【原】Nature子刊 | 人乳低聚糖，母乳及婴儿粪便微生物组调节新生儿轮状病毒感染

微生态 2021-04-13

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美国贝勒医学院Sasirekha Ramani等人于2018年11月27日在《Nature Communication》上发表题目为《Human milk oligosaccharides, milk microbiome and infant gut microbiome modulate neonatal rotavirus infection》的文章。该研究通过多学科研究（体外感染性测定，核磁共振（NMR）和母婴对样本分析）分析人乳低聚糖，母乳微生物组和婴儿肠道微生物组对新生儿轮状病毒的作用。

研究摘要

新生儿轮状病毒感染没有什么明显症状。虽然在某些情况下已经被发现与胃肠道症状相关联，但是临床表现为何具有差异还尚不清楚。

使用多学科方法，我们表明人乳低聚糖（HMOs），牛奶微生物组和婴儿肠道微生物组之间的复杂相互作用影响新生儿轮状病毒感染。

体外研究表明HMOs不是新生儿菌株G10P的诱饵受体，人口研究表明，来自患有胃肠道症状的轮状病毒阳性新生儿的母亲乳汁中的乳酸-N-四糖（LNT），2'-岩藻糖基乳糖（2'FL）和6'-唾液酸乳糖（6'SL）含量显著升高。此外，这些HMOs与母乳和婴儿粪便中肠杆菌/克雷伯氏菌的丰度相关。特定的HMOs还改善了新生儿来源的轮状病毒疫苗的感染性。

该研究为影响新生儿轮状病毒感染的宿主因素提供分子和转化见解，并确定可促进活减毒轮状病毒疫苗作用的母体成分。

文中主要图片说明

图1 人乳低聚糖不是G10P轮状病毒的诱饵受体。用（a） I型HMO乳酸-N-四糖（LNT）和II型HMO乳酸-N-新-四糖（LNnT）以及（b）合并的HMOs观察到G10P感染性的剂量依赖性增强。LNT和LNnT的结构显示在a中，蓝色圆圈代表葡萄糖，黄色圆圈代表半乳糖，蓝色方形代表N-乙酰葡糖胺。与猴（Si）G3P轮状病毒（b）和其他全球显性人轮状病毒株G1P和G2P（c）的感染性降低相比，这种影响对P轮状病毒具有特异性。HMO效应是通过对病毒的影响介导的，而不是通过细胞（d）。

图2 特异性HMOs与症状性轮状病毒感染有关。（a）仅在分泌者和（b）仅在非分泌者中的正交偏最小二乘-鉴别分析（OPLS-DA）显示来自症状轮状病毒组的母亲的母乳的HMO谱与无症状和轮状病毒阴性组不同。这种区别是由分泌者（c）中的LNT，2'FL和LNFP I以及非分泌者（d）中的LNT，6'SL和LNFP II的水平差异所介导的。通过线性支持向量机（SVM）分类显示的接收器操作特征（ROC）曲线可以看出母乳的HMO谱可预测症状性轮状病毒感染。由模型中分泌者和非分泌者具有不同数量的HMOs的曲线下面积（AUC）所表示。

图3 根据轮状病毒感染性和VP8^*结合的实地研究确定的HMOs的可变效应。在被鉴定与轮状病毒感染相关的HMOs中，仅2'FL和LNFP I而非6'SL和LNFP II在体外增强G10P感染性（a）。LNT作为阳性对照，而在实地研究中与轮状病毒感染无关的3'SL被包括作为阴性对照。没有HMO治疗被认为是100％感染性。在这些实验中使用的G10P的平均基线滴度（100％感染性）是每毫升8.8×10⁵个荧光聚焦单位（FFU）。核磁共振（NMR）分析显示HMOs与P VP8^*（b，c）结合的差异。LNT（b）被观察到最高结合，而6'SL（c）未观察到结合。对于9个代表性的质子化学位移变化的NMR峰，LNT与P VP8^*的NMR滴定的结合曲线以不同的颜色显示（b）。对于相同的NMR峰（最大化学位移变化），LNFP1,2'FL和6'SL与P VP8^*的NMR滴定的结合曲线分别以红色，蓝色和黑色显示（c）。

图4 母乳和婴儿粪便微生物组与症状感染有关。与无症状和轮状病毒阴性新生儿的母亲相比，母乳微生物组的加权UniFrac主要坐标分析（PCoA）显示有症状新生儿母亲的乳汁之间具有显著差异（a）。条形图显示了母乳中最重要的细菌属的相对丰度和显著性（b）。细菌属的线性判别分析（LDA）效应大小（LEfSe）证实了这些发现（c）。相似性数据显示了婴儿粪便微生物组，其中d为PCoA，e为相对丰度，f为LEfSe分析。