2024年11月29日，丹麦工业大学团队在《Gut Microbes》发表研究型文章“Structure-dependent stimulation of gut bacteria by arabinoxylo-oligosaccharides (AXOS): a review”（IF=12.2），强调了特定 阿拉伯木低聚糖AXOS 结构的（酶促）微调导致提高肠道中特定有益细菌种类和菌株生长的精度的可能性。
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人体胃肠道中的微生物会影响人体健康和新陈代谢。肠道微生物组组成的失衡与各种疾病的发展、代谢健康问题和肥胖有关。幸运的是，可以通过食用益生元促进有益细菌的生长来积极调节肠道微生物组。益生元在国际上被定义为被宿主微生物选择性利用的底物，赋予健康益处，通常存在于纤维食物（如谷物、水果和蔬菜）的细胞壁中。其中一种益生元化合物阿拉伯木聚糖（AX）是谷物细胞壁的主要成分，例如小麦和玉米许多研究表明，阿拉伯木聚糖水解产物，即阿拉伯木聚糖（AXOS），与非水解AX 相比，具有更有效的益生元能力，然而，没有关于不同细菌如何利用结构不同的 AXOS 的概述，本研究旨在探究AXOS 在肠道中的发酵最终导致有益的次生代谢物的形成，这些代谢物是由直接降解 AXOS 的细菌和利用释放的分解代谢产物的交叉饲养机的协同机制形成的。在这个多样化的微生物群落中，不同的细菌具有不同的酶和转运蛋白，这些酶和转运蛋白靶向特定的AXOS结构元件，这表明肠道细菌的选择性刺激高度依赖于确切的 AXO分子结构。肠道细菌对纤维的选择性消耗可能被用来靶向特定的、可能有益的菌株的生长。AXOS的分子结构 （即取代的程度、类型和模式以及聚合程度） 主要随其来源和提取方法而变化。![]()
图 1. 小麦果皮细胞阿拉伯木聚糖的结构特征。
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图 2. 小麦AX结构中GH5、GH8、GH10和GH11内木聚糖酶以及ABFm2、3和ABFd3阿拉伯糖醛酸苷酶的潜在水解位点。
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图 3. 在肠道中AXOS的发酵和相关（简化的）交叉喂养机制。
阿拉伯木低聚糖（AXOS）是不易消化的膳食纤维，通过刺激肠道中的有益细菌，可能带来健康益处。尽管如此，迄今为止尚未提供肠道细菌多样性及其利用结构不同的AXOS 的特异性的详细概述，这是本研究的目标。此外评估了汇总细菌的遗传信息并提取了预期编码参与AXOS水解的酶的基因（基于CAZy数据库）。参与肠道中AXOS发酵的分类群在其基因组中显示出多种AXOS活性酶，因此以高度不同的程度利用AXOS。梭状芽胞杆菌和拟杆菌属是消耗许多结构多样的 AXOS 的多面手，而双歧杆菌是专门消耗聚合度低的AXOS的专家。从以下事实中可以明显看出，确切的细菌种类，甚至在某些情况下受到刺激的细菌菌株（例如在长双歧杆菌中）都高度依赖于特定的AXOS分子结构。此外，双歧杆菌和乳酸菌科中的某些物种作为交叉摄食者活跃，并消耗AXOS释放的单糖和未支链的短木寡糖。综述强调了特定AXOS结构的（酶促）微调导致提高肠道中特定有益细菌种类和菌株生长的精度的可能性。通讯作者
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Martin Frederik Laursen，丹麦技术大学国家食品研究所肠道、微生物与健康研究小组副教授。动物实验：在常规和/或无菌/gnotobiotic 小鼠中设计和管理动物实验，研究细菌定植、HMO/益生元的影响、细菌体内代谢、通过工程益生菌体内生产治疗剂、肠道微生物对免疫功能的影响和炎症性肠病的疾病模型。婴儿肠道微生物组： 通过多年对来自不同婴儿队列/干预研究的多学科数据分析以及该领域内非常强大的文献知识，了解影响婴儿肠道微生物群发育的因素的专业知识。
