导语：长期以来，母乳一直是儿科临床医生口中的“液体黄金”。一般而言，母乳喂养比配方奶粉喂养的婴儿更健康，尤其是在早产儿中。然而，这种现象背后的原因仍然是个谜。
2022年7月28日，马里兰大学医学院研究团队在预印本平台发表题为“Highly Specialized Carbohydrate Metabolism Capability in Bifidobacterium Strains Associated with Intestinal Barrier Maturation in Early Preterm Infants”的研究成果（图1）[1]。研究结果表明母乳喂养和肠道微生物定植在早产儿肠道屏障的形成方面发挥关键作用。
图1 研究成果（图源：[1]）
早产儿通常需要重症监护和医疗干预才能存活。其胃肠道（gastrointestinal，GI）的生理不成熟通常与肠道屏障功能缺陷有关，导致称为“肠漏”的临床综合征。在肠漏时，通常存在于肠腔的细菌和细菌产物能够通过高渗透性上皮屏障转移到外周循环中，导致肠上皮和肠固有层的广泛侵袭、黏膜炎症、上皮细胞损伤、肠坏死和全身感染，最终导致多器官衰竭和死亡。坏死性小肠结肠炎（Necrotizing enterocolitis，NEC）是一种与细菌易位相关的胃肠道疾病，影响7%至10%的早产新生儿或1%至5%的所有新生儿重症监护病房（Neonatal Intensive Care Unit，NICU）的新生儿，其死亡率高达50%（图2）。
图2 新生儿成熟和未成熟肠屏障图示（图源：[1]）
功能性肠道屏障结合了物理屏障，包括化学、免疫和微生物成分。生命的第一周（出生后第8±2天）是一个关键窗口，在此期间，新生儿肠道成熟最快。双歧杆菌是婴儿肠道常见的定植菌，在肠道发育中发挥有益作用，并影响新生儿肠道的成熟，可通过刺激结肠上皮增殖、调节宿主防御反应和防止细菌感染。研究预测早期肠道发育和成熟的双歧杆菌和其他细菌群至关重要。
此项研究检查了113名胎龄（gestational age，GA）为24至32周的早产儿的前瞻性队列，收集了每日早产儿粪便样本，直到出生后第21天或从NICU出院；测定了出生7-10天内婴儿的肠通透性（Intestinal Permeability，IP），使用高分辨率方法表征发育中的肠道微生物群的组成，使用短读长和长读长序列的全群落宏基因组分析新生儿肠道微生物遗传内容的详细表征。
出生时婴儿的平均GA为29.9±2.3周。共有28名婴儿（24.8%）GA小于28周，85名GA（75.2%）为28至32周。新生儿平均出生体重为1,381g（±415g）；66名（58.4%）新生儿被归类为极低出生体重（very low birth weight，VLBW）（出生体重<1,500g），26名（23.0%）被归类为极低出生体重（extremely low birth weight，ELBW）(<1000g)。根据临床稳定性，在新生儿出生后第一天和第四天之间开始通过口胃或鼻胃途径进行肠内营养。每天喂食10 mL/kg母乳或20 kcal/oz早产儿配方奶粉3至5天后，母乳喂食量提高至20 mL/kg/天，直到达到100 mL/kg/天，奶粉热量密度提高到至24 kcal/oz，然后将母乳喂食量从20 mL/kg/天增加到150 mL/kg/天。
此项研究发现：
1 早产儿肠道通透性与月经后年龄和母乳喂养时长有关
在收集的每个婴儿的人口统计学和母体变量中，观察到四个宿主因素与IP呈负相关，包括GA、月经后年龄（postmenstrual age，PMA）、出生体重和出生一分钟后APGAR（appearance, pulse, grimace response, activity, and respiration）得分。其中PMA是四个因素中与IP相关的最显著因素。与IP低的婴儿相比，IP高的新生儿母乳喂养的天数更少，总进食母乳体积更低，抗生素治疗时间更长。
2 母乳摄入与改善肠道屏障完整性有关
7至10日龄时，母乳的累积摄入量约为150至180 mL/kg的阈值与低IP相关。研究结果表明，足够的母乳摄入显著影响早产儿的IP，母乳喂养的好处不仅仅是为新生儿提供营养，更助力出生后肠道屏障的成熟。
3 双歧杆菌物种丰度的增加与肠道屏障完整性的改善有关
此项研究对517个粪便样本中的肠道微生物群进行高分辨率表征和基因测序，总共鉴定了508个ASV（amplicon sequence variants），属于15个目和6个门的212个物种。四个丰度最大的分类群是肺炎克雷伯菌、大肠杆菌、表皮葡萄球菌和肠杆菌属。这四个分类群属于两类，肠杆菌属（肺炎克雷伯菌、大肠杆菌和肠杆菌属）和杆菌属（表皮葡萄球菌），并且在高IP和低IP受试者中都非常普遍。71.7%的含有双歧杆菌的样品中发现了短双歧杆菌，其次是长双歧杆菌（21.7%）。
其他五个分类群，包括粪肠球菌、产气荚膜梭菌、奇异变形杆菌、短双歧杆菌和韦荣氏菌，占所有序列的17.4%，并在所有样本的47.7%至86.6%中检测到。这些专性和兼性厌氧菌被认为是“继任”微生物。这九个分类群占该数据集中所有序列的76.0%。其余序列来自各种专性和兼性厌氧菌。
低IP组具有显著更高水平的短双歧杆菌、更多的双歧杆菌和更多的母乳摄入；表皮葡萄球菌、大肠杆菌和异拟杆菌的高IP相关ASV与早期PMA相关；双歧杆菌在母乳喂养超过3天后达到更高丰度；在第一周内累积摄入母乳量超过150 mL/kg时，低IP婴儿具有显著更高的微生物群多样性和更高的双歧杆菌物种多样性。
4 出生后早期定植中双歧杆菌的种群动态
研究鉴定了46个特异于B. breve菌株的基因，这些菌株在低IP婴儿中定植。这些基因中含有其他基因编码的功能如糖基转移酶、糖基水解酶、细胞表面粘附和转运、多糖生物合成、群体感应和噬菌体整合，但仍有大量未知功能；短双歧杆菌在受试者中高度相似，这表明在同一婴儿的不同时间点检测到的短双歧杆菌基因组比来自不同受试者的基因组具有更大的相似性。与长双歧杆菌、短双歧杆菌相比，在低IP婴儿肠道定植的菌株具有高基因组可塑性，并且富含碳水化合物代谢和运输的遗传特征，这是该物种强大的生态位适应能力的基础。
5 早产儿双歧杆菌菌株的人乳寡糖同化能力
细胞内人乳寡糖利用功能仅由短双歧杆菌和长双歧杆菌编码，双歧杆菌属物种可能具有代谢人乳寡糖的能力。短双歧杆菌菌株具有扩展的、专门的人乳寡糖同化能力，在喂食母乳时赋予该早产儿肠道竞争性生长优势。
6 宿主衍生的糖蛋白利用仅限于早产儿肠道内的短双歧杆菌
除了人乳寡糖，宿主衍生的糖蛋白如粘蛋白和蛋白聚糖（粘液或乳汁）是婴儿肠道微环境中细菌的关键碳源。人类糖蛋白通常高度硫酸化，没有细菌糖苷酶就无法代谢。短双歧杆菌菌株可硫酸化或唾液酸化宿主衍生糖蛋白，这种代谢多功能性可以极大地改善其适应性并促进黏膜粘附，从而促进早产儿肠道环境中营养或能量限制条件下的定植。
此项研究表明母乳喂养促进有益双歧杆菌种类和菌株生长，这些双歧杆菌和菌株可以在关键的窗口期消化母乳中的人乳寡糖。如果婴儿肠道没有这些预防性双歧杆菌菌株，母乳喂养的好处将大大降低。但是，这些双歧杆菌菌株不太可能从母亲的肠道或阴道微生物群或母乳中垂直传播。因此，通过预防性补充能够有效利用双歧杆菌的生物活性，对婴儿肠道肠道屏障的形成至关重要。双歧杆菌可作为生物活性治疗预防措施，可在生命早期增强肠道屏障的完整性，并最终降低NEC的风险。
Bing Ma博士表示：“母乳和双歧杆菌均能帮助早产儿更快地形成肠道屏障。早产儿肠道的双歧杆菌不能仅依赖母乳或者母亲的肠道或阴道微生物群的传播，我们需要找到预防性使用双歧杆菌的最佳方法。我们的发现可能会提供可用的临床干预措施，以增强婴儿的肠道功能，从而提高早产儿的存活率，这对配方奶喂养的早产儿尤其重要。”
撰文|文竞择
排版|文竞择
参考资料：
[1]Ma B, Sundararajan S, Nadimpalli G, et al. Highly Specialized Carbohydrate Metabolism Capability in Bifidobacterium Strains Associated with Intestinal Barrier Maturation in Early Preterm Infants. mBio. 2022 Jun 28;13(3):e0129922. doi: 10.1128/mbio.01299-22. Epub 2022 Jun 13. PMID: 35695455; PMCID: PMC9239261.
