作者：路晓璇
2026年9月1日，国际知名学术期刊Advanced Science（Q1，中科院1区Top，IF=14.1）以“Oligosaccharides with defined glycosidic bonds shape gut microbial succession and metabolism via bond-specific microbial responders”为题，报道了我校赵黎明教授团队在功能寡糖调控肠道微生态领域的最新研究成果（DOI: 10.1002/advs.77488）。研究聚焦功能寡糖结构与肠道微生态之间的关系，以5种具有不同糖苷键结构的葡萄糖二糖为模型，结合绝对丰度时间序列、贝叶斯广义Lotka-Volterra（gLV）模型、代谢组学、宏蛋白质组学和合成微生物群落（SynCom）等方法，揭示了不同糖苷键结构与肠道微生物选择性响应、菌群演替及代谢差异之间的关联，并基于糖苷键特异性微生物响应者构建SynCom，为功能寡糖的结构设计和肠道微生态精准调控提供了理论依据。
图片说明：不同糖苷键寡糖驱动肠道菌群演替及微生物响应的研究框架
功能寡糖是调控肠道微生态的重要膳食活性成分，其生物学效应与单糖组成、聚合度及糖苷键类型密切相关。已有研究表明，不同寡糖能够形成差异化的菌群结构和代谢表型，但天然寡糖通常同时存在多种结构差异，难以单独解析糖苷键结构在其中发挥的作用。与此同时，很多研究主要比较发酵终点的菌群组成，而肠道微生物对底物的利用是一个连续变化的过程。部分菌群可能在早期率先响应并启动底物利用，随后又因群落竞争或代谢交叉作用而下降，仅依赖终点相对丰度容易遗漏这些早期响应者。
研究选取了5种均由两个葡萄糖单元组成的二糖，包括海藻糖（α-1,1）、麦芽糖（α-1,4）、异麦芽糖（α-1,6）、纤维二糖（β-1,4）和龙胆二糖（β-1,6）。这些二糖具有相同的单糖组成和聚合度，主要区别在于糖苷键的构型和连接位置。体外厌氧发酵结果显示，不同糖苷键葡萄糖二糖可引起不同的菌群演替过程。α-葡萄糖二糖主要促进Bifidobacterium pseudocatenulatum和Megamonas funiformis等菌增殖；β-1,4糖苷键连接的纤维二糖促进Faecalibacterium prausnitzii在中后期扩增；β-1,6糖苷键连接的龙胆二糖则主要促进B. pseudocatenulatum响应。与菌群变化相对应，不同糖苷键葡萄糖二糖也形成了不同的短链脂肪酸（SCFA）代谢特征，其中龙胆二糖更有利于乙酸积累，纤维二糖组丁酸积累最为明显。利用绝对丰度时间序列构建贝叶斯gLV模型，从菌群自身生长、种间相互作用和底物响应等因素中识别具有统计学支持的糖苷键特异性微生物响应者。单菌培养证实了代表性响应菌能够直接利用相应二糖；宏蛋白质组学分析发现不同响应菌表达了与对应糖苷键相匹配的底物识别、转运和水解蛋白。研究结果为理解膳食糖链结构如何影响肠道微生物选择性利用及群落演替提供了新的证据，也为后续从结构特征出发开展功能寡糖设计和肠道微生态调控研究提供了参考。
该论文第一作者为我校博士后路晓璇博士，通讯作者为赵黎明教授、金佳杨副教授和纪小国特聘副研究员。该研究工作得到国家自然科学基金青年科学基金项目（32302102）、上海市自然科学基金项目（23ZR1415400）、上海市扬帆计划项目（23YF1409800）等项目支持。
原文链接：//doi.org/10.1002/advs.77488