微生物動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)揭示XO-LPO系統(tǒng)在嬰兒口腔微生物群中的抗菌作用
圖1、牛奶和口腔之間擬議的黃嘌呤氧化酶（XO）-乳過氧化物酶（LPO）系統(tǒng)概述。在母乳喂養(yǎng)期間，乳源性XO和LPO會(huì)在口腔中遇到它們的底物次黃嘌呤/黃嘌呤和硫氰酸鹽（SCN-）。XO-LPO系統(tǒng)可以產(chǎn)生一系列抗菌活性氧和氮物質(zhì)（標(biāo)記為紅色），例如過氧化氫（H2O2）、超氧化物（O2-）、次硫氰酸鹽（OSCN-）、二氧化氮（NO2）、氮氧化物（NO）和過氧亞硝酸鹽（ONOO–）。
圖2、乳過氧化物酶（LPO）的分離。（A）在LPO分離過程中，對(duì)選定的餾分進(jìn)行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳，從酸性乳清通過二乙氨基乙基（DEAE）瓊脂糖凝膠陰離子交換柱，最終得到LPO分離物。（B）分離的LPO的Western blot分析。
圖3、添加乳過氧化物酶（LPO）（A）或黃嘌呤氧化酶（XO）與LPO（B）聯(lián)合的細(xì)菌生長曲線。顯示了牛奶酶（0-200μg mL-1）對(duì)嬰兒口腔過夜培養(yǎng)的細(xì)菌生長的劑量依賴性抗菌作用。使用oCelloScope在37°C下每15分鐘監(jiān)測一次細(xì)菌生長24小時(shí)。數(shù)據(jù)表示為基于一式三份的平均值。
圖4、從嬰兒口腔培養(yǎng)的細(xì)菌中的基因表達(dá)分析。（A）基于轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)的基因表達(dá)主成分分析。（B）火山圖顯示對(duì)照和處理之間差異表達(dá)的基因（黃嘌呤氧化酶-乳過氧化物酶，80μg mL-1）。紅點(diǎn)代表顯著下調(diào)的基因，藍(lán)點(diǎn)代表顯著上調(diào)的基因。水平虛線表示調(diào)整后的p值=0.1的截止值。調(diào)整后的p值是使用Benjamini-Hochberg過程計(jì)算的，并針對(duì)多個(gè)檢驗(yàn)調(diào)整p值。垂直線表示基因表達(dá)的log2Fold變化的臨界值±0.585，等于表達(dá)的1.5倍變化。
圖5、乳過氧化物酶（LPO）和LPO聯(lián)合黃嘌呤氧化酶（XO）對(duì)嬰兒口腔培養(yǎng)細(xì)菌生長的影響。使用oCelloScope微生物動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)評(píng)估不同濃度的LPO和LPO聯(lián)合XO對(duì)嬰兒口腔培養(yǎng)的細(xì)菌的影響。生長曲線數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為最大平均增長率。單獨(dú)添加LPO或與XO聯(lián)合使用，均顯示出劑量依賴性抗菌作用。其中在較低濃度（40–80μg mL-1）下，酶導(dǎo)致滯后期略有延長，生長速率略有降低。在中等濃度（100–160μg mL-1）下，滯后期顯著延長，生長速率顯著降低。在最高測試濃度（200μg mL-1）下，細(xì)菌生長受到完全抑制。
總結(jié)
黃嘌呤氧化酶（XO）和乳過氧化物酶（LPO）是牛奶中含量高的酶。它們的底物黃嘌呤和硫氰酸鹽在嬰兒唾液中的含量很高，導(dǎo)致牛奶和唾液之間的相互作用被稱為XO-LPO系統(tǒng)。建議該系統(tǒng)產(chǎn)生具有潛在抗菌作用的活性氧和氮物質(zhì)。在從5名嬰兒口腔培養(yǎng)的細(xì)菌上評(píng)估XO-LPO系統(tǒng)的抗菌活性，其中在每種酶的40μg mL-1下觀察到細(xì)菌生長速率降低，在200μg mL-1時(shí)達(dá)到完全抑制。基因表達(dá)分析顯示，XO-LPO處理導(dǎo)致幾個(gè)活性氧相關(guān)基因下調(diào)，提示短暫的細(xì)菌應(yīng)激反應(yīng)。該研究還觀察到關(guān)鍵糖酵解酶的下調(diào)，表明XO-LPO處理在轉(zhuǎn)錄水平上影響細(xì)菌代謝，表明XO-LPO系統(tǒng)可能存在作用機(jī)制。這些發(fā)現(xiàn)為XO-LPO系統(tǒng)提供了新的見解，揭示了泌乳和微生物組影響之間相互作用的新方面。oCelloScope微生物生長動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在本研究中發(fā)揮了重要的作用，提供了實(shí)時(shí)的細(xì)菌生長數(shù)據(jù)，使研究者能夠精確地觀察到XO和LPO對(duì)細(xì)菌生長的影響。這種實(shí)時(shí)監(jiān)測能力使得研究者能夠捕捉到細(xì)菌生長的動(dòng)態(tài)變化，包括生長延遲和生長速率的變化。提供了關(guān)于XO和LPO對(duì)嬰兒口腔細(xì)菌生長影響的詳細(xì)、定量數(shù)據(jù)。其高靈敏度和高通量特性使得研究者能夠精確評(píng)估抗菌效果，并支持了研究中關(guān)于劑量依賴性和抗菌機(jī)制的結(jié)論。本研究不僅揭示了XO-LPO系統(tǒng)在嬰兒口腔微生物群中的抗菌作用，還為理解母乳如何通過其抗菌成分影響嬰兒健康提供了新的視角。這些發(fā)現(xiàn)為未來的研究和臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
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