《Molecular and Cellular Pediatrics》：Breastfeeding type is associated with urinary metabolic changes in early life: influence of sex and early weight gain in healthy term infants
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背景：围产期因素是新生儿代谢的关键调节因子，并可能影响长期健康轨迹。然而，这些早期生命影响背后的代谢适应机制仍未被充分表征。在本研究中，研究人员利用液相色谱-质谱联用（liquid chromatography–mass spectrometry, LC–MS
背景：围产期因素是新生儿代谢的关键调节因子，并可能影响长期健康轨迹。然而，这些早期生命影响背后的代谢适应机制仍未被充分表征。在本研究中，研究人员利用液相色谱-质谱联用（liquid chromatography–mass spectrometry, LC–MS）和核磁共振（nuclear magnetic resonance, NMR）技术，对一月龄健康足月母乳喂养婴儿的尿液代谢谱进行了全面表征。方法：研究人员分析了来自96份一月龄健康足月母乳喂养婴儿的尿液样本，采用LC–MS和NMR两种技术。通过探索性多变量分析确定了与尿液代谢变异最相关的母体和婴儿因素，随后采用多模块整合（multiblock integration）来表征所识别代谢特征相关的生物学功能。结果：母乳喂养类型（纯母乳喂养，n=79；混合喂养，n=17）是尿液代谢变异最相关的因素，并与碳水化合物和脂质代谢、肠道菌群、氧化状态和维生素处理等相关代谢物的差异有关。婴儿性别也与代谢差异相关，尤其影响类固醇代谢、氨基酸谱和线粒体相关化合物。此外，出生后第一个月的体重增长与氨基酸代谢、肠道菌群和抗氧化通路相关代谢物的变异有关。结论：尿液代谢组学揭示了与早期生命暴露相关的独特代谢特征。在所研究的因素中，母乳喂养类型（混合喂养与纯母乳喂养相比）与尿液代谢组中最显著的差异相关。这些发现凸显了尿液代谢组学在探究早期生命代谢适应方面的潜力，并为未来研究婴儿喂养与代谢编程之间的关系提供了基础。
**论文解读：母乳喂养类型、性别与早期体重增长对健康足月婴儿尿液代谢组的影响**
**一、研究背景与目的**
围产期因素被认为是新生儿代谢的关键调节因子，并可能通过“健康与疾病的发育起源”（developmental origins of health and disease）机制影响长期健康轨迹。既往研究已表明，不良的早期生命条件与肥胖、心血管疾病、2型糖尿病、脂肪肝及神经发育异常等多种代谢性疾病风险增加相关。表观遗传修饰被认为是介导这些长期效应的重要机制。然而，这些早期影响背后的分子代谢适应仍缺乏系统表征。尽管已知母体孕期状况（如肥胖、营养过剩）、新生儿特征（如早产、出生体重异常）及哺乳条件（如喂养类型、母乳喂养持续时间）均可导致代谢编程紊乱，且性别可能调节这些过程，但对于健康足月婴儿在纯母乳喂养与混合喂养条件下尿液代谢组的差异，以及性别和早期体重增长对代谢谱的独立影响，此前研究尚不充分。尿液作为一种非侵入性、易于获取且化学成分复杂的生物样本，是发现早期代谢生物标志物的理想来源。因此，本研究旨在通过高分辨率代谢组学技术，全面描绘一月龄健康足月母乳喂养婴儿的尿液代谢谱，评估多种围产期因素（尤其是母乳喂养类型、婴儿性别和早期体重增长）与尿液代谢变异的关系，并探索其潜在的生物学功能意义。
**二、研究方法概述**
本研究为一项横断面观察性研究的二次分析，研究对象来自西班牙Son Espases大学医院新生儿科招募的母婴队列（miARN-milk/miARN-baby），共纳入96对一月龄健康足月母婴。尿液样本采用液相色谱-质谱联用（LC–MS）和核磁共振（NMR）两种互补技术进行分析。数据分析流程包括：数据预处理（缺失值填充、概率商归一化、自动缩放）；基于偏最小二乘（PLS）和PLS判别分析（PLS-DA）的探索性多变量分析，以筛选与尿液代谢变异最相关的围产期因素；通过残差化策略调整潜在混杂因素；利用变量重要性投影（VIP）分数和单变量分析（Mann–Whitney U检验、Spearman相关）筛选判别代谢物；最后采用多层次多模块整合模型，将代谢物按生物学功能归类，结合随机森林分析确定受各围产期因素影响的代谢通路。
**三、主要研究结果**
**1. 队列特征与探索性分析**
母体平均年龄35.4岁，平均孕周39.6周，以高加索人群为主。82.3%的婴儿为纯母乳喂养，17.7%为混合喂养。婴儿出生及一月龄人体测量指标均在正常范围。全局PLS模型显示，母乳喂养类型（纯母乳喂养 vs. 混合喂养）是解释尿液代谢组变异比例最大的因素，LC–MS和NMR两个数据集均支持该结果。婴儿性别和一月内体重增长也被识别为显著相关因素。
**2. 母乳喂养类型相关的代谢差异**
PLS-DA模型显示，纯母乳喂养与混合喂养婴儿的尿液代谢谱明显分离（LC–MS模型准确度96%，NMR模型准确度93%）。混合喂养婴儿尿液中多种代谢物水平升高，包括三羧酸循环中间产物（琥珀酸、α-酮戊二酸）、维生素衍生物（核黄素、光黄素、4-吡哆酸）、肠道菌群代谢产物（N-6-羧甲基赖氨酸、N-2-苯乙酰甘氨酸、3-吲哚硫酸酯、乙酸）等。多模块分析识别出三个共同的受影响生物学功能模块：碳水化合物代谢、外源性化合物/异物代谢和肠道菌群代谢；LC–MS数据还额外识别出抗氧化、代谢调节、细胞生长增殖、维生素代谢等十个通路。调整母体BMI和体脂参数后，模型性能有所下降但代谢差异仍显著，提示母体肥胖状态部分介导该关联。总体上，混合喂养婴儿表现出从脂肪酸氧化向葡萄糖利用转变的代谢特征，并伴有胆固醇代谢、维生素B族水平升高及肠道菌群来源毒素增加等现象。
**3. 婴儿性别相关的代谢差异**
LC–MS数据集中的PLS-DA模型显示男性与女性婴儿尿液代谢组存在统计学显著差异（Q2≈25%），但预测能力中等。性别差异主要涉及类固醇代谢（如雄酮葡萄糖醛酸苷）、氨基酸代谢（谷氨酰胺、丝氨酸等）、神经递质代谢（血清素、天冬氨酸）、核苷酸代谢（脱氧鸟苷、cAMP等）以及线粒体相关化合物。多模块分析显示性别相关的功能模块包括代谢调节、外源性化合物、抗氧化、肠道菌群代谢和氨基酸代谢。男性婴儿部分抗氧化代谢物（如吡哆醇、没食子酸）水平较高。
**4. 一月内体重增长相关的代谢差异**
体重增长（连续变量）与LC–MS和NMR数据集中的尿液代谢变异均显著相关。调整性别影响后模型仍成立。判别代谢物包括氨基酸代谢相关物质（肌氨酸、亮氨酸、酪氨酸）、糖代谢标志物（1,5-脱水山梨醇、葡萄糖）以及肠道菌群相关代谢物。其中3-羧基-4-甲基-5-丙基-2-呋喃丙酸（CMPF）是最具判别力的代谢物。多模块分析表明受影响的功能模块主要为代谢调节、外源性化合物和肠道菌群代谢。较高的体重增长与部分外源性抗氧化代谢物水平降低相关，提示快速生长可能伴随氧化应激增加。
**四、讨论与结论**
讨论部分指出，母体BMI和身体成分并非直接与婴儿尿液代谢组相关，但通过影响母乳喂养类型间接发挥作用——混合喂养的母亲具有更高的孕前及产后BMI和内脏脂肪水平，与已知的肥胖对母乳喂养的负面影响一致。母乳喂养类型相关的代谢差异可能反映了配方奶与母乳在宏量营养素（碳水化合物、脂肪、蛋白质）和微量营养素（维生素、植物化合物）组成上的差异，以及由此引起的能量底物选择、肠道菌群代谢和氧化应激状态的改变。婴儿性别相关的代谢差异可能与类固醇激素水平、氨基酸代谢及线粒体功能的性别二态性有关。体重增长相关的代谢变化提示早期生长速率与糖代谢、肠道菌群活性及抗氧化能力之间存在联系。
研究结论：健康足月母乳喂养婴儿的尿液代谢组总体相似，但存在与围产期因素相关的细微差异。母乳喂养类型（混合喂养 vs. 纯母乳喂养）是尿液代谢变异最强的相关因素，婴儿性别和一月内体重增长亦与代谢变异相关，但效应较弱。这些差异涉及的代谢通路主要为代谢调节、肠道菌群相关代谢和抗氧化能力。一月龄时的这些代谢差异是否具有长期健康意义尚待确定，但本研究为探讨围产期暴露对后期健康结局的潜在贡献提供了假设生成的基础。
