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AKK菌增殖的必需营养素:N-乙酰氨基葡萄糖

  —— 新一代益生菌新一代氨糖的碰撞

肠道健康第一道防线:黏液层

肠道黏液层是肠道的第一道防线,是肠道菌群驻留的主要空间,也是肠道上皮与菌群、菌与菌发生相互作用以调控肠道微环境的重要空间。肠道黏液层保护身体不受随食物而进入肠道的有害物质和病原微生物的侵害。

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肠道黏液层是以MUC2黏蛋白为核心骨架的胶状物质组成,黏蛋白通过O-聚糖链延伸和分支,进一步通过糖链间共价连接形成高度聚集的网状结构。其中N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAcNAG)是其重要组成成分。


新一代益生菌AKK

嗜黏蛋白阿克曼氏菌(Akkermansia muciniphila,简称AKK菌)是人体肠道的常驻有益菌,占人体微生物群落的3-5%。它在肠道黏液层中生长,并利用宿主肠道分泌的黏蛋白为食,在肠道内定居并保护肠道免受病原体的侵害。自2004年发现以来短短二十年,AKK菌因其在许多疾病中潜在的益生作用,有望成为改善肥胖、糖尿病、肝脏疾病和心脏代谢紊乱等代谢疾病的潜在靶点,是最具有成为下一代益生菌药物的潜力菌,迅速收到了大量研究开发资源的倾向。

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新一代氨糖:N-乙酰氨基葡萄糖

      N-乙酰氨基葡萄糖作为新一代氨糖,不仅是骨关节软骨和皮肤透明质酸合成的主要成分,同时是肠道黏液层黏蛋白的糖链(O-聚糖)关键组分,在肠道微生物调控和宿主-微生物互作中具有重要作用,尤其对AKK菌这种依赖黏蛋白生长的共生菌具有显著的增殖促进作用,是AKK菌增殖的必需营养素。

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新一代益生菌新一代氨糖的碰撞

N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc或NAG)对嗜黏蛋白阿克曼氏菌(AKK菌)的作用主要体现在以下几个方面:


01

NAG作为AKK菌发酵培养的主要碳源


AKK菌对生长条件要求苛刻,几乎完全依赖黏蛋白作为生长底物,而NAG是其分解黏蛋白后的主要产物,NAG通过磷酸化途径进入糖酵解或氨基糖代谢途径,支持AKK菌的生长。在体外培养时,添加NAG可促进AKK菌的增殖,缺乏NAG时,AKK菌的增殖显著受限。研究尝试用其他糖类培养AKK菌,但其生长效率远低于黏蛋白或NAG。通过优化含NAG的培养基,作为Akk菌的替代碳源,可提升AKK菌的体外培养效率,助力活菌制剂研究、开发与应用。

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02

NAG在肠道内的直接营养作用


AKK菌作为宿主肠道内的固有共生菌,通过口服补充NAG到达肠道,可作为营养直接供给宿主肠道内AKK菌,促进肠道内AKK菌的增殖和丰度增加,进一步达到调节肠道菌群和肠道微环境的作用。

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03
NAG间接促进AKK菌增殖

黏蛋白合成诱导:NAG通过激活宿主肠道上皮细胞的O-糖基化途径,增加黏蛋白分泌,AKK通过分泌糖苷水解酶分解黏蛋白中的糖链,释放NAG等物质供自身利用,间接支持AKK菌增殖。

1775180442122896.png调节肠道微环境:NAG通过促进乳酸菌等肠道有益菌增殖、抑制肠道内致病菌,调节肠道菌群,提升肠道微生物多样性水平,降低肠道慢性炎症发生,为AKK菌等有益菌提供适宜的肠道微环境。

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免疫调节:NAG可能通过抑制NF-κB通路减轻炎症,改善肠道微环境,促进乳酸菌等其他有益菌增殖,增加肠道黏液层厚度,间接促进AKK菌的定植和增殖。


小结


N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAcNAG)作为AKK菌分解黏蛋白的关键产物和必需营养素,补充NAG或靶向调控AKK菌的疗法可能对代谢性疾病(如肥胖、糖尿病)和肠道炎症有干预作用,研究可进一步探索如何通过靶向NAG代谢来精准调控AKK菌,开发作为益生元或与AKK菌联用的合生元潜力,以充分发挥其肠道益生健康作用。

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