母乳喂养对婴儿的生长和发育至关重要，尤其在早期生命阶段。研究表明，母乳不仅提供必需的营养，还通过调节婴儿的微生物群落，促进健康的免疫功能和生理发育。微生物组的建立与呼吸系统的健康息息相关，影响着婴儿在未来可能发展出的过敏和哮喘等疾病。因此，了解母乳如何影响微生物定植及其对呼吸系统发育的影响具有重要的科学和临床意义。
2024年9月19日，发表在Cell上题为Microbial colonization programs are structured by breastfeeding and guide healthy respiratory development 的研究探讨了早期母乳喂养如何通过调节婴儿鼻腔和肠道微生物群落的发展，来降低儿童哮喘的风险。研究背景强调了早期微生物群落对免疫和生理发展的重要性，并提出了母乳喂养可能通过影响微生物群落结构来预防哮喘的假设。1) 母乳喂养与微生物群落结构。研究跟踪了儿童从出生开始的第一年的鼻腔和肠道微生物组发展。在儿童3个月和1岁时收集了鼻拭子样本。同时，收集了儿童母亲的母乳样本，用于分析母乳成分。提出了三个研究轴：微生物组发展与呼吸健康之间的关系、母乳喂养与微生物组发展之间的关系，以及母乳喂养与呼吸健康之间的关系。
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2) 微生物群落概况与哮喘及其他因素的关联。研究表明，母乳喂养是影响这些微生物群落发展的主要因素，特别是完全母乳喂养与微生物多样性和丰富度的增加有关。此外，这些微生物群落的变化轨迹能够预测学龄前儿童哮喘的风险，表明它们在早期生活中的发展可能对长期健康有重要影响。其他因素，如环境暴露、母亲和婴儿的个体特征，也显示出一定的影响，但通常不如母乳喂养的影响显著或一致。 ![]()
图2 鼻腔和肠道微生物群落特征及其随时间的变化与多种因素相关
3) 微生物群落定植模式及其与健康表型的关联。研究定义了三种定植模式：早期、持续和晚期定植者，并发现超过一半的微生物在1岁时较3个月时更常见，表明许多微生物是在第一年后期才定植的。通过比较健康婴儿与3岁时被诊断出哮喘的婴儿的微生物群落，发现健康婴儿的微生物群落丰富度和多样性随时间增加更多。此外，与没有接受母乳喂养的婴儿相比，接受更长时间母乳喂养的婴儿显示出更晚的微生物定植模式，这与降低哮喘风险有关。这些发现强调了母乳喂养对调节婴儿微生物群落成熟和预防哮喘的潜在重要性。
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4) 微生物功能获得的时间与哮喘预防。研究发现，与没有接受母乳喂养的婴儿相比，接受更长时间母乳喂养的婴儿在肠道微生物群中显示出延迟获得某些微生物功能的趋势，这些功能包括与色氨酸生物合成相关的酶，这些酶在免疫调节和哮喘发展中起关键作用。此外，这些延迟获得的功能在未发展成哮喘的儿童中也观察到，表明它们可能在预防哮喘方面发挥作用。研究结果强调了母乳喂养通过调节婴儿肠道微生物群的功能潜力来预防哮喘的可能机制。5) 特定微生物功能与母乳喂养和哮喘的关联。研究指出，R. gnavus中与色氨酸合成相关的酶在纯母乳喂养的婴儿中较晚出现，而在未接受母乳喂养或发展为哮喘的婴儿中较早出现。这种过早的微生物功能获得可能与免疫调节不当有关，从而增加了哮喘的风险。此外，母乳中的特定成分可能有助于调节这些微生物功能的成熟时间，进一步支持了母乳喂养在预防哮喘方面的潜在益处。6) 基于微生物群落定植模式和母乳成分的哮喘预测。研究者使用机器学习方法，特别是梯度提升决策树，来分析和区分健康儿童与被诊断为哮喘的儿童。结果显示，仅使用3个月或1年时的微生物群落组成预测哮喘的准确性有限。然而，当考虑从3个月到1年的微生物群落变化轨迹时，预测准确性显著提高。此外，将人乳成分纳入模型可以进一步提高预测性能，表明这些成分可能在调节婴儿微生物群落和预防哮喘方面发挥作用。这些发现强调了早期微生物群落发展在儿童长期健康中的重要性，并为早期哮喘风险分层提供了可能的生物标志物。7) 微生物群落定植模式对母乳喂养和哮喘关系的中介作用。研究利用结构方程模型分析了3个月时的纯母乳喂养与3岁时哮喘之间的关系，发现通过考虑鼻腔和肠道微生物群落的定植模式，可以显著解释母乳喂养如何影响哮喘风险。具体来说，纯母乳喂养与较晚的微生物群落定植相关，而这又与较低的哮喘风险相关。中介分析表明，微生物群落的这种定植模式在母乳喂养对哮喘预防作用中扮演了重要角色，几乎完全中介了母乳喂养与哮喘风险之间的关系。这些发现进一步支持了母乳喂养通过塑造婴儿肠道和呼吸道微生物群落来降低哮喘风险的观点。本研究强调了母乳喂养在建立婴儿健康微生物组中的重要作用，揭示了其在防止未来哮喘等呼吸系统疾病方面的潜力。通过深入了解母乳成分如何影响微生物定植及其对呼吸健康的长远影响，研究为改善母乳喂养政策和策略提供了科学依据，有助于促进儿童的整体健康和预防疾病的发生。Shenhav L, Fehr K, Reyna ME, Petersen C, Dai DLY, Dai R, Breton V, Rossi L, Smieja M, Simons E, Silverman MA, Levy M, Bode L, Field CJ, Marshall JS, Moraes TJ, Mandhane PJ, Turvey SE, Subbarao P, Surette MG, Azad MB. Microbial colonization programs are structured by breastfeeding and guide healthy respiratory development. Cell. 2024 Sep 19;187(19):5431-5452.e20.
https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.07.022.
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