不只是营养，母乳中的糖还能做抗菌药

左边的特写照片显示链球菌通常以这种方式聚集在一起形成保护性生物膜。右图显示，当链球菌培养液与人乳糖混合时，生物膜会分解，从而使更多的细菌受到抗菌药物的攻击。(图片来源:范德比尔特大学史蒂文·汤森)

母乳是一种复杂且不断变化的蛋白质、脂肪和糖的混合物，有助于保护婴儿免受细菌感染。

过去，科学家们关注母乳中蛋白质的抗菌特性。然而，范德比尔特大学的化学家和医生组成的跨学科团队发现，母乳中的一些碳水化合物本身不仅具有抗菌特性，还能提高抗菌蛋白的功效。

“这是母乳中的碳水化合物首次具有广谱抗菌活性，”指导这项研究的化学助理教授史蒂文·汤森说。“这些化合物的一个显著特点是，它们显然无毒，而且毒性不如大多数抗生素。”

在8月20日于华盛顿举行的美国化学学会年会上，博士生多萝西·阿克曼在《美国化学学会传染病杂志》上发表了一篇题为“母乳低聚糖对B族链球菌的抗菌和生物膜抗性”的论文。

这项研究的动机在于不断增长的细菌对抗生素的耐药性问题。疾病控制和预防中心估计每年有23，000人死于抗生素耐药性。

因此，研究人员开始寻找不同的方法来战胜传染性细菌。为了获得灵感，他们转向一种特殊的细菌，b群链球菌，这是全世界新生儿感染的主要原因。他们想知道孕妇体内产生的化合物(链球菌的主要宿主)是否会削弱或杀死链球菌。

汤森和他的同事将注意力转向了母乳中的抗菌糖而不是蛋白质。在此之前，科学家普遍认为研究糖要困难得多。

“在上个世纪的大部分时间里，生物化学家认为蛋白质是最重要的，而糖是最不重要的。大多数人同意这个观点。“虽然没有数据支持这一观点，”汤森说，“我们对糖的功能知之甚少，但作为一名训练有素的糖蛋白化学家，我想探索它们的作用。”

为了做到这一点，研究人员从许多不同的供体样本中收集碳水化合物，即低聚糖，并通过质谱进行分析，这可以同时识别成千上万个大的生物分子。然后，他们将这些化合物添加到链球菌培养物中，并在显微镜下观察结果。这表明，一些低聚糖不仅能直接杀死细菌，还能物理分解细菌，保护其生物膜。

在一项初步研究中，汤森的实验室收集了五个样本。他们发现一个样本中的糖几乎杀死了所有的链球菌。另一个样品中的糖在某种程度上是有效的，而另外三个样品显示出较低的活性。在接下来的研究中，他们又测试了20多个样本。到目前为止，两个样品已经破坏了细菌生物膜，杀死了细菌，四个样品已经破坏了生物膜，但没有杀死细菌，两个样品已经杀死了细菌但没有破坏生物膜。

汤森说:“我们的结果表明这些糖有双重作用。首先，它们使目标细菌变得敏感，然后杀死它们。生物学家有时称之为“合成死亡”，并利用这种能力开发新的抗生素药物。

研究人员还发现，通过向链球菌培养液中添加人乳糖和唾液抗菌肽的混合物，糖分解生物膜的能力也可以提高母乳中所含其他抗菌药物的功效。

不仅如此，在随后的研究中，他们还发现乳糖的抗菌活性延伸至许多其他感染性细菌，包括“ESKAPE超级细菌”的两种病原体(6个字母分别代表6种耐药细菌)。

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