Cell：母乳喂养促进婴儿微生物健康发育，降低哮喘等呼吸系统疾病风险
学术
2024-10-01 09:02
四川
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生命早期的微生物定植生态过程至关重要。在生命的最初几个月里，婴儿依赖于获取的新的微生物种类和功能，以完成免疫和生理发育。肠道微生物群的建立遵循着一致的模式，在出生时通过垂直传播开始。随后，婴儿肠道微生物群落会受到各种生理、饮食和环境因素的影响而发生重塑。同样地，呼吸系统微生物群在生命早期也会发生显著变化，并与多种宿主和环境因素有关，包括分娩方式、喂养类型、抗生素治疗等。然而，这两个重要生境中新微生物物种和功能的“最佳”时机和调控机制尚不为人所知。2024年9月19日，纽约大学的研究人员在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为：Microbial colonization programs are structured by breastfeeding and guide healthy respiratory development 的研究论文。该研究显示，母乳可以调控婴儿的微生物群（包括肠道微生物和鼻腔为生物），并促进婴儿呼吸系统的健康发育，降低患哮喘的风险。具体来说，过早停止母乳喂养（出生后3个月内）导致过早获得一些微生物种类和功能，包括活泼瘤胃球菌（Ruminococcus gnavus）和色氨酸的生物合成，这些之前被认为与免疫调节和哮喘相关。而较长时间的纯母乳喂养有助于婴儿微生物的快速发育，从而预防哮喘。这些发现强调了延长母乳喂养对呼吸系统健康的重要性，并强调了潜在的微生物干预靶点。在这项新研究中，研究团队追踪了婴儿在出生第一年期间肠道和鼻腔内微生物的动态变化情况，以及母乳喂养和母乳成分的细节。所有儿童及其母亲都参与了CHILD队列研究（CHILD Cohort Study），这是一项在3500名儿童中进行的长期研究项目，追踪他们从胎儿期到青少年的不同成长阶段。CHILD队列研究提供的数据使研究人员能够将母乳喂养对婴儿微生物组的影响与一系列其他环境因素（包括产前烟雾暴露、抗生素和母亲的哮喘史）分离开来。即使将这些因素考虑在内，研究团队发现，随着时间的推移，母乳喂养时间仍然是婴儿微生物组成的一个强有力的决定因素。研究团队还利用这些微生物动力学和母乳成分的数据训练了一个机器学习模型，该模型可以提前数年准确预测哮喘。最后，研究团队创建了一个统计模型来学习因果关系，该模型表明，母乳喂养降低哮喘风险的主要方式是通过塑造婴儿的微生物群。母乳中的一些成分，例如母乳低聚糖（HMO，母乳中第三丰富的固体成分，仅次于脂肪和乳糖），只能在某些微生物的帮助下被分解。这为能够消化这些糖的微生物提供了竞争优势。相比之下，在出生后3个月内断奶，然后完全依赖配方奶粉喂养的婴儿，他们会有一组不同的微生物——这些微生物将帮助婴儿消化配方奶中的成分。虽然这些在配方奶粉喂养下茁壮成长的微生物最终会在所有婴儿体内出现，但该研究表明，这些微生物的过早到来与哮喘风险增加有关。研究团队表示，就像心脏起搏器调节心脏节律一样，母乳喂养和母乳本身设定了婴儿肠道和鼻腔中微生物定植的节奏和顺序，确保这一过程有序和及时地发生。而健康的微生物群发育，不仅仅是要拥有正确的微生物，还需要这些微生物在正确的时间以正确的顺序出现。该研究还发现，与纯母乳喂养的婴儿相比，早期断奶的婴儿肠道中一种名为活泼瘤胃球菌（Ruminococcus gnavus）的细菌会早早出现，已知这种细菌参与短链脂肪酸分子的产生，以及氨基酸色氨酸的形成和分解。而之前的研究显示，色氨酸及其代谢产物与免疫系统调节和破坏有关，包括增加哮喘的患病风险。研究团队指出，除了帮助消化外，婴儿的微生物群在免疫系统的发育中也发挥着关键作用。研究团队表示，该研究开发的算法为我们提供了宝贵见解，让我们了解婴儿出生第一年的微生物动态变化以及这些微生物与婴儿之间的相互作用，使我们能够超越简单的关联性分析，增强我们预测和探索因果关系的能力。这项研究强调了母乳喂养对婴儿肠道微生物群的深远影响，以及母乳喂养在支持呼吸道健康发育方面的重要作用。通过揭示母乳保护作用背后的机制，旨在以数据驱动的方式为国家制定母乳喂养和断奶指南提供信息。论文链接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00782-7
