【讨论】
长双歧杆菌对人类健康有益,但能够选择性增加其丰度的具体成分尚不清楚。目前,从卷丹百合花中分离出的一种果胶多糖L01-B1,能够在体外增加人类肠道中长双歧杆菌亚种sueorum的丰度,这一发现尚未见诸报道。重要的是,L01-B1改变了人类肠道微生物群的代谢物。这些发现揭示了草药多糖的新功能,并有助于探索其药理活性。
研究表明,果胶和阿拉伯半乳聚糖蛋白(AGPs)广泛存在于植物细胞壁中,并具有多样化的分支结构。多糖是从百合中提取的主要生物活性成分。从卷丹百合叶片中分离出三种均质多糖LLP-1、LLP-2和LLP-3。LLP-1和LLP-2是含有大量葡萄糖的阿拉伯半乳聚糖,而LLP-3是一种葡聚糖。然而,这些多糖不含糖醛酸。此外,还在卷丹百合鳞茎中鉴定出LLPS-1、LLPS-2和LLPS-3。LLPS-1和LLPS-2是甘露葡聚糖,而LLPS-3含有等量的阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖。从百合叶片和鳞茎中分离的多糖含有大量葡萄糖,且缺乏L01-B1中的RG-I结构域。与之前报道的果胶多糖相比,L01-B1的分子量较小,含有末端葡萄糖醛酸,并且其主链中含有半乳糖单元。这些特征凸显了L01-B1的结构独特性和潜在的功能特异性。总体而言,我们认为L01-B1可能是一种新型果胶,值得进一步研究。
尽管果胶对长双歧杆菌丰度的调节作用已得到研究,但迄今为止尚未鉴定出具体的物种。长双歧杆菌亚种sueorum已从猪仔粪便中分离出来,但此前未在人类粪便样本中发现。本研究首次从人类粪便中分离出长双歧杆菌亚种sueorum,然而,该物种的功能意义仍不清楚。值得注意的是,结果表明L01-B1改变了包括氨基酸、有机酸和吲哚在内的代谢物。有趣的是,据报道这些代谢物对宿主健康有益。此外,我们观察到L01-B1在人类肠道微生物群中降低了具核梭杆菌的丰度,但在单培养中促进了该菌的生长。同时,我们发现L01-B1不能在体内增加长双歧杆菌的丰度。这些发现表明肠道微生物群的复杂性超过了我们的假设。值得注意的是,将长双歧杆菌亚种sueorum与L01-B1结合以调节人类肠道微生物群可能有益,如先前研究所示。这些发现可能扩展多糖在未来的实际应用。
越来越多的证据表明,如石斛多糖、黄芪多糖、β-葡聚糖、虫草多糖和枸杞多糖等多糖可以增加特定物种的丰度。尽管这些多糖可以在体内选择性增加一个物种,但其潜在的分子机制仍然不确定。β-葡聚糖是第一个被报道可被均匀拟杆菌降解以促进约翰逊乳杆菌生长的多糖。在本研究中,我们的发现表明L01-B1在体外增加了B.longum subsp.sueorum的丰度;然而,其潜在的分子机制也仍然未知。更重要的是,我们的结果表明,L01-B1不能在体内富集长双歧杆菌。这些结果也表明肠道微生物群与多糖之间的相互作用的复杂性。需要进一步的研究来探索优化肠道微生物群组成的策略。
此外,本研究还存在一些局限性。首先,尽管我们观察到L01-B1改变了肠道微生物组的代谢物,但我们并未深入探讨这些代谢物变化的具体机制及其对宿主健康的影响。其次,体外和体内实验结果不一致的机制尚不清楚。第三,长双歧杆菌亚种sueorum对宿主的益生菌效应仍不确定。这些科学问题将在未来的研究中解决。
【结论】
本研究从卷丹百合花中分离出一种新型的RG-I型果胶L01-B1,平均分子量为43.9 kDa;阐明了其大分子结构及其在人类肠道微生物群中的功能。我们揭示了L01-B1的主链由1,6-β-半乳聚糖和RG-I型果胶组成。具体而言,1,6-β-Galp的C-3位与1,3-β-Galp相连,而RG-I型果胶的分支由1,4-α-GalpA和1,2-α-Rhap组成,C-4位的分支由1,4-β-Galp或1,5-α-Araf组成。我们通过体外实验评估了L01-B1对人类肠道微生物群的影响,结果表明L01-B1改变了人类肠道微生物群的组成和代谢物,并富集了长双歧杆菌。此外,我们分离、鉴定并测序了长双歧杆菌亚种sueorum DK001。
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