母乳与配方奶喂养对婴儿肠道菌群及骨骼发育的差异性调控机制研究

本研究针对母乳与配方奶喂养对婴儿骨骼发育的影响机制展开探索，通过粪菌移植实验揭示了母乳（尤其是分泌型母亲乳汁）塑造的肠道菌群通过调节炎症因子（如TNF-α、IL-1β）和骨代谢标志物（如Cathepsin K、RANKL），显著优于配方奶喂养组对小鼠骨小梁结构（BV/TV%、Tb N）的保护作用。该成果发表于《Calcified Tissue International》，为早期营养干预改善终身骨骼健康提供了微生物组学依据。

　　

研究背景与意义
生命早期营养对骨骼发育的影响一直是发育医学的核心议题。母乳喂养被公认为婴儿黄金标准营养来源，但其与配方奶喂养对骨骼发育的差异机制尚未明确。近年研究发现，母乳中人类乳寡糖(HMOs)可通过调控肠道菌群影响宿主代谢，而母体分泌型状态（由FUT2基因决定）会显著改变HMOs组成（如2'-岩藻糖基乳糖/2'FL）。与此同时，配方奶喂养婴儿的骨骼发育迟缓现象日益引发关注，但菌群-骨骼轴的具体作用机制仍是空白。

美国阿肯色州儿童营养中心联合美国农业部农业研究局等机构的研究团队，创新性地采用粪菌移植(FMT)技术，将分泌型母乳喂养(SMM)、非分泌型母乳喂养(NSM)和配方奶喂养(MFM)婴儿的肠道菌群定植于无菌小鼠，系统评估了菌群组成与骨骼表型的关联。研究成果发表于《Calcified Tissue International》，首次揭示了母乳菌群通过抑制骨吸收、维持骨小梁微结构（如BV/TV%和Tb N）的独特优势。

关键技术方法
研究团队采集3-3.5月龄婴儿粪便样本（n=5/组），通过16S rRNA测序分析菌群组成；将菌群悬液移植至21日龄无菌小鼠，35天后采用显微CT(μCT)量化胫骨骨小梁参数（BV/TV%、Tb N等）；TRAP染色计数破骨前体细胞；ELISA检测骨髓血浆(BMP)中骨代谢标志物（Cathepsin K、RANKL）和炎症因子（TNF-α、IL-1β）。

研究结果

1. 菌群组成差异

• 分泌型母乳组(SMM)以拟杆菌门(Bacteroidota)为主（87%），显著富集Phocaeicola菌属
• 非分泌型组(NSM)阿克曼菌(Akkermansia)含量达19.9%
• 配方奶组(MFM)瘤胃菌科(Ruminococcaceae)丰度最高
  
  

2. 骨骼表型变化

• MFM组骨体积分数(BV/TV%)和骨小梁数量(Tb N)较无菌对照组(GF CTRL)显著降低（p<0.05）
• SMM/NSM组TNF-α水平较GF CTRL升高2倍，但骨微结构未受损
• MFM组TRAP⁺破骨前体细胞数量较SMM组增加3倍

3. 炎症与骨代谢调控

• 雌性NSM小鼠Cathepsin K水平显著高于雄性（p<0.01）
• 母乳组(SMM/NSM)IL-1β水平与骨保护效应呈正相关
  
  

结论与展望
该研究证实：1）配方奶喂养通过富集瘤胃菌科菌群，增加破骨活性（TRAP⁺细胞），导致骨小梁数量(Tb N)减少；2）母乳菌群（无论分泌型状态）通过特定菌属（如Phocaeicola、Akkermansia）维持促炎-抗炎平衡，实现骨保护；3）性别差异显著影响RANKL/Cathepsin K表达模式。

这项研究为"菌群-骨骼轴"理论提供了直接证据，提示未来婴幼儿配方奶开发需模拟母乳菌群调控功能。局限性在于仅观察了短期（35天）效应，后续需追踪菌群干预对终身骨健康的影响。研究团队特别强调，母体FUT2基因型或成为个性化婴幼儿营养指导的新靶点。