嬰幼兒腸道微生物的發(fā)育及最接近母乳的配方奶粉研究進(jìn)展

□ 郭錦杰 深圳耀華實(shí)驗(yàn)學(xué)校

本文對(duì)影響新生兒早期腸道微生物形成和維持的重要因素進(jìn)行了介紹，并通過(guò)系統(tǒng)地分析喂養(yǎng)方式的不同對(duì)嬰幼兒腸道微生物造成的影響，總結(jié)了母乳喂養(yǎng)相比于配方奶粉喂養(yǎng)在腸道微生物形成和維持方面占有優(yōu)勢(shì)。本文提出了益生菌和益生元在配方奶粉母乳化中的重要性，還展望了基于基因檢測(cè)技術(shù)建立更完整的母乳數(shù)據(jù)庫(kù)，以及基于基因和腸道微生物構(gòu)成進(jìn)行最接近母乳的精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)的配方奶粉的研究前景。

腸道微生物與人體健康有著重要關(guān)系，腦道中的共生菌尤其是益生菌具有營(yíng)養(yǎng)、抗病等多方面功能。嬰兒期是生長(zhǎng)旺盛的階段，也是腸道微生物形成的重要階段，腸道微生物與生長(zhǎng)發(fā)育之間有密切的關(guān)系?，F(xiàn)已經(jīng)知道母乳喂養(yǎng)對(duì)嬰兒腸道微生物的幫助是有利于腸道內(nèi)率先形成有益微生物的環(huán)境，并創(chuàng)造出酸性的環(huán)境阻止有害菌的生長(zhǎng)。對(duì)于非母乳喂養(yǎng)來(lái)說(shuō)，人們普遍認(rèn)同的方式是在食物中添加益生元和益生菌，因?yàn)樗鼈兛梢源龠M(jìn)有益菌，如雙歧桿菌、乳酸菌的生長(zhǎng)，并抑制有害菌，如梭菌、大腸桿菌的生長(zhǎng)，使腸道環(huán)境更接近健康兒童的腸道微生物組成。而何種益生菌或益生元的添加會(huì)使配方奶粉喂養(yǎng)的嬰兒的腸道微生物完全接近于母乳喂養(yǎng)的嬰兒的腸道微生物，并維持這樣的微生物結(jié)構(gòu)還是個(gè)問(wèn)題，而這種情況下細(xì)分配方奶粉的受眾人群和更加了解不同類(lèi)別人群的母乳成分才是真正要關(guān)注的。

嬰幼兒腸道微生物概述

嬰幼兒腸道微生物特征

嬰幼兒腸道微生物是一個(gè)動(dòng)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)，受到多種因素的影響，如分娩方式、喂養(yǎng)方式、藥物使用、醫(yī)院環(huán)境，以及早期生活經(jīng)歷和宿主遺傳特質(zhì)。此外，由于嬰幼兒時(shí)期腸道免疫功能不健全，腸道微生物在腸道定殖抗力及生理功能方面處于相對(duì)不穩(wěn)定狀態(tài)。并且年齡越小，腸道微生態(tài)平衡穩(wěn)定性越脆弱，并且容易受到各種因素（如分娩方式、喂養(yǎng)方式、年齡、生活習(xí)慣、衛(wèi)生環(huán)境、過(guò)敏、疾病和抗生素的應(yīng)用等）的影響，引起嚴(yán)重的腸道微生態(tài)紊亂，導(dǎo)致宿主身體得病。

嬰幼兒腸道微生物的形成

在嬰兒出生前，母體的飲食、肥胖狀況、藥物使用情況和遺傳特質(zhì)對(duì)嬰兒的腸道微生物定殖有一定的影響。從嬰兒出生開(kāi)始，嬰幼兒腸道微生物定殖與發(fā)育呈現(xiàn)連續(xù)的動(dòng)態(tài)變化，最初它們主要來(lái)源于母體產(chǎn)道、乳頭及體表的微生物，在腸道微生物定殖過(guò)程中，剛開(kāi)始腸道里是有氧氣的，一些微生物如腸桿菌、革蘭陽(yáng)性球菌等需氧或兼性厭氧菌最初進(jìn)入腸道，而大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和鏈球菌等通過(guò)分娩移植到新生兒腸道中并不斷增殖，造成新生兒腸道的厭氧環(huán)境。厭氧菌定殖后增長(zhǎng)迅速，很快成為腸道“優(yōu)勢(shì)菌”，如雙歧桿菌、擬桿菌、梭狀芽胞桿菌，并維持終生。而嬰兒出生后第1個(gè)月，其腸道細(xì)菌組成變化十分復(fù)雜且頻繁，最早是兼性厭氧菌，幾天或幾周后，厭氧菌變得十分豐富，主要以雙歧桿菌為主，包括一些短暫存在的細(xì)菌。約21%的嬰兒在出生第一天即攜帶雙歧桿菌，3歲左右的嬰兒均攜帶雙歧桿菌。而其中長(zhǎng)雙歧桿菌、短雙歧桿菌、鏈狀雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌是最早出現(xiàn)的雙歧桿菌菌種。

有些細(xì)菌在形成時(shí)仍會(huì)存在并演變?yōu)楣逃屑?xì)菌，而有些細(xì)菌會(huì)在腸道環(huán)境發(fā)生改變的時(shí)候消失。從嬰兒出生第1個(gè)月到第3年，腸道微生物多樣性增加，其中擬桿菌門(mén)逐漸增加，并且隨著嬰兒斷奶和飲食結(jié)構(gòu)的改變碳水化合物的成分為成為嬰兒的主食，因此如短鏈有機(jī)酸、酚類(lèi)、維生素等代謝物會(huì)腸道內(nèi)生成來(lái)滿(mǎn)足微生物自身和宿主的營(yíng)養(yǎng)需要。最終隨著時(shí)間的推移，嬰幼兒腸道微生物組成和成年人腸道微生物組成逐漸類(lèi)似。

母乳喂養(yǎng)和配方奶粉喂養(yǎng)對(duì)嬰兒腸道微生物定殖的影響

雖然現(xiàn)代母親母乳喂養(yǎng)越來(lái)越頻繁，但是在很多情況下母親需要采用母乳代替品（配方奶粉）去滿(mǎn)足嬰兒的營(yíng)養(yǎng)需求。所以了解母乳和配方奶之間的差別和它們對(duì)腸道微生物群的影響是非常重要的。有一些研究表明，母乳喂養(yǎng)和配方喂養(yǎng)的嬰兒之間的腸道微生物組成存在顯著差異。

從第一周就開(kāi)始喂食配方奶粉的嬰兒比純母乳喂養(yǎng)的嬰兒攜帶更多的雙歧桿菌，并且雙歧桿菌與腸桿菌及腸球菌表現(xiàn)出競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，特別是剖腹產(chǎn)嬰兒的雙歧桿菌攜帶更少且出現(xiàn)延遲。

新生兒腸道的早期微生物定居對(duì)宿主健康狀況發(fā)揮重要作用。微生物的早期定殖受到許多因素的影響，包括喂養(yǎng)過(guò)程，母乳和配方奶喂養(yǎng)的嬰兒腸道微生物組成不同。母乳中本身也存在微生物，其組成也會(huì)隨時(shí)間變化，并且受到母體遺傳特性，母體體重和分娩模式的影響。母乳中含大量的微生物，主要為葡萄球菌屬、鏈球菌屬、乳桿菌屬、雙歧桿菌屬。

最近，有研究分析了來(lái)自廣西、江蘇、河北、黑龍江的母乳樣本，發(fā)現(xiàn)初乳/常乳樣品中檢測(cè)到35/33個(gè)門(mén)（以變形菌、厚壁菌、放線菌和擬桿菌門(mén)為主）和608/606個(gè)屬的細(xì)菌。相比常乳，初乳中腸桿菌和雙歧桿菌屬較少，葡萄球菌屬較多，假單胞菌、鏈球菌和乳酸菌無(wú)顯著差異。

PiaS.Pannaraj等在107個(gè)母嬰對(duì)關(guān)于母體乳腺癌和嬰幼兒腸道細(xì)菌微生物的關(guān)系的研究表明了母乳喂養(yǎng)對(duì)嬰幼兒腸道微生物發(fā)育成長(zhǎng)的重要性。從母乳中分離出的一些細(xì)菌的益生作用也已明確，它們可以作為一些源益生菌被人長(zhǎng)期利用。其中，從母乳中分離的細(xì)菌，如加氏乳桿菌、唾液乳桿菌、羅伊氏乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌和雙歧桿菌等都是由歐洲食品安全局認(rèn)定的安全的人源益生菌。母乳中益生菌會(huì)在新生子代腸道內(nèi)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性排斥反應(yīng)來(lái)抑制其他微生物的定殖。母乳中益生菌會(huì)在新生子代腸道內(nèi)產(chǎn)生多種益生物質(zhì)，如有機(jī)酸和抗菌物質(zhì)等，不僅可以促進(jìn)有益菌的定殖，還可以抑制有害菌的生長(zhǎng)和定殖，使腸道內(nèi)環(huán)境得到改善。母乳中的微生物會(huì)增加黏蛋白的分泌，降低腸黏膜的通透性。這些都有助于在嬰兒腸道創(chuàng)造一個(gè)特定的健康的微生物群。

最近的研究結(jié)果表明，母乳喂養(yǎng)的早產(chǎn)兒比配方奶喂養(yǎng)的嬰兒腸道微生物更加多樣化。母乳喂養(yǎng)和配方奶喂養(yǎng)使嬰幼兒腸道微生物群的組成結(jié)構(gòu)存在明顯的不同。母乳喂養(yǎng)使母體的微生物如金黃色葡萄球菌、鏈球菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌等不斷向嬰兒腸道轉(zhuǎn)移來(lái)加速腸道微生物的增殖和成熟。據(jù)報(bào)道，母乳喂養(yǎng)的嬰兒具有更穩(wěn)定的菌群，而配方奶喂養(yǎng)的嬰兒的微生物群似乎更多樣化，含有較高數(shù)量的大腸桿菌、艱難梭菌、腸球菌、腸桿菌和檸檬酸桿菌。1月齡時(shí)，相比于母乳喂養(yǎng)的嬰幼兒，配方奶喂養(yǎng)的嬰幼兒定殖的更多的是大腸桿菌、艱難梭菌、乳酸桿菌；3月齡時(shí)，母乳喂養(yǎng)的嬰幼兒糞便微生物絕大多數(shù)是擬桿菌門(mén)（主要為擬桿菌屬），而配方奶喂養(yǎng)的嬰幼兒糞便微生物更多的是厚壁菌門(mén)。而這導(dǎo)致的是配方喂養(yǎng)的嬰兒在生命的第一年具有較高的發(fā)病率和死亡率，與母乳喂養(yǎng)的嬰兒相比，發(fā)生呼吸道和胃腸道感染以及壞死性小腸結(jié)腸炎和敗血癥等疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加。

配方奶粉概述

部分婦女身體存在各方面的問(wèn)題，或由于體質(zhì)太弱，甚至內(nèi)分泌失調(diào)導(dǎo)致乳房不能分泌乳汁喂養(yǎng)兒童。由于現(xiàn)代生活壓力大，有事業(yè)的女性也不能隨時(shí)隨地給嬰兒提供母乳，而現(xiàn)在母嬰室還沒(méi)有在國(guó)內(nèi)普及，母親也不方便在公共場(chǎng)合喂養(yǎng)而導(dǎo)致大量母親用配方奶。雖然配方奶粉喂養(yǎng)相比母乳喂養(yǎng)對(duì)嬰兒成長(zhǎng)發(fā)育方面存在諸多不適宜，但是在這些情況下選擇配方奶粉喂養(yǎng)仍是最好的方案。

嬰幼兒配方奶粉是以牛乳或羊乳為主要原料，根據(jù)其營(yíng)養(yǎng)成分與母乳的區(qū)別調(diào)整成分使之接近母乳，在配方奶粉中添加乳清粉、水解蛋白、低聚糖、植物油、維生素、礦物質(zhì)、?；撬帷RA和DHA等，使?fàn)I養(yǎng)成分盡量接近母乳。而配方奶粉在嘗試研究出更接近母乳的情況下，在蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、灰分和維生素均衡這五個(gè)方面深度研究，并通過(guò)合理設(shè)計(jì)嬰兒奶粉的配方成分，避免對(duì)嬰兒生長(zhǎng)發(fā)育不利。

最接近母乳的配方奶粉研究

在配方奶粉中添加益生菌和益生元

益生元主要是指難（或非）消化性低聚糖類(lèi)，如低聚果糖、低聚半乳糖、大豆聚糖等。天然植物提取物、多糖類(lèi)、蛋白質(zhì)水解物、多元醇類(lèi)等均屬于益生元的范疇。益生元低聚糖的生理功能為維護(hù)腸道微生態(tài)平衡、保持正常腸道功能、增強(qiáng)機(jī)體免疫和促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收。而益生菌是人類(lèi)腸道重要的生理菌，如乳桿菌和雙歧桿菌等在攝入后可以改善人體腸道平衡，并對(duì)機(jī)體有多種其他的正常生理微生物有無(wú)可比擬的作用。首先，益生菌會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性排斥反應(yīng)來(lái)抑制其他在新生子代腸道內(nèi)微生物的定殖；其次，益生菌會(huì)在新生子代腸道內(nèi)產(chǎn)生多種益生素如有效抗菌、有機(jī)酸等，這些益生素不僅可以促進(jìn)有益菌的生長(zhǎng)和定植，還可以抑制有害菌的定殖，使腸道內(nèi)的環(huán)境得到改善.益生菌和益生元會(huì)共同調(diào)節(jié)嬰兒的腸道微生物，穩(wěn)定其微生態(tài)環(huán)境，抑制其病原微生物的生長(zhǎng)和定植，并調(diào)節(jié)腸道黏膜屏障功能及免疫功能。

嬰幼兒的腸胃道功能、免疫功能不完善，抵抗力較弱，較容易得消化吸收及感染方面的疾病，同時(shí)腸道微生物的平衡對(duì)嬰幼兒的健康狀態(tài)很重要，尤其是有益菌雙歧桿等。而B(niǎo)akker一Zierikzee等使用添加GOS/FOS益生元混合物配方的嬰兒奶粉，與添加動(dòng)物雙歧桿菌活菌配方的嬰兒奶粉，以及普通嬰兒奶粉進(jìn)行臨床試驗(yàn)，結(jié)果16周時(shí)，益生元組的雙歧桿菌比例（59.2%）高于益生菌組（52.7%）及對(duì)照組（51.8%），益生元組的糞便pH值（5.6）顯著低于益生菌組（6.6）及對(duì)照組（7.1）。而雙歧桿菌和乳酸桿菌則能定植于腸粘膜上并生長(zhǎng)繁殖，維護(hù)腸粘膜屏障，保護(hù)宿主免受致病菌侵襲。酸性環(huán)境還可促進(jìn)腸蠕動(dòng)，機(jī)械性排出致病菌，防止有害菌在腸道內(nèi)繁殖，恢復(fù)腸道的微生態(tài)平從而有益于健康。同時(shí)，其他作者證明在嬰兒奶粉中添加菊粉（1.25 g/d）時(shí)能改變嬰兒腸道微生物組成，如增加雙歧桿菌、減少潛在的病原微生物，并且顯著降低糞便pH值，糞便的質(zhì)地變軟、顏色變深，表明腸道的健康狀況得到改善。目前，嬰兒配方奶粉已經(jīng)進(jìn)入到第三個(gè)發(fā)展階段，力求達(dá)到蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、灰分、維生素等的全面均衡。在整個(gè)發(fā)展進(jìn)程中益生元的應(yīng)用貫穿始終。經(jīng)多方證實(shí)，添加合適比例與組成的益生元使得配方奶粉的功效更加接近母乳。目前，研究和利用最多的是低聚糖和聚糖，而其他的新型益生元還處于被尋找和開(kāi)發(fā)的狀態(tài)。益生元和其它促益生菌生長(zhǎng)的物質(zhì)相比有更多不可替代的優(yōu)點(diǎn)，它性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)抗藥性，是一種天然的食品添加劑，并且在配方奶粉的研發(fā)中充當(dāng)了重要的角色。

近幾年的研發(fā)發(fā)現(xiàn)，人乳寡糖（human milk oligosaccharides，HMOs）是人類(lèi)乳汁中僅次于乳糖和脂肪的第三類(lèi)固體成分，并且僅在母乳中存在。HMOs由D-葡萄糖（Glc）、D-半乳糖（Gal）、N-乙酰氨基葡萄糖（GlcNAc）、L-巖藻糖（Fuc）和唾液酸（Sia）5種單體組成，并且以不同比例結(jié)合構(gòu)成了母乳中上千種HMOs。HMOs加入配方奶粉，不僅可以更好地模擬母乳，而且可以促進(jìn)腸道微生物的正常發(fā)育，促進(jìn)免疫系統(tǒng)的增強(qiáng)，不止在營(yíng)養(yǎng)，在功能上也更接近母乳。因此，配方奶中添加益生菌和益生元有極大的研發(fā)價(jià)值。

基于基因檢測(cè)技術(shù)建立更完整的母乳數(shù)據(jù)庫(kù)，生產(chǎn)更好的配方奶

雖然嬰兒配方奶粉的基礎(chǔ)研究已經(jīng)較為成熟，在國(guó)外對(duì)于其國(guó)家內(nèi)嬰兒從短期健康和身體的發(fā)育到后續(xù)的與疾病相關(guān)的研究都做了大量的工作。但是距離母乳喂養(yǎng)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)還是存在相當(dāng)?shù)牟罹?，同時(shí)根據(jù)外國(guó)人的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)的配方奶粉不一定適合中國(guó)嬰幼兒的發(fā)育和成長(zhǎng)。因?yàn)閬喼奕擞衅渥约旱娘嬍澄幕?，生存環(huán)境和基因上的區(qū)別。所以采集并分析全國(guó)各地母乳，建立中國(guó)人母乳數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)其提供的關(guān)于營(yíng)養(yǎng)成分設(shè)計(jì)適合中國(guó)嬰幼兒的配方奶粉，并且做到母乳的精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)是很重要的。

已有研究證明，不同地域和種族的母乳中特定組分的低聚糖含量差異顯著。特別是母乳中HMOs隨孕周、產(chǎn)后時(shí)間、體重、BMI等變化，不同地域的女性母乳中的HMOs濃度也有不同。HMOs的不同會(huì)直接影響到嬰幼兒的營(yíng)養(yǎng)狀況和腸道微生物組成的不同。

國(guó)內(nèi)已經(jīng)有數(shù)十家研究所和企業(yè)與國(guó)外的研究所一同合作建立母乳成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，但由于數(shù)據(jù)量龐大，各分項(xiàng)較多，數(shù)據(jù)庫(kù)還沒(méi)有完善。如果加強(qiáng)個(gè)人基因組和母乳和腸道微生物方面的研究，將會(huì)加快和完善數(shù)據(jù)庫(kù)。

人體內(nèi)大概有3萬(wàn)個(gè)基因，這3萬(wàn)個(gè)基因決定了人的相貌、身高、膚色、智力、健康情況等方方面面?；驒z測(cè)可通過(guò)血液、其他體液或細(xì)胞對(duì)DNA進(jìn)行檢測(cè)，分析它所含有的各種基因情況，從而使人們能了解自己的基因信息，通過(guò)改善自己的生活環(huán)境和生活習(xí)慣，預(yù)知身體患疾病的風(fēng)險(xiǎn)，避免或延緩疾病的發(fā)生。通過(guò)采集分析母親的基因信息建立遺傳信息檔案，再以此建立相應(yīng)的母乳數(shù)據(jù)庫(kù)。一旦將母乳成分與自身的遺傳信息建立了聯(lián)系，就可以為后代的成長(zhǎng)發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)依據(jù)，甚至中國(guó)不同地區(qū)的人開(kāi)發(fā)特制的配方奶，使之更接近當(dāng)?shù)貎和哪溉闋I(yíng)養(yǎng)需求，最終達(dá)到母乳的精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)。

此外，由于嬰幼兒的腸道微生物的組成和發(fā)育過(guò)程受生命早期母親本身和飲食的影響較多，因此，也可以根據(jù)孩子自身基因和腸道微生物的組成情況，選擇更適合孩子生長(zhǎng)發(fā)育的配方奶粉。

總結(jié)與展望

嬰幼兒配方奶粉已有100多年的發(fā)展歷程，經(jīng)歷了從早期的基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)型到現(xiàn)在的母乳活化型的巨大發(fā)展。第一代奶粉產(chǎn)品僅在蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素和礦物質(zhì)等基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)素方面進(jìn)行了搭配組合。第二代奶粉則增加了核苷酸、DHA和EPA等特殊脂肪酸、膽堿等重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)一步提升了配方奶的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。而新一代的奶粉，應(yīng)該在更深入的科學(xué)研究和分析下，由模擬母乳營(yíng)養(yǎng)，轉(zhuǎn)向強(qiáng)調(diào)母乳功能的精確模擬。益生菌、益生元、乳鐵蛋白、HMOs等具有特殊價(jià)值的配料可以更精準(zhǔn)地模擬母乳的成分及其對(duì)健康的促進(jìn)作用。讓配方奶粉在營(yíng)養(yǎng)上無(wú)限靠近或達(dá)到母乳的金標(biāo)準(zhǔn)，是科研人員和生產(chǎn)企業(yè)不懈努力追求的目標(biāo)。