微生物动态监测系统揭示XO-LPO系统在婴儿口腔微生物群中的抗菌作用
图1、牛奶和口腔之间拟议的黄嘌呤氧化酶（XO）-乳过氧化物酶（LPO）系统概述。在母乳喂养期间，乳源性XO和LPO会在口腔中遇到它们的底物次黄嘌呤/黄嘌呤和硫氰酸盐（SCN-）。XO-LPO系统可以产生一系列抗菌活性氧和氮物质（标记为红色），例如过氧化氢（H2O2）、超氧化物（O2-）、次硫氰酸盐（OSCN-）、二氧化氮（NO2）、氮氧化物（NO）和过氧亚硝酸盐（ONOO–）。
图2、乳过氧化物酶（LPO）的分离。（A）在LPO分离过程中，对选定的馏分进行十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳，从酸性乳清通过二乙氨基乙基（DEAE）琼脂糖凝胶阴离子交换柱，最终得到LPO分离物。（B）分离的LPO的Western blot分析。
图3、添加乳过氧化物酶（LPO）（A）或黄嘌呤氧化酶（XO）与LPO（B）联合的细菌生长曲线。显示了牛奶酶（0-200μg mL-1）对婴儿口腔过夜培养的细菌生长的剂量依赖性抗菌作用。使用oCelloScope在37°C下每15分钟监测一次细菌生长24小时。数据表示为基于一式三份的平均值。
图4、从婴儿口腔培养的细菌中的基因表达分析。（A）基于转录组学数据的基因表达主成分分析。（B）火山图显示对照和处理之间差异表达的基因（黄嘌呤氧化酶-乳过氧化物酶，80μg mL-1）。红点代表显著下调的基因，蓝点代表显著上调的基因。水平虚线表示调整后的p值=0.1的截止值。调整后的p值是使用Benjamini-Hochberg过程计算的，并针对多个检验调整p值。垂直线表示基因表达的log2Fold变化的临界值±0.585，等于表达的1.5倍变化。
图5、乳过氧化物酶（LPO）和LPO联合黄嘌呤氧化酶（XO）对婴儿口腔培养细菌生长的影响。使用oCelloScope微生物动态监测系统评估不同浓度的LPO和LPO联合XO对婴儿口腔培养的细菌的影响。生长曲线数据被转换为最大平均增长率。单独添加LPO或与XO联合使用，均显示出剂量依赖性抗菌作用。其中在较低浓度（40–80μg mL-1）下，酶导致滞后期略有延长，生长速率略有降低。在中等浓度（100–160μg mL-1）下，滞后期显著延长，生长速率显著降低。在最高测试浓度（200μg mL-1）下，细菌生长受到完全抑制。
总结
黄嘌呤氧化酶（XO）和乳过氧化物酶（LPO）是牛奶中含量高的酶。它们的底物黄嘌呤和硫氰酸盐在婴儿唾液中的含量很高，导致牛奶和唾液之间的相互作用被称为XO-LPO系统。建议该系统产生具有潜在抗菌作用的活性氧和氮物质。在从5名婴儿口腔培养的细菌上评估XO-LPO系统的抗菌活性，其中在每种酶的40μg mL-1下观察到细菌生长速率降低，在200μg mL-1时达到完全抑制。基因表达分析显示，XO-LPO处理导致几个活性氧相关基因下调，提示短暂的细菌应激反应。该研究还观察到关键糖酵解酶的下调，表明XO-LPO处理在转录水平上影响细菌代谢，表明XO-LPO系统可能存在作用机制。这些发现为XO-LPO系统提供了新的见解，揭示了泌乳和微生物组影响之间相互作用的新方面。oCelloScope微生物生长动态监测系统在本研究中发挥了重要的作用，提供了实时的细菌生长数据，使研究者能够精确地观察到XO和LPO对细菌生长的影响。这种实时监测能力使得研究者能够捕捉到细菌生长的动态变化，包括生长延迟和生长速率的变化。提供了关于XO和LPO对婴儿口腔细菌生长影响的详细、定量数据。其高灵敏度和高通量特性使得研究者能够精确评估抗菌效果，并支持了研究中关于剂量依赖性和抗菌机制的结论。本研究不仅揭示了XO-LPO系统在婴儿口腔微生物群中的抗菌作用，还为理解母乳如何通过其抗菌成分影响婴儿健康提供了新的视角。这些发现为未来的研究和临床应用奠定了基础。
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