導語：長期以來，母乳一直是兒科臨床醫生口中的「液體黃金」。一般而言，母乳餵養比配方奶粉餵養的嬰兒更健康，尤其是在早產兒中。然而，這種現象背後的原因仍然是個謎。
2022年7月28日，馬里蘭大學醫學院研究團隊在預印本平台發表題為「Highly Specialized Carbohydrate Metabolism Capability in Bifidobacterium Strains Associated with Intestinal Barrier Maturation in Early Preterm Infants」的研究成果（圖1）[1]。研究結果表明母乳餵養和腸道微生物定植在早產兒腸道屏障的形成方面發揮關鍵作用。
圖1 研究成果（圖源：[1]）
早產兒通常需要重症監護和醫療干預才能存活。其胃腸道（gastrointestinal，GI）的生理不成熟通常與腸道屏障功能缺陷有關，導致稱為「腸漏」的臨床綜合徵。在腸漏時，通常存在於腸腔的細菌和細菌產物能夠通過高滲透性上皮屏障轉移到外周循環中，導致腸上皮和腸固有層的廣泛侵襲、黏膜炎症、上皮細胞損傷、腸壞死和全身感染，最終導致多器官衰竭和死亡。壞死性小腸結腸炎（Necrotizing enterocolitis，NEC）是一種與細菌易位相關的胃腸道疾病，影響7%至10%的早產新生兒或1%至5%的所有新生兒重症監護病房（Neonatal Intensive Care Unit，NICU）的新生兒，其死亡率高達50%（圖2）。
圖2 新生兒成熟和未成熟腸屏障圖示（圖源：[1]）
功能性腸道屏障結合了物理屏障，包括化學、免疫和微生物成分。生命的第一周（出生後第8±2天）是一個關鍵窗口，在此期間，新生兒腸道成熟最快。雙歧桿菌是嬰兒腸道常見的定植菌，在腸道發育中發揮有益作用，並影響新生兒腸道的成熟，可通過刺激結腸上皮增殖、調節宿主防禦反應和防止細菌感染。研究預測早期腸道發育和成熟的雙歧桿菌和其他細菌群至關重要。
此項研究檢查了113名胎齡（gestational age，GA）為24至32周的早產兒的前瞻性隊列，收集了每日早產兒糞便樣本，直到出生後第21天或從NICU出院；測定了出生7-10天內嬰兒的腸通透性（Intestinal Permeability，IP），使用高解析度方法表徵發育中的腸道微生物群的組成，使用短讀長和長讀長序列的全群落宏基因組分析新生兒腸道微生物遺傳內容的詳細表徵。
出生時嬰兒的平均GA為29.9±2.3周。共有28名嬰兒（24.8%）GA小於28周，85名GA（75.2%）為28至32周。新生兒平均出生體重為1,381g（±415g）；66名（58.4%）新生兒被歸類為極低出生體重（very low birth weight，VLBW）（出生體重<1,500g），26名（23.0%）被歸類為極低出生體重（extremely low birth weight，ELBW）(<1000g)。根據臨床穩定性，在新生兒出生後第一天和第四天之間開始通過口胃或鼻胃途徑進行腸內營養。每天餵食10 mL/kg母乳或20 kcal/oz早產兒配方奶粉3至5天後，母乳餵食量提高至20 mL/kg/天，直到達到100 mL/kg/天，奶粉熱量密度提高到至24 kcal/oz，然後將母乳餵食量從20 mL/kg/天增加到150 mL/kg/天。
此項研究發現：
1 早產兒腸道通透性與月經後年齡和母乳餵養時長有關
在收集的每個嬰兒的人口統計學和母體變量中，觀察到四個宿主因素與IP呈負相關，包括GA、月經後年齡（postmenstrual age，PMA）、出生體重和出生一分鐘後APGAR（appearance, pulse, grimace response, activity, and respiration）得分。其中PMA是四個因素中與IP相關的最顯著因素。與IP低的嬰兒相比，IP高的新生兒母乳餵養的天數更少，總進食母乳體積更低，抗生素治療時間更長。
2 母乳攝入與改善腸道屏障完整性有關
7至10日齡時，母乳的累積攝入量約為150至180 mL/kg的閾值與低IP相關。研究結果表明，足夠的母乳攝入顯著影響早產兒的IP，母乳餵養的好處不僅僅是為新生兒提供營養，更助力出生後腸道屏障的成熟。
3 雙歧桿菌物種豐度的增加與腸道屏障完整性的改善有關
此項研究對517個糞便樣本中的腸道微生物群進行高解析度表徵和基因測序，總共鑑定了508個ASV（amplicon sequence variants），屬於15個目和6個門的212個物種。四個豐度最大的分類群是肺炎克雷伯菌、大腸桿菌、表皮葡萄球菌和腸桿菌屬。這四個分類群屬於兩類，腸桿菌屬（肺炎克雷伯菌、大腸桿菌和腸桿菌屬）和桿菌屬（表皮葡萄球菌），並且在高IP和低IP受試者中都非常普遍。71.7%的含有雙歧桿菌的樣品中發現了短雙歧桿菌，其次是長雙歧桿菌（21.7%）。
其他五個分類群，包括糞腸球菌、產氣莢膜梭菌、奇異變形桿菌、短雙歧桿菌和韋榮氏菌，占所有序列的17.4%，並在所有樣本的47.7%至86.6%中檢測到。這些專性和兼性厭氧菌被認為是「繼任」微生物。這九個分類群占該數據集中所有序列的76.0%。其餘序列來自各種專性和兼性厭氧菌。
低IP組具有顯著更高水平的短雙歧桿菌、更多的雙歧桿菌和更多的母乳攝入；表皮葡萄球菌、大腸桿菌和異擬桿菌的高IP相關ASV與早期PMA相關；雙歧桿菌在母乳餵養超過3天後達到更高豐度；在第一周內累積攝入母乳量超過150 mL/kg時，低IP嬰兒具有顯著更高的微生物群多樣性和更高的雙歧桿菌物種多樣性。
4 出生後早期定植中雙歧桿菌的種群動態
研究鑑定了46個特異於B. breve菌株的基因，這些菌株在低IP嬰兒中定植。這些基因中含有其他基因編碼的功能如糖基轉移酶、糖基水解酶、細胞表面粘附和轉運、多糖生物合成、群體感應和噬菌體整合，但仍有大量未知功能；短雙歧桿菌在受試者中高度相似，這表明在同一嬰兒的不同時間點檢測到的短雙歧桿菌基因組比來自不同受試者的基因組具有更大的相似性。與長雙歧桿菌、短雙歧桿菌相比，在低IP嬰兒腸道定植的菌株具有高基因組可塑性，並且富含碳水化合物代謝和運輸的遺傳特徵，這是該物種強大的生態位適應能力的基礎。
5 早產兒雙歧桿菌菌株的人乳寡糖同化能力
細胞內人乳寡糖利用功能僅由短雙歧桿菌和長雙歧桿菌編碼，雙歧桿菌屬物種可能具有代謝人乳寡糖的能力。短雙歧桿菌菌株具有擴展的、專門的人乳寡糖同化能力，在餵食母乳時賦予該早產兒腸道競爭性生長優勢。
6 宿主衍生的糖蛋白利用僅限於早產兒腸道內的短雙歧桿菌
除了人乳寡糖，宿主衍生的糖蛋白如粘蛋白和蛋白聚糖（粘液或乳汁）是嬰兒腸道微環境中細菌的關鍵碳源。人類糖蛋白通常高度硫酸化，沒有細菌糖苷酶就無法代謝。短雙歧桿菌菌株可硫酸化或唾液酸化宿主衍生糖蛋白，這種代謝多功能性可以極大地改善其適應性並促進黏膜粘附，從而促進早產兒腸道環境中營養或能量限制條件下的定植。
此項研究表明母乳餵養促進有益雙歧桿菌種類和菌株生長，這些雙歧桿菌和菌株可以在關鍵的窗口期消化母乳中的人乳寡糖。如果嬰兒腸道沒有這些預防性雙歧桿菌菌株，母乳餵養的好處將大大降低。但是，這些雙歧桿菌菌株不太可能從母親的腸道或陰道微生物群或母乳中垂直傳播。因此，通過預防性補充能夠有效利用雙歧桿菌的生物活性，對嬰兒腸道腸道屏障的形成至關重要。雙歧桿菌可作為生物活性治療預防措施，可在生命早期增強腸道屏障的完整性，並最終降低NEC的風險。
Bing Ma博士表示：「母乳和雙歧桿菌均能幫助早產兒更快地形成腸道屏障。早產兒腸道的雙歧桿菌不能僅依賴母乳或者母親的腸道或陰道微生物群的傳播，我們需要找到預防性使用雙歧桿菌的最佳方法。我們的發現可能會提供可用的臨床干預措施，以增強嬰兒的腸道功能，從而提高早產兒的存活率，這對配方奶餵養的早產兒尤其重要。」
撰文|文競擇
排版|文競擇
End
參考資料：
[1]Ma B, Sundararajan S, Nadimpalli G, et al. Highly Specialized Carbohydrate Metabolism Capability in Bifidobacterium Strains Associated with Intestinal Barrier Maturation in Early Preterm Infants. mBio. 2022 Jun 28;13(3):e0129922. doi: 10.1128/mbio.01299-22. Epub 2022 Jun 13. PMID: 35695455; PMCID: PMC9239261.
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