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母乳在婴儿成长中作用关键，本文综述其对婴儿肠道微生物群影响及未来研究方向。
母乳：婴儿成长的 “万能钥匙”
在婴儿成长的旅程中，母乳（Human breast milk，HBM）无疑是一把至关重要的 “万能钥匙”，它不仅为婴儿提供了丰富的营养，还在多个方面深刻影响着婴儿的健康发展。
母乳的成分复杂且精妙，犹如一个精心调配的 “营养宝库”。其中，碳水化合物主要以乳糖的形式存在，为婴儿提供能量，同时助力婴儿肠道微生物群的发展；蛋白质包含酪蛋白和乳清蛋白，这些蛋白质不仅是婴儿生长的 “建筑材料”，还含有免疫球蛋白、酶和生长因子等，对增强婴儿免疫力和促进发育功不可没；脂肪则提供了如二十二碳六烯酸（DHA）和花生四烯酸（ARA）等必需脂肪酸，是婴儿大脑和视网膜发育的关键营养物质。
值得一提的是，母乳中还含有独特的人乳寡糖（HMOs）。HMOs 就像肠道有益菌的 “专属美食”，虽然婴儿自身无法消化它们，但却能选择性地滋养像双歧杆菌这样的有益肠道细菌。此外，母乳中的免疫调节成分，如抗体、细胞因子和白细胞等，如同忠诚的 “卫士”，保护婴儿免受感染，并支持免疫系统的成熟。同时，母乳中的激素和生长因子，如胰岛素、瘦素和表皮生长因子（EGF）等，在婴儿的代谢调节和组织发育中发挥着重要作用。而且，母乳的成分并非一成不变，会随着婴儿的成长需求而动态变化，从初乳到成熟乳，完美适应婴儿不同的发育阶段。
婴儿肠道微生物群在婴儿出生后的最初几年里，经历着从简单到复杂的奇妙演变。刚出生时，婴儿的肠道是无菌的，但在经过阴道分娩的过程中，母亲阴道中的细菌会 “入驻” 新生儿的皮肤和肠道。随后，通过母乳喂养，母乳中的微生物也会进入婴儿肠道。起初，像肠球菌、链球菌和葡萄球菌等兼性厌氧菌会率先在婴儿肠道 “安营扎寨”。而对于顺产婴儿，母亲阴道和粪便中的微生物占主导；剖宫产婴儿则先被皮肤相关细菌定植。随着婴儿不断摄入富含 HMOs 的母乳，双歧杆菌和乳酸杆菌逐渐成为肠道微生物中的 “主力军”。当婴儿 6 个月左右开始添加固体食物时，肠道微生物的多样性进一步扩大，与植物纤维消化相关的细菌种类开始增加，肠道微生物群也逐渐从以奶为基础的微生物模式，转变为能够代谢更复杂碳水化合物和其他营养物质的模式。
母乳滋养婴儿的多元途径
母乳对婴儿的滋养是多方面的，它积极塑造着婴儿肠道微生物的组成，对婴儿的肠道稳态、免疫系统和神经系统发育产生着深远而持久的影响。
维持肠道稳态
母乳在调节婴儿肠道稳态方面发挥着关键作用，这一过程涉及多种机制，涵盖了肠道微生物群的发展、肠道屏障的成熟以及免疫系统的完善。HMOs、核苷酸和乳铁蛋白（LF）等是母乳中参与这一调节过程的关键成分。
HMOs 是一类结构复杂的糖类，婴儿自身无法消化它们，但它们却是有益肠道细菌的 “美味佳肴”。以长双歧杆菌婴儿亚种为例，它能表达岩藻糖基乳糖转运蛋白，从而能够利用母乳中含量丰富的 2'- 岩藻糖基乳糖（2'-FL）。一些与之共存的细菌还能编码细胞外岩藻糖苷酶，水解 2'-FL，为短双歧杆菌的生长提供支持。这些有益微生物通过产生短链脂肪酸（SCFAs）来降低肠道 pH 值，抑制有害病原体的生长，同时 SCFAs 还能被肠道上皮细胞吸收，作为能量来源，进而维持肠道屏障的完整性。
除了 HMOs，母乳中的核苷酸也能重塑婴儿肠道微生物群的组成。核苷酸作为重要的生长因子，能够增加双歧杆菌等有益微生物的数量。同时，核苷酸还对婴儿肠道内壁的结构和功能发育起着支持作用，有助于构建肠道屏障，提升营养物质的吸收效率。
LF 则是母乳中的 “抗菌卫士”，它能够破坏肠道致病菌的生物膜，发挥抗菌作用。通过促进特定微生物的生长，母乳助力婴儿建立起一个有利于肠道健康的微生物群落。
强化免疫系统
婴儿出生时，免疫系统还不完善，存在着吞噬细胞功能不成熟、免疫细胞反应不充分等问题。幸运的是，母乳中富含巨噬细胞和免疫球蛋白，尤其是分泌型免疫球蛋白 A（sIgA）。sIgA 就像一层保护膜，覆盖在婴儿肠道的黏膜表面，能够有效抑制无乳链球菌等病原体，防止它们在肠道定植并向其他部位转移。
LF 在肠道中不仅负责运输离子，还具有广泛的抗菌活性，能够中和铁介导的自由基，降低婴儿体内的炎症水平。母乳中含有的活细菌，主要是乳酸菌，它们与抗菌肽（如 α - 防御素和 β - 防御素）协同作用，直接抑制病原体的生长，维护肠道健康。
此外，母乳中的细胞因子，如转化生长因子 -β（TGF-β），在促进婴儿免疫系统发育的同时，还能维持免疫反应的平衡。由 CD4? T 淋巴细胞介导的母乳中的 TGF-β，能够降低婴儿过度免疫反应的风险，如过敏性气道疾病。TGF-β 与 EGF 和成纤维细胞生长因子共同作用，促进肠系膜淋巴结中淋巴细胞的成熟，构建起一道坚固的肠道屏障，阻挡病原体进入血液。
促进神经系统发育
大量研究表明，早期肠道微生物群的紊乱可能会对神经发育产生影响，进而波及婴儿的认知功能，如学习、记忆以及情绪调节等方面。肠道微生物群失调还与自闭症谱系障碍（ASD）、焦虑症等神经发育和神经精神疾病的发生密切相关，这一联系是通过肠道 - 大脑轴实现的。肠道 - 大脑轴是一条连接胃肠道和中枢神经系统（CNS）的 “信息高速公路”，通过神经、内分泌、免疫和代谢等多种途径进行双向信息传递。
母乳对婴儿微生物群有着显著影响，进而作用于大脑和行为发育。婴儿肠道微生物群利用母乳中的营养物质，能够产生如 SCFAs 和胆汁酸等有益化合物，这些化合物能够刺激 5 - 羟色胺（5 - HT）的释放。5 - HT 在增强突触发生、促进神经元祖细胞增殖方面发挥着重要作用，有助于提升婴儿的整体认知功能。
未来婴儿微生物组研究的探索方向
随着对母乳和婴儿肠道微生物群研究的不断深入，未来的研究也有了更明确的方向，旨在进一步揭示其中的奥秘，为婴儿健康提供更有力的保障。
拓展无菌小鼠模型的应用
无菌小鼠（gnotobiotic mouse，GN）模型为研究特定微生物对婴儿肠道微生物群的影响提供了有力工具。目前，研究人员在使用 GN 模型时，更多地关注成熟的成年肠道环境，而对发育中的肠道系统研究较少。然而，新生儿肠道微生物群的多样性和丰度与成年人有很大差异，GN 模型其实更适合模拟婴儿肠道微生物群的动态变化。
通过将 GN 模型与幼鼠模型相结合，研究人员可以筛选出促进婴儿肠道健康发育或高效代谢母乳中 HMOs 等成分的有益微生物。例如，研究人员可以利用该模型给小鼠接种选定的细菌组合，评估特定细菌物种对宿主的综合影响，探究细菌之间的协同作用，从而更全面地了解微生物群落与宿主生理之间的相互作用机制，为婴儿健康研究提供重要依据。
利用人工智能预测母乳物质与婴儿肠道微生物群的相互作用
当前，计算机模拟分子对接技术已被用于评估某些 HMOs 与宿主胃肠道中配体的结合情况。未来，借助计算机技术和人工智能（AI），有望建立起婴儿肠道微生物群与母乳之间更深入的联系。一方面，可以利用 AI 方法构建 HMOs 与肠道微生物群之间交叉喂养相互作用的模型；另一方面，研究母乳中生物标志物（如炎症因子）的含量和比例对肠道微生物群的影响。
目前，婴儿配方奶粉通常仅添加单一菌株或类型的益生菌。但实际上，肠道微生物群一般通过交叉喂养机制进行生理代谢，而且单一菌株的定植会使肠道更容易受到外来微生物的侵袭，而益生菌组合则能增强宿主肠道的整体抗病能力和抗菌能力。因此，未来的婴儿配方奶粉应添加更多种类的益生菌，而不仅仅局限于双歧杆菌、乳酸杆菌、阿克曼菌等。
考虑到母乳成分在哺乳期的自然变化，HMOs 等特定成分浓度的波动会影响新生儿肠道定植细菌的生长轨迹。计算模型可以分析这些细菌与营养来源之间的剂量依赖性相互作用，帮助我们更精确地了解母乳成分变化对微生物定植动态的影响。此外，建立母乳常见成分数据库，并确定某些可能对婴儿产生不良影响的生物标志物，利用 AI 和相关算法预测母乳中特定成分是否会对婴儿健康产生负面影响，为母乳喂养和婴儿配方奶粉的优化提供参考。
探索早期生命中肠道微生物群迁移模式的新方法
采用多组学和 AI 相结合的方法，可以更好地模拟新生儿早期发育过程中肠道微生物群的迁移和动态变化。以往的研究多利用基因组学来探索婴儿微生物组的模式，而新的方法整合了基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等多层次的生物学数据，能够更全面地展现微生物群落在婴儿肠道中随时间的变化情况。AI 凭借其强大的复杂数据分析和模式识别能力，在识别微生物群与宿主因素之间的复杂相互作用方面将发挥关键作用。
建立一个记录新生儿肠道生态系统中微生物变化的强大数据库，对研究人员来说意义重大。这个数据库可以追踪在婴儿生命早期不同阶段引入特定微生物物种或微生物群对整体微生物群组成的影响。研究人员可以采用生态学方法，利用侵入性模型模拟引入有益益生菌或致病细菌后婴儿肠道微生物群的变化，分析新引入的微生物与现有肠道生态系统的相互作用，深入了解微生物定植的动态过程及其对婴儿健康的影响。比如，分析在婴儿出生后的前几周或几个月引入特定双歧杆菌菌株，对其长期微生物群稳定性、免疫发育或代谢健康的影响，为预防或缓解未来可能出现的过敏、肥胖或自身免疫性疾病等提供有价值的证据。
探索建立婴儿粪便库的可能性
粪便库对于那些有肠道微生物群失调风险的个体来说，是一种潜在的治疗资源。目前，自体粪便微生物移植（aFMT）已在一些研究中被应用，即提前保存个体的微生物群，在抗生素治疗后重新引入，以恢复肠道微生物群。虽然粪便微生物移植（FMT）在成年人群中已有广泛研究，但在婴儿中的应用仍较为有限，尤其是 aFMT。
实际上，婴儿也可能从 aFMT 中受益，以缓解胃肠道疾病引起的不良症状。由于婴儿肠道微生物群的组成相对简单，保存大部分细菌群落更具可行性。未来，建立婴儿微生物群储存库具有重要意义，它可以为 aFMT 在婴儿中的应用提供支持，有望成为治疗坏死性小肠结肠炎（NEC）和炎症性肠病（IBD）等常见疾病的潜在策略，为改善儿童整体健康和免疫力开辟新的方向。
结语
母乳作为婴儿不可或缺的营养来源，在塑造婴儿肠道微生物群、建立肠道稳态方面发挥着不可替代的作用，进而对婴儿的整体发育产生深远影响。由于母乳采集过程无创，不会对受试者造成伤害，使得对母乳的研究成为一个易于开展且符合伦理规范的领域。
未来的研究将聚焦于发现新的有益细菌组合、创建全面的婴儿肠道微生物群数据库，并利用计算模型预测母乳成分与婴儿微生物组之间的相互作用。通过确定最佳的益生菌组合，有望推动创新型婴儿配方奶粉的研发，更好地调节婴儿肠道微生物群。此外，开发多样化的生物学模型将加深我们对宿主 - 微生物群相互作用的理解。从治疗角度来看，建立婴儿粪便库将为维护婴儿肠道健康、支持疾病预防策略提供关键资源，为婴儿健康成长保驾护航，开启婴儿健康研究的新篇章。
