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.