肠道菌群在人体的生长发育、免疫调节、消化吸收等方面均有影响，肠道菌群紊乱能导致多种疾病^[1]。母乳寡糖(human milk oligosaccharides，HMOs)是母乳中的第三大成分，大多数HMOs不被消化道分解，从而能够到达远端小肠和结肠，对肠道菌群产生作用^[2]。现主要阐述肠道菌群的定植及影响因素、肠道菌群紊乱的不良后果及HMOs对肠道菌群的影响，为提高婴儿健康水平及为治疗或预防肠道菌群紊乱提供理论依据。

肠道微生物定植是一个复杂的过程，在人类健康中扮演重要角色。新生儿体内最初的微生物主要来源于母体产道、粪便、体表微生物及周围环境^[3]。随着时间的推移，肠道微生物的组成伴随着人们的认知、代谢和免疫系统的发育呈现连续的动态变化，直到其组成逐渐达到成年人的状态。婴儿出生后的7～10 d主要是兼性厌氧菌定植生长，如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和链球菌等，兼性厌氧菌利用氧气创造一个厌氧环境，从而有利于后续严格的厌氧微生物，如拟杆菌和双歧杆菌的生长繁殖^[1]。

虽然前人认为，胎儿在母体子宫内的发育过程是无菌的，但越来越多的科学证据表明，健康足月妊娠的胎盘、脐带和羊水中均存在细菌^[4]，它们可能在妊娠期就已通过胎盘屏障由母体转移至宫内，因此，胎盘转移在整个肠道微生物群形成中至关重要。

在出生时，婴儿的微生物群与母体阴道或皮肤微生物群是否相似取决于分娩方式。相关文献^[5,6]表明，自然分娩与剖宫产分娩婴儿的粪便菌群存在显著差异。自然分娩的婴儿会接触到母体阴道和粪便中的微生物群，从而表现出与母体阴道相似的微生物群，如乳酸杆菌、普氏菌及纤毛菌；剖宫产分娩的婴儿没有直接接触到母体微生物，因此更有可能被母体皮肤、医院工作人员或医院环境中的微生物定植。据报道^[7]，剖宫产婴儿出生后最初1个月以变形菌门和厚壁菌门为主，拟杆菌门和疣微菌门水平较低，放线菌出现在出生后第15天的粪便中，并且剖宫产婴儿粪便菌群多样性显著降低。

发育早期接触抗生素会扰乱婴儿的肠道菌群，表现为关键类群的丧失、代谢能力的改变、多样性的降低及病原体的大量繁殖^[8,9]。而且，出生后越早使用抗生素后果越严重。婴儿出生后早期应用抗生素抑制或杀死病原菌的同时抑制和杀死了有益菌，并可导致肠道菌群多样性下降^[10]。使用抗生素的新生儿肠道内，专性厌氧菌属，如拟杆菌属、双歧杆菌属、乳杆菌属数量减少，而变形杆菌数量增加。接触抗生素的时间长短决定了肠道微生物群落变化的严重程度^[11]，与接受2 d抗生素治疗(氨苄西林和庆大霉素)的早产儿(≤32周)相比，接受7～10 d抗生素治疗的早产儿(≤32周)在出生10 d后肠道微生物多样性显著减低。Greenwood等^[12]研究者对氨苄西林和庆大霉素的应用研究同样证实了该结论。此外，该研究表明接受短期(1～4 d)抗生素治疗的早产儿(≤32周)在服用抗生素3周后，能部分恢复失去的多样性，最初短暂的抗生素接触可能只是暂时抑制了微生物群的多样性，而接受5～7 d抗生素治疗的早产儿其微生物群多样性持续下降。

多项研究表明母乳喂养与非母乳喂养的婴儿粪便微生物群存在差异^[13,14,15]。母乳喂养在新生儿微生物群的建立中发挥重要作用，母乳中天然存在的微生物发挥直接作用，而益生菌前营养物质及生物活性成分发挥间接作用。母乳中含有乳酸菌、双歧杆菌、拟杆菌、链球菌、葡萄球菌和肠球菌等微生物，可加速婴儿肠道菌群的增殖和成熟。母乳喂养婴儿的粪便中双歧杆菌和乳酸菌的含量较配方奶喂养的婴儿高，潜在病原体的含量低，而配方奶喂养婴儿肠道微生物群主要由葡萄球菌、拟杆菌、梭菌、肠球菌、肠杆菌和奇异菌属等组成。由于微生物群的差异，母乳喂养婴儿和配方奶喂养婴儿大便中短链脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFA)的水平也不同，后者丙酸和丁酸盐的水平更高。此外，用配方奶喂养的婴儿似乎在早期就分化成类似成人的微生物群。喂养方式的转变也强烈影响肠道微生物群的发育，停止母乳后改予配方奶5 d内，拟杆菌属、布劳特氏菌属和瘤胃球菌属的相对丰度增加，而双歧杆菌、乳酸菌、肠杆菌的相对丰度降低。

由于缺乏对"正常"或健康微生物群的准确描述，人们对菌群失调的确切含义仍存在争议。微生物组成的失调和多样性的降低会增加疾病的易感性和复发。肠道微生物群可以调节免疫系统，抑制致病菌的繁殖，促进肠道发育成熟，维持上皮的完整性，塑造神经元的发育等^[15,16]。已有多项研究表明^[17,18]，肠道微生物群与新生儿坏死性小肠结肠炎(necrotizing enterocolitis，NEC)、炎症性肠病、肠易激综合征、1型糖尿病、肥胖、过敏、自身免疫性疾病及多发性硬化等其他疾病有关。

HMOs在母乳中含量丰富，而在配方奶中缺乏，是仅次于乳糖和脂肪的第三大母乳成分，其含量因个体和哺乳期的不同阶段而有所差异，与人乳中的蛋白质含量相当，初乳含有高达20～25 g/L的HMOs^[2]。HMOs是一种结构多样的非共轭聚糖家族，由5种单糖组成：半乳糖(Gal)、葡萄糖(Glc)、N -乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)、岩藻糖(Fuc)及唾液酸(Sia)衍生物N-乙酰神经氨酸^[19]，根据组成基团不同，HMOs可分为含岩藻糖基团的人乳中性糖(如2′-岩藻糖基乳糖、3′-岩藻糖基乳糖、乳酸二岩藻糖四糖)和含唾液酸基团的人乳酸性糖(如α2，3-唾液酸乳糖、α2，6-唾液酸乳糖、二唾液酸乳糖-N-四糖)两大类别^[9]。HMOs经口摄入后可抵抗胃酸、胰腺酶和刷状边缘酶的消化降解作用，大多数HMOs以完整的形式到达远端小肠和结肠，部分被肠道微生物代谢利用，部分与粪便一同排出体外，大约1%的HMOs被吸收进入婴儿的全身循环，并部分经尿液排泄^[2,19]。因此，HMOs可能与侵入性细菌结合并降低其导致脓毒症和尿路感染的能力。此外，HMOs可改变上皮细胞和免疫细胞的反应，降低婴儿患过敏、哮喘和其他疾病的风险，含唾液酸的HMOs可能在神经发育中起重要作用^[20,21]。

首先，摄入的HMOs到达结肠发挥"益生元"作用，某些菌群可选择性消耗HMOs，塑造婴儿肠道菌群，使其在母乳喂养的健康足月婴儿肠道内占优势，如拟杆菌和双歧杆菌能够通过特殊的糖苷酶来消化和利用HMOs，而大多数致病性肠杆菌科缺乏这些酶，无法利用HMOs作为食物来源，因此其生长繁殖受限^[22]。研究表明，在早产儿中，服用含有双歧杆菌的益生菌可降低NEC的发病风险^[23]。在动物模型和体外实验中，双歧杆菌能减轻炎症和降低肠道通透性^[24,25]。拟杆菌对宿主具有免疫调节功能，如脆弱拟杆菌产生的多糖A (PSA)指导宿主免疫系统的细胞和生理成熟，尤其是促进CD4^＋T淋巴细胞的功能发育，此外，拟杆菌还具有广泛的代谢复杂多糖的机制(如淀粉、果胶和宿主糖基)，如降解多糖产生SCFA，对宿主营养和结肠整体健康起重要作用^[22]。其次，许多病毒、细菌等病原体需附着于上皮细胞表面的聚糖结构进行增殖，甚至侵入肠组织并诱发疾病。由于HMOs与某些糖基结构类似，因此可充当可溶性诱饵受体，阻止病原体与上皮细胞结合，减少病原体与上皮细胞黏附，从而降低肠道疾病的发生率。并且，HMOs可直接抑制细菌增殖，如抑制肺炎链球菌、流感嗜血杆菌、致病性大肠杆菌、空肠弯曲杆菌、幽门螺杆菌等致病菌与肠上皮细胞的结合，从而保护新生儿免受病原体的侵害^[19,26,27]。

Wang等^[28]通过16S rRNA基因的焦磷酸测序和芯片飞行时间质谱分析检测了16名母乳喂养婴儿及6名配方奶喂养婴儿(对照组)的粪便菌群及母乳中的HMOs组成，与配方奶喂养婴儿相比，母乳喂养婴儿粪便中拟杆菌属丰度更高，梭状芽孢杆菌XVⅢ、毛螺菌科、链球菌、肠球菌、韦荣球菌比例较低。根据偏最小二乘回归(PLS)和变量投影重要度(VIP)评分，其中，粪便中双歧杆菌的丰度与HMOs中的乳糖-N-岩藻糖基五糖I(lacto-N-fucopentaose，LNFP I)、单岩藻糖基乳糖-N-六糖(monofucosyllacto-N-hexaose Ⅲ，MFLNH Ⅲ) 、唾液酸乳糖-N-四糖b(sialyllacto-N-tetraose b，LSTb) 、二唾液酸乳糖-N-四糖(disialyllacto-N-tetraose，DSLNT)呈正相关，与2′-岩藻糖乳糖(2′-fucosyllactose，2′-FL)、乳酸二岩藻糖四糖(lactodifucotetraose，LDFT)呈负相关，而2′-FL与拟杆菌属丰度呈正相关，与双歧杆菌属、肠球菌属、韦永氏球菌属、罗氏菌属丰度呈负相关。为分别研究菌群对HMOs中主要中性糖和酸性糖的利用程度，Yu等^[29]利用婴儿粪便体外发酵实验，采用实时聚合酶链反应检测，发现HMOs能显著增加婴儿粪便中双歧杆菌的比例，而产气荚膜梭菌和大肠杆菌比例下降，发酵48 h后，提取粪便培养上清液中剩余的HMOs，经液相色谱-质谱联用技术还原定量，发现超过90%的2′-FL和LDFT及53%的3′-岩藻糖乳糖(3′-FL)被培养的粪便微生物群消耗。

菌群对糖类进行厌氧代谢时，发酵产物大多为乳酸和SCFA，在体外，导致培养基中的pH值降低，而在体内，则导致肠道腔内的pH值降低。2012年，Yu等^[30]进一步把从人类肠道微生物群中分离出的25种主要菌群分别与其培养，结果再次表明，与2′-FL、3′-FL、LDFT共同培养时，大部分双歧杆菌属和拟杆菌属能很好地生长，并被诱导产生α-岩藻糖苷酶，生成大量的SCFA和乳酸，而这些岩藻糖基化寡糖几乎不能被大肠杆菌K12转化为乳酸或SCFA，产气荚膜杆菌产生的这些代谢产物明显少于双歧杆菌属，此外研究者们还发现将大肠杆菌K12或产气荚膜杆菌放入岩藻糖基化寡糖与双歧杆菌属共同培养产生的酸浓度同等的培养基中时，其生长受到明显的抑制。

肠致病性大肠杆菌(enteropathogenic Escherichia coli，EPEC)可污染食品和水供应，并导致严重的腹泻疾病，婴儿病死率很高，尤其是在发展中国家。研究表明，HMOs能减少EPEC与人上皮细胞的黏附，对新生小鼠的EPEC感染具有明显的保护作用^[31]。英国的一项研究表明^[32]，乳糖-N-岩藻糖基六糖I(lacto-N-hexaose，LNHP I)可阻断B族链球菌(GBS)在新生儿肠道的定植，该菌是新生儿出生后l周内发生脓毒症及脑膜炎的最常见原因。一项对新生仔猪感染轮状病毒的模型研究发现^[33]，HMOs可改善肠道微环境，提高肠道黏膜免疫，使感染轮状病毒的仔猪腹泻持续时间缩短。此外，3′-唾液酸乳糖(3′-SL)能与幽门螺杆菌结合，从而减少细菌与十二指肠细胞的黏附。岩藻糖基中性寡糖也具有抗黏附作用，可以阻止主要的腹泻病原体(如弯曲杆菌和杯状病毒)与上皮细胞的结合^[34]。

NEC病因尚不明确，目前认为是受多种因素影响。其中肠道微生物群落紊乱及多样性降低在NEC的发生过程中发挥重要作用^[35,36]。但目前还未发现NEC发病相关的特异性病原体或病原体组合，仍需进一步考证。1990年，Lucas和Cole报道称母乳喂养婴儿NEC的发生风险较配方奶喂养的婴儿低6～10倍，鉴于母乳和婴儿配方奶粉中HMOs含量和组成存在显著差异，研究者猜想HMOs对NEC具有保护作用^[2,37]。已有相关研究进一步证实该猜想。利用建立的大鼠疾病模型研究发现，HMOs能够提高NEC生存率并减少病理学评分，其中DSLNT是最有效的，2′-FL也能轻微改善NEC的病理评分，但其潜在作用机制均不明确，研究者猜测，可能是HMOs这些特定结构的"益生元"能够帮助形成一个理想的肠道微生物群，或是预防NEC相关的肠道菌群紊乱，并且HMOs可作为可溶性诱饵受体，阻止潜在病原体对肠上皮细胞的黏附，减少病原体的增殖和侵袭^[38]。

肠道微生物稳态的维持对婴儿生长发育和免疫代谢起非常重要的作用。剖宫产、配方奶喂养及抗生素的使用等多种因素均会对婴儿肠道菌群产生破坏性。但肠道微生物群与其影响因素之间多方面相互作用的研究仍处于起步阶段，需进一步拓展，从而促进治疗性或预防性的肠道微生物群干预研究。

母乳喂养有助于健康的婴儿肠道菌群建立。HMOs是母乳中的主要成分之一，其不被人类的消化系统所分解，因此，可通过胃肠道发挥其功能从而调节宿主与肠道菌群之间的相互作用。但HMOs的生物合成是一大难题，从人乳中分离到足够的用于细胞和动物实验的HMOs亦十分困难，所以HMOs对肠道菌群影响的干预研究非常有限，HMOs对婴儿肠道菌群的作用机制及HMOs的生物合成需进一步探索，保持婴儿肠道菌群平衡最好的方法仍是母乳喂养。此外，HMOs的种类高达150多种，单个特定的HMO对肠道菌群的作用需继续研究。待工业化合成的HMOs出现，将为开发新的婴儿配方奶提供机会，不仅可使配方奶成分更接近母乳，甚至可被作为微生物菌群失调相关疾病的预防和治疗的药物基础。