母乳是纯天然的新生儿营养来源，为新生儿的生长发育提供了一系列营养及多样化的非营养活性成分,如细菌、抗体和免疫调节蛋白。以往研究证实，母乳中具有的生物活性成分在建立婴儿健康肠道菌群结构的过程中起重要作用。因此，探讨母乳成分及新生儿肠道菌群的变化,有针对性的调整肠道菌群，从而预防和减少新生儿感染性疾病的发生尤为重要。本文对国内外母乳中菌群、低聚糖、乳铁蛋白等成分对新生儿肠道菌群的影响进行综述。
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微生物定植于人体口腔、皮肤及肠道内，肠道微生物基因组数量大约是人类基因的150倍，细胞数是人体细胞数量的数十倍[1]。肠道菌群在肠道屏障的构成、抗感染及免疫调节等方面发挥着重要功能，并长期影响人类健康。新生儿肠道菌群呈动态变化，最初以需氧和兼性厌氧菌为主，逐渐发展为专性厌氧菌。新生儿肠道菌群易受到多种因素影响，如分娩方式、喂养、胎龄、产前使用抗生素等，而母乳喂养在肠道菌群定植中起决定性因素[2,3,4]。与配方奶相比，母乳不仅可提供更适合新生儿的碳水化合物、脂肪、蛋白质，还提供包括分泌型IgA（secretory IgA，sIgA）抗体、乳铁蛋白（lactoferrin，LF）、溶菌酶等多种活性物质[5,6]。已知母乳中至少有415种蛋白、200余种低聚糖（human milk oligosaccharides，HMO）、68种细胞因子、13种生长因子等活性物质及菌群，可为逐渐成熟的新生儿肠道营造"最佳"微环境[7,8]。本文对国内外母乳中菌群、HMO、LF等成分对新生儿肠道菌群的影响进行综述。
母乳是新生儿最天然的理想食品，母乳喂养影响着新生儿肠道菌群的组成和胃肠功能，与配方奶喂养的新生儿相比，母乳喂养新生儿的肠道菌群明显不同。Bezirtzoglou等[9]利用荧光原位杂交法，使用针对特定粪便菌群的11种探针确定不同喂养类型下新生儿肠道菌群的组成，研究发现配方奶喂养的新生儿肠道菌群更多样化，奇异菌属和拟杆菌属含量较高，双歧杆菌数量较母乳喂养儿减少2倍。Lee等[10]通过焦磷酸测序法分析韩国生后1个月的婴儿粪便样本，结果显示长双歧杆菌、唾液链球菌、乳酸链球菌、假性肺炎链球菌和格氏乳杆菌是常见肠道菌群。其中长双歧杆菌、唾液链球菌和格氏乳杆菌属于益生菌，其含量占母乳喂养儿肠道菌群的93.8%，特别是长双歧杆菌数量在母乳喂养儿肠道内更丰富，而配方奶喂养儿肠道菌群中益生菌仅占63.8%。
多项研究显示，母乳喂养儿肠道内双歧杆菌和乳酸杆菌水平较高，潜在病原菌水平较配方奶喂养儿低，主要为葡萄球菌、类杆菌、梭状芽孢杆菌、肠球菌、肠杆菌属和阿氏菌属，与肠道菌群多样性有关[11,12,13]。Bäckhed等[14]研究结果显示，停止母乳喂养的婴儿肠道内菌群更加丰富，趋于成人肠道菌群模式，如罗氏菌属、梭状芽胞杆菌属和丁酸弧菌属等，而持续母乳喂养至12个月的婴儿肠道菌群仍以双歧杆菌属和乳酸杆菌属为主。强调了新生儿生后第1年母乳喂养在肠道菌群的形成和演变过程中的作用。该研究与Fallani等[15]研究结果显示断奶前后双歧杆菌属仍占母乳喂养婴儿肠道菌群的主导地位一致。
既往研究认为母乳是无菌的，20世纪70年代已证实母乳中存在细菌。近年通过细菌培养、宏基因组测序方法同样证实了母乳中含有不同菌群，如葡萄球菌、链球菌、棒状菌、乳酸杆菌、肠球菌和双歧杆菌等[16,17]。西班牙学者利用选择性培养基分离母亲乳汁、乳房及乳晕皮肤中的乳酸杆菌，同时分离相应新生儿口腔和粪便细菌，随机选取分离株（每对178株），采用扩增多态性DNA技术分析乳酸杆菌，结果显示，从乳晕和母乳中分离出的菌群与新生儿口腔和粪便中鉴定出的菌株基本一致，即加氏乳杆菌和粪肠球菌。但从乳房皮肤中未分离出乳酸杆菌以及与新生儿口腔和粪便相应的菌株[18]。短双歧杆菌、青春双歧杆菌、长双歧杆菌及两歧双歧杆菌等益生菌也已被证实存在于母乳中和相应新生儿粪便中[19]。
2017年意大利学者对5例母亲的乳汁和新生儿粪便菌群进行了宏基因组测序，结果证实有多个菌株出现在同一对母婴的乳汁和粪便样本中，包括双歧杆菌、乳酸杆菌、葡萄球菌等[20]。Martín等[21]通过实时定量聚合酶链反应法结合分子技术RAPD、PFGE和（或）MLST基因分型，研究20对母婴的母乳和新生儿粪便中分离的细菌菌株，结果发现几乎所有样品中母乳菌群中的葡萄球菌、乳杆菌和双歧杆菌与其婴儿粪便中的菌群相同，有2对母婴共享4种细菌菌株，而大多数母婴共享2种细菌菌株。以上研究均表明母乳是新生儿肠道菌群的来源[22]。近年来已证实新生儿感染性疾病与肠道微生物群密切相关，例如坏死性小肠结肠炎（necrotizing enterocolitis，NEC）、败血症等疾病。这些疾病也代表了益生菌被应用的潜在价值。Maldonado-Lobón等[23]、Lau和Chamberlain[24]分别将来自母乳的发酵乳杆菌CECT5716和双歧杆菌、酵母菌添加到新生儿喂养中，结果可有效预防新生儿肠道和呼吸道感染。越来越多的研究结果表明，新生儿母乳喂养或补充益生菌可增加肠道益生菌数量，还可增加肠道菌群多样性，降低NEC发生率[25,26,27]。
母乳中的HMO是天然HMO，含量仅次于乳糖和脂类，成熟乳和初乳中分别含有12~13 g/L和22~24 g/L乳寡糖[28]，目前已通过高效液相色谱和（或）质谱方法检测到超过200种不同的HMO结构。HMO很难被消化，可直接到达大肠，被肠道有益菌（如双歧杆菌、乳酸杆菌）发酵。Yu等[29]通过研究新生儿微生物群的体外厌氧菌发酵过程，发现长双歧杆菌JCM7007菌株和婴儿双歧杆菌ATCC15697菌株能有效地消耗HMO主要成分，如2′-岩藻糖基乳糖（2′-fucosyllactose，2′-FL）、3-FL和乳糖二岩藻糖四糖，发酵过程中产生的短链脂肪酸可促进双歧杆菌和乳酸杆菌的生长。HMO消化后产生的有机酸使肠道pH水平下降，从而抑制了大肠埃希菌、产气荚膜梭菌等致病菌生长。Wang等[30]利用偏最小二乘回归模拟HMO谱与每种细菌属之间的关联，发现双歧杆菌的相对丰度与乳糖-N-岩藻糖Ⅰ、唾液酸乳-N-四糖b和二唾液酸乳-N-四糖的存在成正相关，而2′-FL与拟杆菌成正相关，但与双歧杆菌、肠球菌、韦氏菌等成负相关。以上试验结果表明，不同HMO结构对肠道菌群的生长和代谢有不同的影响。Charbonneau等[31]通过液相色谱、飞行时间质谱检测HMO结构，发现母乳中唾液酸化的HMO有利于新生婴儿建立健康的肠道菌群。母乳中唾液酸化的HMO水平是牛乳中的20倍，因此采用以牛乳为基础的婴儿配方奶粉或补充剂不能满足新生儿肠道菌群的发展。Alliet等[32]发现在配方奶中添加2′-FL和乳糖-N-新四糖后，新生儿肠道内双歧杆菌、埃希氏菌和消化链球菌水平更接近母乳喂养新生儿的肠道菌群水平，且很少发现临床相关的病原体。Autran等[33]一项多中心临床队列研究纳入200名母亲及其生后28 d母乳喂养的早产儿，通过高效液相色谱对NEC患儿的所有母乳样本和相应对照组的母乳样本进行HMO分析，发现8例NEC患儿母乳中二唾液酸乳-N-四糖浓度显著低于对照组，并且其丰度有助于在发病前识别NEC病例。
蛋白质是母乳的重要组成成分，不同哺乳阶段的蛋白质类型和浓度存在很大差异。LF是一种多功能蛋白，在初乳中含量最高，主要由乳腺上皮细胞分泌。Karav等[34]从长双歧杆菌分离的内切β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（endo-β-N- acetylglucosaminidase，EndoBI-1）能够剪切糖蛋白N端的肽链生成HMO，并反过来为双歧杆菌提供生长底物，这与HMO作用相似。同时通过EndoBI-1对模型底物核糖核酸酶B和牛乳铁蛋白（bovine lactoferrin，bLF）及浓缩牛初乳乳清的动力学参数进行测定，确定bLF可释放更多种类的N-聚糖，而并非牛乳乳清蛋白浓缩物中的糖蛋白[35]。一些体外研究表明LF可促进新生儿肠道有益菌定植。Mastromarino等[36]测定母乳及新生儿粪便中LF浓度，实时聚合酶链反应定量新生儿粪便中的双歧杆菌和乳酸杆菌，结果显示双歧杆菌和乳酸杆菌数量与新生儿粪便LF浓度相关（P=0.017、P=0.026），同时也证明了母乳是新生儿肠道LF的主要来源。Hu等[37]将7日龄新生猪分别喂食含有重组人乳铁蛋白（recombinant human lactoferrin，rhLF）的转基因牛乳和普通全脂乳，通过16S rDNA测序法比较两组新生猪肠道菌群。与全脂乳喂养新生猪的肠道菌群相比，rhLF乳喂养新生猪肠道内埃希氏杆菌属、沙门氏菌属及大肠埃希菌浓度降低，而双歧杆菌属和乳杆菌属浓度升高。LF还可通过结合细菌生长所需的铁离子，联合有益菌抑制侵袭性大肠埃希菌的生长、修复，减少新生儿腹泻的发生[38]。
已有证据表明，胃蛋白酶消化母乳中的LF和sIgA后产生的肽片段双歧杆菌作用优于N-乙酰葡萄糖胺（双歧因子），与母乳寡糖一起发挥双歧杆菌活性作用。sIgA含有对肠道杆菌共同抗原的抗体。Rogier等[39]通过小鼠模型实验发现，断奶后接受母源sIgA的小鼠与未接受sIgA小鼠的肠道菌群有显著差异，断奶后接受母源sIgA的小鼠肠道中，变形杆菌门和厚壁菌门的细菌类群增加。乳源性sIgA可促进新生儿肠上皮屏障功能，防止潜在病原体导致全身感染，包括条件致病菌中的人苍白杆菌。多项研究证实sIgA可维持健康的肠道微生物群、调节肠上皮细胞中的基因表达[40,41]。
大多数益生元是难以消化的碳水化合物。GMP是一种来自于母乳中的生物活性肽，含有唾液酸、半乳糖和半乳糖胺的粘蛋白样寡糖链，基于其高度糖基化而被推定为益生元[42]。Sawin等[43]将断奶的苯丙酮尿症（phenylketonuria，PKU）Pah（enu2）小鼠和野生型C57BL/6小鼠喂食等量氨基酸、GMP或酪蛋白，通过离子洪流二代测序法对小鼠粪便菌群进行分析，同时通过气相色谱法测定短链脂肪酸浓度。结果显示，在喂食GMP的野生型C57BL/6小鼠和PKU小鼠肠道菌群中，拟杆菌门、厚壁菌门均显著增加，而变形杆菌、脱硫弧菌呈降低趋势，且短链脂肪酸浓度升高。该研究首次证明了GMP符合益生元的标准，GMP可特异性减少脱硫弧菌（指与炎性肠病发病机制相关并产生硫化氢和细胞毒性化合物），增加短链脂肪酸，利于宿主肠道有益菌生长。
溶菌酶是母乳中重要的非特异性免疫蛋白，具有抗多种微生物作用。虽然目前无法在转基因家畜中大规模生产人溶菌酶（human lysozyme，hLZ），但Yu等[44]通过体细胞介导的转基因克隆羊乳中表达了大量的重组rhLZ，从羊乳中纯化的rhLZ与hLZ有相似的物理化学性质，抗菌分析显示rhLZ在金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的细菌抑制实验中同样有效。此外，rhLZ直接在幼猪肠道吸收，在指数生长期抑制大肠埃希菌K88的生长[45]。Cooper等[46]将幼猪制备为新生婴儿感染致病性大肠埃希菌的模型，分别喂食幼猪固体食物、非转基因羊乳和hLZ，结果显示hLZ喂养的幼猪腹泻症状较固体食物和非转基因羊乳喂养的幼猪恢复快，其小肠组织中大肠埃希菌数量比其余两组少。有研究进一步证实了hLZ能抑制致病性大肠埃希菌，修复肠道屏障，减少腹泻的发生[47]。
母乳中HMO、菌群、LF等成分从各个层面发挥着对新生儿的免疫调节功能，促进肠道有益菌生长，同时抑制致病菌繁殖，降低感染性疾病发生率及严重程度，为新生儿提供保护作用。母乳中成分丰富且复杂，今后仍需进一步研究和探讨母乳中生物活性物质的含量及其机制，继续深化对肠道菌群的研究，以便发现婴儿生长发育过程中新的调控机制，了解婴儿营养与疾病的关系，为改善婴儿配方奶质量、提高人工喂养婴儿的身体素质提供帮助。
所有作者均声明不存在利益冲突
