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.