度无直接关联。这一结果显示，2′-FL的核心保护作用主要源于其对肠系膜血流的调控，而非微生物组调节。 图4：用2’-FL处理的小鼠微生物区系的β多样性分析  讨论和展望 本研究揭示了2′-FL能够通过上调血管舒张关键酶eNOS的表达，改善肠道血流，从而有效缓解坏死性小肠结肠炎（NEC）。这一发现不仅拓展了HMO的应用范围，也为早产儿配方奶的优化提供了潜在方向。未来的研究可进一步探索2′-FL在临床中的应用价值，随着对HMO作用机制的深入探索，或能开发出更有效的NEC预防方案，为早产儿健康带来新的希望。 参考文献 [1] Good, Misty, et al. "The Human Milk Oligosaccharide 2′-Fucosyllactose Attenuates the Severity of Experimental Necrotising Enterocolitis by Enhancing Mesenteric Perfusion in the Neonatal Intestine." British Journal of Nutrition, vol. 116, no. 7, 2016, pp. 1175-1187, doi:10.1017/S0007114516002944.

    背景 溃疡性结肠炎（UC）是一种以结肠黏膜慢性炎症为特征的肠道疾病，常表现为血性腹泻。研究表明，UC患者的肠道微生物群发生了显著失调：有益菌如双歧杆菌数量减少，有害菌如硫酸盐还原菌增多。这不仅加剧了炎症反应，还进一步削弱了机体的免疫调节能力。母乳低聚糖（HMO），尤其是2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL），作为天然益生元，能够选择性促进有益菌的生长，并通过生成短链脂肪酸（SCFAs）来减轻炎症、调节免疫反应，从而维持肠道健康。本研究旨在探讨2'-FL在改善UC患者肠道微生物群组成及代谢活动中的作用。 PART.1 研究设计和方法 本研究采用体外发酵模型模拟UC患者肠道环境，评估2'-FL对肠道微生物群的调节作用。实验选取三名健康对照者和三名UC患者的粪便样本，设置四个发酵容器：包括一个阴性对照组和三个分别添加2'-FL、低聚果糖（FOS）和低聚半乳糖（GOS）的处理组。所有样本均在48小时内发酵，以模拟远端结肠的厌氧环境。通过荧光原位杂交（FISH）结合流式细胞仪分析细菌数量变化，并采用气相色谱质谱法（GC-MS）测定短链脂肪酸（SCFAs）的产量，从菌群和代谢产物两个维度全面评估2'-FL的作用效果。 PART.2 主要发现  1. 2'-FL优化UC患者的肠道微生物群结构 研究发现，UC患者在基线时细菌总数和乳酸杆菌的丰度显著低于健康对照组，显示出菌群失调的特征。2'-FL干预后显著增加了有益菌如双歧杆菌和乳酸杆菌的丰度，同时降低了有害菌如脱硫弧菌的比例。与其他底物（FOS和GOS）相比，2'-FL在抑制有害菌增殖和恢复菌群平衡方面效果更为显著。 图1:对照组和UC患者使用每种寡核苷酸探针检测阴性对照和每种底物 24 小时后微生物群基线变化的比率  2. 2'-FL促进UC患者肠道有益代谢产物生成 在体外发酵过程中，2'-FL显著促进了短链脂肪酸（SCFAs）的生成，尤其是乙酸盐，其浓度在48小时内显著提高（从0.952到49.9 mmol/L）。相比其他益生元，2'-FL在提高SCFAs（如醋酸、丙酸和丁酸）浓度方面表现出更强的效果。SCFAs不仅能增强肠道屏障功能，还在炎症抑制和代谢调节中发挥重要作用。 图2：阴性对照和 UC 患者样本中每种底物在基线、接种后 8、24 和 48 小时的有机酸浓度；醋酸酯 (i)、丁酸酯 (ii)、丙酸酯 iii) 和 SCFA 总量 (iv)   讨论和展望 本研究表明，2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL）能有效缓解溃疡性结肠炎（UC）。通过促进有益菌（如双歧杆菌和乳酸杆菌）的生长，抑制有害菌（如脱硫弧菌）的增殖，2'-FL有效改善了UC患者肠道菌群的失调。同时，2'-FL显著增加了短链脂肪酸（SCFAs），特别是乙酸的生成，从而强化了肠道屏障功能并减轻了炎症反应。这些发现进一步确立了2'-FL作为功能性益生元在UC辅助治疗中的应用潜力。未来研究应深入探讨2'-FL在体内长期应用的安全性与疗效，并推动其在益生元食品开发中的实际应用。 参考文献 [1] Kennedy J M , Aminda D S , Walton G E ,et al.Comparison of Prebiotic Candidates in Ulcerative Colitis using an in vitro Fermentation Model[J].Journal of Applied Microbiology, 2024.DOI:10.1093.

  背景 肠道微生物群的早期建立对新生儿健康至关重要，它不仅参与免疫系统的发育，还在代谢功能的调控中发挥核心作用。研究表明，母乳低聚糖（HMOs），尤其是2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL），对塑造肠道有益菌群和促进有益代谢产物生成（如短链脂肪酸）具有重要作用。本研究通过体外人类结肠模型（HCM）模拟真实肠道环境，评估2'-FL对肠道菌群丰度及代谢平衡的调控作用，为2'-FL的功能性应用提供科学依据。 PART.1 研究设计和方法 本研究采用体外人类结肠模型（HCM）模拟婴儿肠道环境，评估2'-FL对肠道菌群丰度及代谢的调控作用。HCM系统分为升结肠、横结肠和降结肠三个区域，接种了八种代表性婴儿肠道细菌以再现典型的微生态系统。在培养基中加入2克2'-FL，利用实时定量PCR（qPCR）检测微生物群丰度变化，同时采用液相色谱质谱法（LC/MS）测定短链脂肪酸等代谢产物的水平。 PART.2 主要发现  1. 2'-FL优化婴儿肠道微生物群的细菌丰度 在HCM模型中，2'-FL显著改变了代表性菌群的丰度。PCR分析显示，升结肠、横结肠和降结肠中，有益菌如解木聚糖拟杆菌（P. distasonis）的丰度显著增加，而有害菌如产气荚膜梭菌（C. perfringens）的数量减少。结果表明，2'-FL通过促进有益菌的生长、抑制有害菌的繁殖，有助于构建健康的肠道微生态环境。 图1:加入2′-FL后，(A)升结肠、(B)横结肠和(C)降结肠中明显变化的肠道细菌的折叠变化  2. 2'-FL促进肠道有益代谢产物的生成 2'-FL干预显著影响了肠道微生物代谢的主要产物——游离脂肪酸（FFAs）。LC/MS分析结果显示，九种FFAs在不同结肠区域的浓度发生显著变化。升结肠中，除己酸外，其他FFAs浓度显著升高；横结肠中，己酸减少，其他FFAs增加；降结肠中，七种FFAs浓度显著升高。这表明，2'-FL优化了肠道代谢环境，增加了有益的短链脂肪酸，增强了肠道屏障功能，并具有抗炎作用。 图2：加入2′-FL前后，(A)升结肠、(B)横结肠和(C)降结肠的游离脂肪酸调节盒图  3. 2'-FL调节肠道微生物群与代谢产物的平衡 斯皮尔曼相关分析显示，2'-FL通过调节肠道微生物的种类，间接影响它们产生的脂肪酸水平。在升结肠，表皮葡萄球菌与丙酸呈负相关，产气荚膜梭菌与戊酸呈负相关；在横结肠，嗜酸乳杆菌与大部分FFAs呈正相关；在降结肠，嗜酸乳杆菌与FFAs保持显著正相关，而青春双歧杆菌与多数FFAs（除己酸和异戊酸外）呈负相关。此外，有害菌如产气荚膜梭菌与关键FFAs（如乙酸）显著负相关。这表明，2'-FL通过优化微生物与代谢的平衡支持肠道健康。 图3：(A)升结肠、(B)横结肠和(C)降结肠中八种微生物与九种游离脂肪酸的相关性分析  讨论和展望 本研究通过体外人类结肠模型（HCM）系统，全面揭示了2'-FL在调节婴儿肠道菌群丰度及代谢中的重要作用。研究发现，2'-FL显著促进有益菌的生长，抑制有害菌的繁殖，并优化短链脂肪酸等代谢产物的生成，进而改善肠道微生态和代谢平衡。这些结果进一步确立了2'-FL在支持婴儿早期肠道健康中的关键地位。未来研究应聚焦于2'-FL在体内环境中的长期应用效果，尤其是在不同喂养模式中的表现，同时探索基于2'-FL的功能性食品开发，为婴儿肠道健康管理提供创新方案。 参考文献 [1] Zhang S, Chen L, Hu M, et al. 2'-Fucosyllactose (2'-FL) changes infants gut microbiota compositiontheir metabolism in a host-free human colonic model[J]. Food Research International, 2023, 173: 113293.

    背景 新生儿出生后，肠道内迅速建立微生物群，这些微生物群在肠道发育、免疫系统调节以及生理稳态的建立中起着至关重要的作用。生命早期的肠道微生物群受到多种因素的影响，其中2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL）作为母乳低聚糖（HMOs）中的一种，已被证实在促进婴儿肠道健康方面具有重要作用。本研究旨在评估2'-FL对两个月大婴儿粪便微生物群结构及其代谢活动的影响，以探讨其在构建健康肠道环境中的潜在作用。 PART.1 研究设计和方法 本研究对两个月大的纯母乳喂养婴儿、纯配方奶喂养婴儿的粪便样本进行发酵实验，以评估2'-FL对肠道微生物群的影响。根据2'-FL的降解能力，粪便样本被分为快速降解者（24小时内消耗超过90%的2'-FL）和缓慢降解者（仅消耗5-6%的2'-FL），旨在探讨2'-FL的降解速率对微生物群的影响。实验采用16S rRNA基因测序分析微生物群的变化，同时通过色谱法测定2'-FL的消耗量、气体累积量及代谢产物（如乳酸）水平，以全面评估2'-FL的作用效果。 PART.2 主要发现  1. 2'-FL优化肠道微生物群结构 在2'-FL发酵培养过程中，母乳喂养的婴儿粪便中的双歧杆菌显著增多，成为优势菌群；而配方奶喂养的婴儿粪便中，乳酸杆菌的增殖趋势较为明显。这些有益菌能够生成乳酸，降低肠道pH值，从而抑制有害菌的生长。这表明2'-FL能有效促进有益菌的生长，有助于建立健康的肠道微生态环境。 图1:在2′-FL存在下培养24h后，四组粪便微生物类群的对数转换相对丰度热图  2. 2'-FL促进肠道微生物群有益代谢产物生成 在2'-FL的作用下，母乳喂养婴儿的粪便培养物中积累了更多的丙酮酸和甲酸，而配方奶喂养婴儿则观察到乳酸浓度的显著上升。这些代谢产物是肠道有益菌的产物，能够为肠道提供额外的能量来源，并有助于维持酸性环境，进一步促进有益菌的生长。 图2：在2′-FL存在下培养24h后，粪便中乳酸、丙酮酸、甲酸以及pH值相对于基线值（0时）的变化  3. 2'-FL改善肠道微生物群代谢活动特征 在2'-FL的作用下，无论是快速降解者还是缓慢降解者的粪便样本，均表现出代谢活性增强的趋势。特别是在快速降解者中，葡萄糖的消耗显著增加，伴随着乙酸和其他短链脂肪酸（SCFA）水平的升高。SCFA是肠道健康的关键调节因子，能够增强肠道屏障功能并具有抗炎作用。这表明2'-FL能显著改善肠道的代谢活动特征，从而维护肠道的健康平衡。 图3：快速和慢速发酵微生物群粪便培养 24 小时后，2′-FL降解以及葡萄糖和岩藻糖含量、乙酸和短链脂肪酸总量(SCFA)与基线(0 时)值的变化  讨论和展望 本研究表明，无论是母乳喂养还是配方奶喂养，2'-FL均能显著优化婴儿肠道微生物群的结构，促进有益菌的生长，增加有益代谢产物的生成，并改善肠道的代谢活动特征。作为一种功能性成分，2'-FL在调节生命早期肠道微生物群方面展现了巨大的潜力，尤其是在促进肠道健康方面的积极作用。随着更多研究的深入，2'-FL在婴儿肠道微生物群调节中的潜力将逐步得到验证，未来或能为非母乳喂养的婴儿提供一种有效的肠道健康改善方案。 参考文献 [1]Nogacka, A.M., et al. Influence of 2′-Fucosyllactose on the Microbiota CompositionMetabolic Activity of Fecal Cultures from BreastfedFormula-Fed Infants at Two Months of Age. Microorganisms, 2021, 9(7), 1478.