Science：母乳为我们了解乳腺功能及其与婴儿生长发育的联系提供了一个窗口

　　

纽约大学格罗斯曼医学院的研究人员领导的一项研究发现，人乳中存在共同的分子模式，这些模式将母亲的营养、乳腺生物学和婴儿的生长联系起来。

研究人员分析了从三个地理位置和营养状况各异的母亲群体中采集的人乳样本的数千个分子测量数据。他们发现了与母亲营养状况和婴儿生长相关的乳汁成分的共同模式，并探讨了这些模式是否也能反映乳腺的功能状态。

该研究于10月8日在线发表于《科学》杂志，探讨了乳腺的这一状态，它涉及乳腺功能的三个相互关联的方面：乳汁合成与分泌、上皮屏障与组织重塑以及免疫与修复活动。乳汁合成与分泌是指乳腺细胞如何产生乳汁成分并将其释放到乳汁中；屏障与组织重塑功能调节血液和乳汁之间的物质交换，同时重塑产乳组织；免疫与修复活动则有助于保护乳腺并在压力或损伤后修复组织。 

通过将牛奶中的分子模式与这些生物过程进行比对，研究人员不仅探究了牛奶中含有哪些物质，还探究了牛奶的组成成分可能揭示了产生牛奶的乳腺的功能。

“母乳为我们提供了一个难得的、非侵入性的窗口，让我们得以窥见哺乳期乳腺的生物学特性，”该研究的资深作者、纽约大学格罗斯曼医学院助理教授 Liat Shenhav博士说道：“通过研究不同人群的分子模式，我们可以开始识别乳腺功能的共同特征，并了解母亲的营养和代谢状态如何影响乳汁成分和婴儿生长。”

尽管乳腺在母乳中扮演着至关重要的角色，但其功能状态如何影响乳汁成分，以及这种变化与婴儿生长发育之间的关系，我们仍然知之甚少。母乳中含有数千种营养物质、代谢物、蛋白质、免疫因子和其他分子，但以往的研究往往是逐一考察这些成分，而不是将其视为一个完整的生物系统。 

研究人员对来自加拿大、巴基斯坦和布基纳法索三个队列的 1543 份人乳样本进行了分析，将多个分子层（包括代谢物、蛋白质、微量营养素（如维生素）、大量营养素（如碳水化合物）和人乳低聚糖）与生长数据和计算方法（包括机器学习，一种人工智能）相结合。 

在两项随机营养试验中，母亲补充营养促进了生长发育不良高风险婴儿的恢复或稳定。多组学分析（整合多种分子类型，例如蛋白质和代谢物的信息，以提供生物系统的完整图谱）也揭示了与母亲补充营养和婴儿生长发育相关的共同乳汁成分模式。

研究人员随后考察了哪些分子对这些共同的营养-生长模式贡献最大。他们的分析确定了七种候选生物标志物，这些标志物与母亲的营养状况、婴儿生长以及与乳腺功能相关的生物学程序有关。这些标志物共同反映了乳腺生物学中一些超越现有血乳屏障通透性测量指标的方面。

其中四种标志物——C2、C3、C4 和 C5——是短链酰基肉碱，这类分子有助于细胞处理营养物质以获取能量。其余三种分别是赖氨酸（一种氨基酸）、6′唾液酸乳糖（一种人乳寡糖）和硒（一种矿物质）。这七种生物标志物共同反映了乳腺生物学的互补方面，包括乳汁合成、组织重塑和免疫反应活性。

短链酰基肉碱在乳腺功能域中表现出最强的关联性，其中C5尤为突出。较高的C5水平与乳汁合成特征的降低以及与组织重塑和免疫活性相关的生物学模式有关。

由于C5被发现是一种重要的代谢信号，研究人员考察了可能有助于解释酰基肉碱水平变化的营养因素。酰基肉碱的代谢依赖于辅酶A（CoA），CoA是能量和脂质代谢的关键分子，由泛酸（维生素B5）合成。基于不同队列的关联性研究和已有的代谢生物学理论，研究人员提出，维生素B5的缺乏可能限制CoA依赖性代谢，并导致酰基肉碱谱的改变，包括C5的积累。

“我们的研究结果表明，母体营养、代谢健康和乳腺功能之间存在密切联系，凸显了采用综合方法支持母婴健康的重要性，”论文第一作者、纽约大学格罗斯曼医学院Shenhav实验室的April Jauhal博士表示。“我们的数据表明，母体营养与乳腺代谢之间可能存在一种联系，即通过泛酸-辅酶A-C5代谢途径。我们目前正在研究该途径在乳腺生物学和泌乳中的功能作用。”

由于人乳可以反复采集，因此它提供了一种非侵入性的方法，可以长期研究乳腺生物学。将乳汁视为了解乳腺生物学的窗口，也使哺乳置于更广泛的母体生理连续体中，这一连续体始于妊娠期。在妊娠期间，乳腺经历了广泛的激素分化、组织和免疫重塑以及代谢编程，而其主要功能表型——泌乳——则在分娩后才显现出来。

从这个意义上讲，乳腺可以被视为产后母婴之间的连接界面：它在妊娠期间被预先设定，随后将母体的生物学特性和营养与发育中的婴儿联系起来。如同妊娠期间的胎盘一样，它位于母婴之间的关键界面——但人乳提供了一种在分娩后反复、无创地研究这一界面的方法。

基于此项研究，Shenhav实验室目前正在开发一个整合计算和实验的框架，以测试可能限制乳腺代谢和乳汁分泌的潜在营养瓶颈，包括维生素B5-辅酶A-C5通路。该实验室还在研究初乳和过渡乳，以了解乳腺功能状态如何在从妊娠到成熟泌乳的过渡过程中出现，以及乳汁中早期分子变化是否反映了乳腺代谢、屏障和分泌功能的出现。

这项研究是发表在《科学》杂志上的两篇互补论文之一，这两篇论文均来自国际牛奶成分 (IMiC) 联盟，这是一项国际研究工作，由盖茨基金会资助，并与曼尼托巴大学的梅根·阿扎德合作开展。

IMiC 研究汇集了 1000 多对母婴，并对人乳中的 25000 多个分子特征进行了分析。这项由纽约大学格罗斯曼医学院主导的研究探讨了乳汁成分能够揭示哪些关于乳腺功能及其与婴儿生长发育的关系，而配套研究则提出了一个互补的问题：母乳中的哪些成分可以通过母体营养进行改变？

伴随研究发现，在哺乳期补充营养可增加乳汁中多种B族维生素的含量，而许多其他乳汁成分则保持相对稳定。这些研究共同旨在阐明母亲在妊娠和产后期间的营养与代谢状态如何影响乳腺功能，这种状态如何体现在母乳中，以及这些过程与婴儿发育之间的关系。

“研究表明，母乳既不是固定不变的，也不是简单地反映母亲饮食的内容，某些成分会响应母亲的营养状况，而另一些则保持稳定，或似乎反映了乳腺组织更广泛的生物学状态。如果我们希望设计出真正有助于母亲和婴儿健康的干预措施，理解这种区别至关重要。”

“最终，我们希望从产生乳汁的生物学背景来理解乳汁，乳腺位于母体生理与发育中的婴儿之间一个关键的界面。”通过了解母体代谢如何影响乳腺功能和乳汁成分，我们可以开始揭示母体营养状况与婴儿生长之间相关的生物通路。