正文
2. 糖类如何促进婴儿肠道菌群的改变
早期婴儿饮食来自于母乳或配方奶粉,很多来自饮食的糖类是在断奶后才可以被利用的。尽管碳水化合物的摄入量有一定波动,内源性的宿主多糖仍可作为一种稳定的微生物营养来源,贯穿宿主的一生,而婴儿早期肠道内碳水化合物的组成极大的影响了肠道菌群的建立。
母乳中含有上百种结构不同的多糖,初级结构为乳糖、半乳糖、葡萄糖、N-乙酰葡糖胺、藻岩糖、涎酸以及低聚糖
(
HMOs
)。
HMOs
低聚糖
含量丰富,结构复杂,其他哺乳动物中却没有,
HMOs
由支链乳糖或者N-乙酰葡糖胺重复单元组成,再由唾液酸与藻岩单糖修饰。
HMOs
与人血清组织抗原以及粘液中O-连接的结构类似。大多数
HMOs
并不能直接被人类编码的酶水解,作为一种天然的“益生元”,HMOs有助于肠道菌的成熟,尤其是对一些特定功能的微生物进行选择性富集。
婴儿肠道内主要的微生物与成人差异不大,但比例差异较大。母乳喂养的婴儿
Lactobacillus,
Bifidobacterium
比例最高,可能与
HMOs
有关,
Bifidobacterium infantis
与
Bifidobacterium bifidum
甚至可以直接代谢
HMOs
,
而
Lactobacillus spp.
倾向于利用
HMOs
的单糖组分,这表明婴儿肠道菌群中消化母乳的微生物是协同发挥作用的
[2]
。长期食用配方奶粉的婴儿,由于缺乏母乳中的低聚糖
Lactobacillus
与
Bifidobacterium spp
.
比例降低
,Clostridium spp.,
Bacteroides spp
以及
Enterobacteriaceae
的比例增高,其影响还有待评估。营养匮乏时,一些内源性的多糖能够为某些肠道微生物提供营养,定植于黏液层,而
HMOs
结构与粘液中O-连接的多糖结构非常类似,见
Figure1
,
因此这些细菌也可能利用
HMOs
,如
B.thetaiotaomicron,
分泌的外膜酶系统就能分解粘液中O-连接的多糖
[3]
。
3. 成人菌群代谢多糖
婴儿在6个月的时候饮食中的碳水化合物组成会有一个突然的转变。谷物、水果、蔬菜的摄入导致更多复杂的植物多糖进入肠道,菌群组成也发生改变
,
Bacteroidetes、
以及其他
Firmicutes
和
A
ctinobacteria
更多。菌群在发育过程中存在多个时间点,微生物功能基因更加丰富,其中植物碳水化合物降解有关的基因正是在摄入固体食物之前出现。
值得注意的是,植物多糖降解物种的出现是先于饮食结构的改变的,
这些微生物来自于口腔-粪便周期性的转运,并且能靶向利用多糖
[4]
。
除了特定饮食塑造菌群组成,直接在饮食中添加多糖也能影响物种丰度,如菊粉和小分子多糖,能增加
Bifidobacterium spp
的丰度,抗性淀粉则能够直接改变菌群的组成,摄入抗性淀粉2能增加
Ruminococcus spp
.
和
Eubacteriumrectale
的丰度,并经过发酵产生
SCFAs
。
4. 短期饮食改变有何影响?
膳食多糖含量的短暂波动会影响到菌群组成,研究认为,饮食结构的转变在