微生物動態監測系統揭示XO-LPO系統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）系統概述。在母乳喂養期間，乳源性XO和LPO會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系統可以產生一系列抗菌活性氧和氮物質（標記為紅色），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，對選定的餾分進行十二烷基硫酸鈉-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）聯合的細菌生長曲線。顯示了牛奶酶（0-200μg mL-1）對嬰兒口腔過夜培養的細菌生長的劑量依賴性抗菌作用。使用oCelloScope在37°C下每15分鐘監測一次細菌生長24小時。數據表示為基于一式三份的平均值。
圖4、從嬰兒口腔培養的細菌中的基因表達分析。（A）基于轉錄組學數據的基因表達主成分分析。（B）火山圖顯示對照和處理之間差異表達的基因（黃嘌呤氧化酶-乳過氧化物酶，80μg mL-1）。紅點代表顯著下調的基因，藍點代表顯著上調的基因。水平虛線表示調整后的p值=0.1的截止值。調整后的p值是使用Benjamini-Hochberg過程計算的，并針對多個檢驗調整p值。垂直線表示基因表達的log2Fold變化的臨界值±0.585，等于表達的1.5倍變化。
圖5、乳過氧化物酶（LPO）和LPO聯合黃嘌呤氧化酶（XO）對嬰兒口腔培養細菌生長的影響。使用oCelloScope微生物動態監測系統評估不同濃度的LPO和LPO聯合XO對嬰兒口腔培養的細菌的影響。生長曲線數據被轉換為最大平均增長率。單獨添加LPO或與XO聯合使用，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，細菌生長受到完全抑制。
總結
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，導致牛奶和唾液之間的相互作用被稱為XO-LPO系統。建議該系統產生具有潛在抗菌作用的活性氧和氮物質。在從5名嬰兒口腔培養的細菌上評估XO-LPO系統的抗菌活性，其中在每種酶的40μg mL-1下觀察到細菌生長速率降低，在200μg mL-1時達到完全抑制。基因表達分析顯示，XO-LPO處理導致幾個活性氧相關基因下調，提示短暫的細菌應激反應。該研究還觀察到關鍵糖酵解酶的下調，表明XO-LPO處理在轉錄水平上影響細菌代謝，表明XO-LPO系統可能存在作用機制。這些發現為XO-LPO系統提供了新的見解，揭示了泌乳和微生物組影響之間相互作用的新方面。oCelloScope微生物生長動態監測系統在本研究中發揮了重要的作用，提供了實時的細菌生長數據，使研究者能夠精確地觀察到XO和LPO對細菌生長的影響。這種實時監測能力使得研究者能夠捕捉到細菌生長的動態變化，包括生長延遲和生長速率的變化。提供了關于XO和LPO對嬰兒口腔細菌生長影響的詳細、定量數據。其高靈敏度和高通量特性使得研究者能夠精確評估抗菌效果，并支持了研究中關于劑量依賴性和抗菌機制的結論。本研究不僅揭示了XO-LPO系統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。這些發現為未來的研究和臨床應用奠定了基礎。
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