乳汁哺育的不仅是婴儿，还有他们肠道中的益生菌
2016-06-22 Bob Roehr 环球科学
研究人员称，他们发现了牛乳和母乳中一些曾被认为不能消化的成分是怎样帮助婴儿茁壮成长的，而这一发现可能帮助拯救一些重病的孩子。这项研究起始于一个令人困惑的问题：为什么母乳中约三分之一的成分婴儿完全无法消化？原来，母乳中难消化的分子叫做糖蛋白，是由糖类和蛋白质组成的复杂分子，它也是人类肠道菌群的食物，对人类的早期发育至关重要。领导这项新研究的生化学家，加利福尼亚大学戴维斯分校的Davi
研究人员称，他们发现了牛乳和母乳中一些曾被认为不能消化的成分是怎样帮助婴儿茁壮成长的，而这一发现可能帮助拯救一些重病的孩子。这项研究起始于一个令人困惑的问题：为什么母乳中约三分之一的成分婴儿完全无法消化？原来，母乳中难消化的分子叫做糖蛋白，是由糖类和蛋白质组成的复杂分子，它也是人类肠道菌群的食物，对人类的早期发育至关重要。领导这项新研究的生化学家，加利福尼亚大学戴维斯分校的David Mills说：“在哺乳动物和人类4亿多年的演化过程中，母乳与微生物也在共生关系中共同演化。”
通常，双歧杆菌婴儿亚种（Bifidobacterium longum subspecies infantis ，B. infantis）是在新生儿的肠道内驻扎的第一种细菌。这种细菌会产生乳酸来抑制其他病原微生物的生长，并为成人肠道复杂微生物生态系统的发展提供基础。随着婴儿断奶与接触到更多种类的微生物，B. infantis数量减小，重要性也降低。但是假如它没在早期出现，其他的细菌（可能是致病菌）就会填补其生态位。
科学家希望有关这种相互作用的新发现可以用来为坏死性小肠结肠炎（NEC）提供更好的治疗方案。这是一种由于早产儿或新生儿的肠道内缺乏益生菌而导致的致命疾病。导致这种疾病的原因可能是婴儿没有接触到足够多的益生菌，病原菌过多或者益生菌缺少合适的“食物”，如果没有这些有益的细菌，那么病原体就会泛滥成灾并杀死肠道细胞。NEC在世界各地的死亡率大约40％，它经常由败血症引起，治疗它往往需要大型的肠道手术。
Mills和其他人相信补充B. Infantis和低聚糖可能可以保护那些有患NEC风险的孩子以及那些处在NEC早期阶段的孩子。他们在会议上展示的早期发现令人振奋。Mills共同创立了Evolve Biosystems公司，并出任公司顾问，该公司致力于该研究成果的商业应用。
之前的研究已经发现B. Infantis有一种叫做EndoBI-1的酶，Mills解释道：“这种酶存在于细胞外，它可以把整个低聚糖分子从牛奶蛋白质上切下来。”他最新的一篇论文发表在《应用与环境微生物学》杂志（Applied and Environmental Microbiology）上，明确地证实了是糖而不是蛋白质使 B. Infantis细菌旺盛生长。这种现象在牛乳和人类母乳中都有，尽管人类乳汁中含有更多的糖。
Mills正在深入研究这样一种假说，切掉糖分子可以使剩余的蛋白质更利于婴儿消化。他说：“从演化的角度来看这是说得通的，食物中最有用的部分最终会被人体利用。”
圣路易斯华盛顿大学（Washington University in Saint Louis）的系统生物学家Jeffrey Gordon一直在研究健康或患病的胃肠道生态系统内食物与微生物是如何相互作用的，并取得了很多发现。他在二月发表的一篇论文中描述了他是如何一个营养不良的马拉维儿童体内收集肠道菌群，并将它们移植在模型小鼠体内。这种小鼠是在无菌的环境中饲养的，没有典型的肠道微生物群。然后，他使用各种措施干预这个这个系统。Gordon希望系统的反应可以告诉他接受移植的小鼠生态系统模型缺乏了什么，并借此确定儿童为什么会出现营养不良。合作参与了这项研究的Mills说：“其中的一项干预措施是使用牛奶低聚糖，它显著提高了小鼠体重增加水平。”结果表明，儿童存在的问题可以通过补充缺失的糖来改善。
但这不是故事的全部，移植到小鼠体内的B. Infantis并没有存活，移植其他细菌结果也一样，包括以糖为食的不致病大肠杆菌（Escherichia coli）。Mills认为这是一个警告，可能没有一个单一的好方法可以解决问题，有时可能需要多种成分来恢复肠道生态系统的平衡。他担心，如果把乳汁中的糖给一个体内携带致病大肠杆菌的动物或者儿童服下，可能会使情况变得更糟。
了解母乳中各种糖的作用是很重要的，但是任何有关这类研究的大规模商业化应用都会涉及奶牛。荷兰纽迪希亚研究所（Nutricia Research）人类母乳研究主管Bernd Stahl说：“牛奶中的糖蛋白与人类乳汁中的糖蛋白是不同的。”Stahl没有参与Mill或者Gordon的研究，但他认为他们的研究很有趣，因为揭示了益生菌能收集和使用不同物种的复杂碳水化合物。
Stahl解释说：“乳汁经过演化，要适应不同物种的后代需要并满足它们各自的生理发展节奏，因此不同哺乳动物的乳汁成分是不同的。兔子只需要6天就可以达到它刚出生时体重的两倍，但是人类需要180天。”这可能是因为兔子乳汁中的蛋白质含量为14%，牛乳汁中蛋白质含量为3%到4%，而人类乳汁中的 含量仅为1%。
大多数的婴儿奶粉产品都是以牛奶为基础并为适应人类婴儿的特殊需求做了调整。最初婴儿奶粉的蛋白质含量较高，但是因为担心肥胖问题，这样的产品在当代已经减少。Stahl相信Mill团队的基础研究可以帮助我们找到利用牛奶提取物模拟母乳（依然是婴儿奶粉的“黄金标准“）中各种复杂糖类物质的方式，从而养活有益细菌。（环球科学 翻译：闫亢 审校：张哲）
通常，双歧杆菌婴儿亚种（Bifidobacterium longum subspecies infantis ，B. infantis）是在新生儿的肠道内驻扎的第一种细菌。这种细菌会产生乳酸来抑制其他病原微生物的生长，并为成人肠道复杂微生物生态系统的发展提供基础。随着婴儿断奶与接触到更多种类的微生物，B. infantis数量减小，重要性也降低。但是假如它没在早期出现，其他的细菌（可能是致病菌）就会填补其生态位。
科学家希望有关这种相互作用的新发现可以用来为坏死性小肠结肠炎（NEC）提供更好的治疗方案。这是一种由于早产儿或新生儿的肠道内缺乏益生菌而导致的致命疾病。导致这种疾病的原因可能是婴儿没有接触到足够多的益生菌，病原菌过多或者益生菌缺少合适的“食物”，如果没有这些有益的细菌，那么病原体就会泛滥成灾并杀死肠道细胞。NEC在世界各地的死亡率大约40％，它经常由败血症引起，治疗它往往需要大型的肠道手术。
Mills和其他人相信补充B. Infantis和低聚糖可能可以保护那些有患NEC风险的孩子以及那些处在NEC早期阶段的孩子。他们在会议上展示的早期发现令人振奋。Mills共同创立了Evolve Biosystems公司，并出任公司顾问，该公司致力于该研究成果的商业应用。
之前的研究已经发现B. Infantis有一种叫做EndoBI-1的酶，Mills解释道：“这种酶存在于细胞外，它可以把整个低聚糖分子从牛奶蛋白质上切下来。”他最新的一篇论文发表在《应用与环境微生物学》杂志（Applied and Environmental Microbiology）上，明确地证实了是糖而不是蛋白质使 B. Infantis细菌旺盛生长。这种现象在牛乳和人类母乳中都有，尽管人类乳汁中含有更多的糖。
Mills正在深入研究这样一种假说，切掉糖分子可以使剩余的蛋白质更利于婴儿消化。他说：“从演化的角度来看这是说得通的，食物中最有用的部分最终会被人体利用。”
圣路易斯华盛顿大学（Washington University in Saint Louis）的系统生物学家Jeffrey Gordon一直在研究健康或患病的胃肠道生态系统内食物与微生物是如何相互作用的，并取得了很多发现。他在二月发表的一篇论文中描述了他是如何一个营养不良的马拉维儿童体内收集肠道菌群，并将它们移植在模型小鼠体内。这种小鼠是在无菌的环境中饲养的，没有典型的肠道微生物群。然后，他使用各种措施干预这个这个系统。Gordon希望系统的反应可以告诉他接受移植的小鼠生态系统模型缺乏了什么，并借此确定儿童为什么会出现营养不良。合作参与了这项研究的Mills说：“其中的一项干预措施是使用牛奶低聚糖，它显著提高了小鼠体重增加水平。”结果表明，儿童存在的问题可以通过补充缺失的糖来改善。
但这不是故事的全部，移植到小鼠体内的B. Infantis并没有存活，移植其他细菌结果也一样，包括以糖为食的不致病大肠杆菌（Escherichia coli）。Mills认为这是一个警告，可能没有一个单一的好方法可以解决问题，有时可能需要多种成分来恢复肠道生态系统的平衡。他担心，如果把乳汁中的糖给一个体内携带致病大肠杆菌的动物或者儿童服下，可能会使情况变得更糟。
了解母乳中各种糖的作用是很重要的，但是任何有关这类研究的大规模商业化应用都会涉及奶牛。荷兰纽迪希亚研究所（Nutricia Research）人类母乳研究主管Bernd Stahl说：“牛奶中的糖蛋白与人类乳汁中的糖蛋白是不同的。”Stahl没有参与Mill或者Gordon的研究，但他认为他们的研究很有趣，因为揭示了益生菌能收集和使用不同物种的复杂碳水化合物。
Stahl解释说：“乳汁经过演化，要适应不同物种的后代需要并满足它们各自的生理发展节奏，因此不同哺乳动物的乳汁成分是不同的。兔子只需要6天就可以达到它刚出生时体重的两倍，但是人类需要180天。”这可能是因为兔子乳汁中的蛋白质含量为14%，牛乳汁中蛋白质含量为3%到4%，而人类乳汁中的 含量仅为1%。
大多数的婴儿奶粉产品都是以牛奶为基础并为适应人类婴儿的特殊需求做了调整。最初婴儿奶粉的蛋白质含量较高，但是因为担心肥胖问题，这样的产品在当代已经减少。Stahl相信Mill团队的基础研究可以帮助我们找到利用牛奶提取物模拟母乳（依然是婴儿奶粉的“黄金标准“）中各种复杂糖类物质的方式，从而养活有益细菌。（环球科学 翻译：闫亢 审校：张哲）
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