综述：婴儿肠道中双歧杆菌群落组装的生态学见解

这篇综述深入探讨了婴儿肠道中双歧杆菌（Bifidobacterium）群落建立的生态机制，重点分析了扩散（dispersal）、漂变（drift）、选择（selection）和多样化（diversification）四大过程对定植成功率的影响，并提出了基于生态过程动态的益生菌干预策略，为优化婴儿肠道健康管理提供了理论框架。

　　

摘要

婴儿肠道微生物组的初始定植显著影响其发育轨迹。双歧杆菌属（Bifidobacterium）作为早期定植者和常用益生菌，其成功定植受生态过程调控。扩散、漂变、选择和多样化共同塑造了双歧杆菌群落的组成。母婴传播是微生物扩散的主要途径，而母乳低聚糖（HMOs）等选择性压力则驱动适应性进化。研究提出，在群落组装早期（随机过程主导阶段）优先引入益生菌，后期（确定性过程主导阶段）联合补充益生元可提升定植效率。

1 引言

婴儿肠道菌群的初始建立与健康结局密切相关，但组装机制高度依赖环境。双歧杆菌作为关键早期定植者，其丰度在母乳喂养婴儿中可达70%以上。然而，即使相似条件下定植成功率仍存在差异，提示生态过程（如扩散优先效应和HMOs选择压力）的重要性。本文基于Vellend群落生态框架，解析四大过程如何影响双歧杆菌的持久性。

2 扩散

母婴垂直传播是双歧杆菌定植的主要途径。阴道分娩婴儿的菌株与母亲粪便菌株高度相似（平均核苷酸同源性99.5%），而剖宫产婴儿则更多定植皮肤来源菌群。母乳作为持续菌源，可能通过"逆行迁移"机制与婴儿口腔微生物交换。家族共居研究显示，双歧杆菌菌株可在家庭成员间共享，但传播方向性尚不明确。值得注意的是，早期定植窗口期（如出生24小时内）对抢占生态位至关重要，延迟补充可能降低益生菌效力。

3 漂变

在群落组装初期，低丰度物种易受随机波动影响。早产儿研究显示，肠道菌群初始定植具有高度随机性，个体差异主要由漂变驱动。随着时间推移，选择性压力逐渐超越漂变效应，形成以双歧杆菌为主导的稳定群落。这种随机性解释了为何相同干预措施在不同个体中效果迥异。

4 选择

宿主因素（如肠道pH值）和饮食选择压力共同塑造菌群结构。母乳中的乳铁蛋白和溶菌酶选择性地促进特定双歧杆菌（如B. infantis和B. breve）生长。HMOs作为复杂益生元，仅能被部分菌株利用：B. infantis可代谢多种HMOs，而仅15%的B. breve菌株能利用2′-岩藻糖基乳糖（2′-FL）。这种代谢特异性导致母乳喂养婴儿中双歧杆菌丰度与粪便HMOs残留量呈负相关，印证了HMOs的选择压力。

5 多样化

双歧杆菌通过基因多样化适应HMOs选择压力。岩藻糖基乳糖转运蛋白（FL transporters）的底物结合位点变异使不同菌株获得特异性HMOs利用能力。西方人群中新发现的B. longum亚种nov缺乏HMOs利用基因但获得淀粉代谢能力，反映了饮食驱动的适应性进化。母体Lewis/分泌型状态通过调控HMOs组成进一步推动菌株分化，形成"母体-婴儿"协同进化模式。

6 生态过程的整合与应用

TEDDY队列研究揭示，分娩方式的影响随年龄减弱，而母乳喂养的选择效应在7-10月龄达峰。基于Stegen模型的分析建议：在随机过程主导期（出生初期）优先接种益生菌；在确定性过程主导期（菌群稳定后）联合补充益生元。临床试验显示，出生后立即补充B. breve可使定植率提升3倍，而延迟干预则效果有限。针对B. infantis EVC001的研究证实，HMOs利用能力使其能在母乳喂养婴儿中长期定植。

7 结论

双歧杆菌定植成功取决于生态过程的动态平衡。未来研究需量化各过程的相对贡献，并解析菌株间资源竞争机制。整合生态学框架将有助于开发时空精准的微生物干预策略，为改善婴儿肠道健康提供新思路。