功能|《自然》子刊：妈妈给的不只是抗体！科学家揭示，母乳能够被婴儿肠道微生物转化为芳香乳酸，调节免疫细胞功能的机制丨科学大发现( 二 ) 妈妈|杆菌|母乳|微生物|乳酸

另外，科研人员还找到了参与这一代谢过程的关键酶——芳香乳酸脱氢酶。当把 B.longum ssp. Infantis 中的芳香乳酸脱氢酶转移到大肠杆菌中，大肠杆菌也能够合成吲哚乳酸、4-羟基苯基乳酸、苯乳酸这三种芳香乳酸。而缺失芳香乳酸脱氢酶的双歧杆菌突变株，不论在体外培养基中还是在无菌小鼠体内合成芳香乳酸的能力都显著下降。而且这个酶在 B. longum ssp. longum 、 B. longum ssp. Infantis 、 B. bifidum 、 B. breve 和 B. scardovii 中具有很高的同源性，在非双歧杆菌中则没有找到同源性大于60%的基因序列。

文章图片

图3. 体外培养实验验证双歧杆菌通过芳香乳酸脱氢酶代谢合成芳香乳酸
接下来的关键问题就是婴儿型双歧杆菌的代谢产物芳香乳酸是如何调节免疫细胞功能的。其实很多芳香族氨基酸的代谢产物，比如吲哚和吲哚乳酸已被证明可以通过结合细胞表面的羟基羧酸受体 3 和芳烃受体影响免疫细胞功能[4-5] 。在这项研究中，科研人员分离了人外周血中的免疫细胞，通过体外实验重点关注了芳香乳酸对T细胞和巨噬细胞分化发育的影响。
实验发现，吲哚乳酸能够通过作用于T细胞表面的芳烃受体，促进Th17细胞分化过程中白介素22（IL-22）的表达。 IL-22对于维持肠上皮细胞紧密连接和抵御肠道黏膜处的病原微生物入侵起到重要作用。
另一方面，吲哚乳酸通过作用于巨噬细胞表面的芳烃受体和羟基羧酸受体3 ，抑制了巨噬细胞促炎性细胞因子（IL-12p70）的表达和过度炎症反应。值得注意的是，芳香乳酸可以被肠上皮细胞吸收并转入血液，参与系统性的免疫细胞功能调控，可能这也是为什么肠道菌群在婴幼儿时期对免疫系统发育的影响不仅局限在肠道的原因之一。
图4. 芳香乳酸对人外周血中T细胞和巨噬细胞功能的调控
这样看来，双歧杆菌真的没少为宝宝的生长发育做贡献。有些厂商已经开始在配方奶粉或给妈妈的益生菌里添加双歧杆菌或吲哚这类代谢产物，芳香乳酸会不会成为调节新生儿免疫系统发育的新型膳食补充剂呢？
当然也别忘了体内肠道微生物间存在错综复杂的竞争，芳香乳酸究竟能对免疫系统发育产生多大的影响还有待体内实验的验证。

文章图片

参考文献
1. Laursen, MF, et al., Bifidobacterium species associated with breastfeeding produce aromatic lactic acids in the infant gut. Nature microbiology, 6, 1367–1382, 2021
2. Gueimonde M, et al., Breast milk: a source of bifidobacteria for infant gut development and maturation? Neonatology, 92, 64-6 (2007).
3. Stokholm, J. et al. Maturation of the gut microbiome and risk of asthma in childhood. Nat. Commun. 9, 141 (2018).
5. Zelante, T. et al. Tryptophan catabolites from microbiota engage aryl hydrocarbon receptor and balance mucosal reactivity via interleukin-22. Immunity 39, 372–385 (2013).