乳脂球膜（MFGM）强化配方通过调节肠道菌群与代谢状态促进仔猪肠道发育正常化

本研究发现，在配方奶中添加乳脂球膜（MFGM）可显著改善仔猪的肠道形态、菌群结构及血清代谢谱，使其更接近母乳喂养状态。研究通过多组学分析揭示MFGM通过胆碱代谢途径和抑制致病菌（如Pasteurella）发挥调控作用，为婴幼儿配方食品优化提供了重要理论依据。

　　

1 引言

肠道微生物组通过调节系统生理平衡在维持人类健康中发挥关键作用，并与肥胖、哮喘、过敏性疾病和糖尿病等代谢免疫相关疾病密切相关。新生儿期是微生物定殖的关键窗口期，此过程中的干扰可能增加个体后期患病风险。饮食是影响新生儿肠道菌群组成和发展的核心因素，虽然世界卫生组织推荐母乳喂养作为最佳营养来源，但并非所有母亲都能实现。因此，改良婴儿配方奶粉以更好地模拟母乳的营养成分和生物功能特性成为重要目标。乳脂球膜（MFGM）作为一种生物活性成分，因其对婴儿肠道微生物生态系统和代谢调节的益处而受到关注。MFGM是哺乳动物乳中包裹甘油三酯的复杂三层膜结构，主要包含糖蛋白、磷脂、鞘脂、神经节苷脂、唾液酸、胆碱和胆固醇等成分。研究表明，MFGM能促进婴儿肠道菌群建立，其糖蛋白可作为微生物发酵底物，磷脂、神经节苷脂等成分则具有抑制病原菌生长的抗菌特性。与母乳相比，传统配方奶通常使用植物油且缺乏MFGM相关生物活性分子，这可能是造成喂养方式间肠道菌群和代谢差异的原因之一。猪模型因其与人类婴儿在生理上的高度相似性，被广泛应用于新生儿营养研究。

2 材料与方法

研究使用20只特定病原体（SPF）约克夏仔猪，随机分为母乳喂养（BF）、标准配方（SF）和MFGM强化配方（EF）三组。BF组仔猪与母猪同窝母乳喂养21天后转商业饲料，SF和EF组前5天母乳喂养获得母源抗体后分别接受标准配方或MFGM强化配方喂养至21天。所有仔猪31天时安乐死，采集肠道内容物和血清样本进行分析。肠道形态学通过组织切片和图像分析系统测定绒毛高度、隐窝深度等参数。血清代谢物采用600 MHz核磁共振（NMR）谱分析，共鉴定67种代谢物。肠道微生物通过16S rRNA基因V3-V4区测序，使用USEARCH和VSEARCH进行OTU聚类和分类学注释。数据统计采用单因素方差分析或Kruskal-Wallis检验，微生物组分析使用MicrobiomeAnalyst 2.0平台。

3 结果

3.1 饮食类型对体重和器官湿重的影响

31日龄时，BF组仔猪脾脏湿重显著高于SF和EF组（p < 0.05），而脑、心脏和胰腺重量无组间差异。

3.2 饮食类型对肠道形态的影响

SF组仔猪空肠绒毛高度、基底宽度和表面积显著低于BF组（p < 0.05），EF组与BF组无显著差异，其他肠段形态参数亦无组间差异。

3.3 肠道区域的微生物分布

盲肠和结肠的Shannon多样性指数显著高于十二指肠、空肠和回肠（p < 0.05）。主坐标分析显示大小肠微生物群落明显分离。 taxonomic分析显示小肠中以变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为主，大肠中变形菌门减少而拟杆菌门增加。属水平上，小肠中主要菌属为普雷沃菌（Prevotella）、肠杆菌科（Enterobacteriaceae）、乳酸杆菌（Lactobacillus）和放线杆菌（Actinobacillus）。

3.4 饮食对肠道微生物谱的影响

虽然Shannon多样性无组间差异，但PCoA分析显示BF组与两种配方喂养组微生物群落结构显著分离（p < 0.05）。BF组富集普雷沃菌和乳酸杆菌，SF组以乳酸杆菌、肠杆菌科和放线杆菌为主，EF组则以普雷沃菌、肠杆菌科和放线杆菌为主导。 site-specific分析显示SF组盲肠中草酸杆菌（Oxalobacter）和巴斯德菌（Pasteurella）丰度显著高于其他组（LefSe, p < 0.05）。

3.5 饮食诱导的血清代谢谱调控

21日龄时BF组甜菜碱、肉碱和肌醇水平显著高于SF组（p < 0.05），EF组与BF组无差异。31日龄时PCA显示BF组与配方喂养组代谢谱分离。SF组酪氨酸、甲硫氨酸、二甲基砜、β-丙氨酸、苯丙氨酸和肌酐浓度显著低于BF组（p < 0.05），而3-甲基-2-氧代戊酸酯水平升高。EF组与BF组相比，谷氨酸和肌酐降低，赖氨酸、3-甲基-2-氧代戊酸酯和半乳糖升高。EF组β-丙氨酸和甜菜碱浓度显著高于SF组。通路富集分析显示SF组苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成通路显著下调。

3.6 差异代谢物与微生物类群关联分析

Spearman相关分析显示SF组盲肠中富集的草酸杆菌与肌酐、二甲基砜、苯丙氨酸、酪氨酸和β-丙氨酸呈显著负相关，与3-甲基-2-氧代戊酸酯和赖氨酸呈正相关。

4 讨论

本研究证实MFGM强化配方可使仔猪肠道发育、菌群结构和代谢特征接近母乳喂养水平。空肠绒毛形态的改善表明MFGM促进肠道上皮细胞增殖和分化，其机制可能与fructose-1-phosphate（F1P）抑制PKM2延长enterocyte存活有关。MFGM通过磷脂成分增强乳酸杆菌上皮黏附，通过神经节苷脂抑制致病性大肠杆菌结合，并促进ruminococcus和bifidobacterium等有益菌定殖。SF组盲肠中巴斯德菌升高值得关注，因其产毒株可导致严重器官损伤。EF组该菌丰度降低体现了MFGM的抗菌特性，其机制包括：1）磷脂和糖蛋白抑制病原菌黏附；2）促进益生菌竞争性排除；3）增强肠道屏障功能。代谢组学显示BF组肉碱、甜菜碱和肌醇水平升高反映其脂质导向的代谢表型。EF组甜菜碱水平升高表明MFGM通过磷脂酰胆碱（phosphatidylcholine, PC）提供胆碱来源，调节胆碱代谢。甜菜碱促进肝脂代谢和线粒体生物合成，胆碱补充还可改善胰岛素敏感性。芳香氨基酸生物合成通路在SF组下调与相关菌群酶活性降低有关，草酸杆菌与多种代谢物的相关性证实了菌群对代谢输出的影响。

5 结论

MFGM强化配方通过调节胆碱代谢途径和竞争性抑制病原菌，使配方喂养仔猪的肠道结构、菌群组成和代谢状态接近母乳喂养水平。该研究为MFGM在婴幼儿配方食品中的应用提供了机制性依据，表明其可通过微生物-代谢轴缩小母乳与配方奶喂养的差异。