产乳酸乳杆菌与利用乳酸的微小韦荣球菌的互惠作用：乳酸和谷氨酸交叉喂养促进生长和短链脂肪酸的产生

人类肠道为微生物-微生物和宿主-微生物相互作用提供了众多生态位。人类的肠道乳酸稳态至关重要，并依赖于多种细菌。韦荣球菌属，肠道利用乳酸的细菌，和产乳酸菌经常被共同分离。最近的一项临床试验揭示，人体内的产乳酸菌将乳酸交叉喂养给韦荣球菌属；然而，它们的种间相互作用机制仍不清楚。微小韦荣球菌，一种常见于人类肠道和口腔的严格厌氧菌，将乳酸发酵为乙酸和丙酸。在我们的研究中，我们调查了微小韦荣球菌ATCC 17748T与三个具有系统发育距离的乳酸菌代表菌株，嗜酸乳杆菌ATCC 4356T、副干酪乳杆菌副副干酪亚种ATCC 27216T和植物乳杆菌ATCC 10241之间的相互作用。在细菌相互作用期间检查了细菌生长、活力、代谢和基因水平适应。微小韦荣球菌与嗜酸乳杆菌表现出最高程度的互惠共生。在微小韦荣球菌与嗜酸乳杆菌的共培养中，两种细菌都表现出增强的生长和增加的活力。微小韦荣球菌表现出氨基酸生物合成途径和天冬氨酸分解代谢途径的上调。嗜酸乳杆菌也表现出相当数量的与生长和乳酸发酵相关的上调基因。我们的结果支持微小韦荣球菌能够通过推测消耗产生的乳酸来增强嗜酸乳杆菌的发酵能力，并且嗜酸乳杆菌在共培养期间不仅交叉喂养乳酸，还交叉喂养谷氨酸给微小韦荣球菌。交叉喂养的谷氨酸进入微小韦荣球菌的中心碳代谢。这些发现突显了一种复杂的代谢关系，其特征是乳酸和谷氨酸的交叉喂养与嗜酸乳杆菌（产乳酸）和微小韦荣球菌（利用乳酸）内的显著基因调控并行。在短链脂肪酸的产生中，阐明了传统益生菌细菌和潜在下一代益生菌细菌之间互惠相互作用的机制。