乳汁哺育的不僅是嬰兒，還有他們腸道中的益生菌

研究人員希望益生菌和乳汁中的糖類可以幫助人們預防營養不良和治療腸道疾病。

研究人員稱，他們發現了牛乳和母乳中一些曾被認為不能消化的成分是怎樣幫助嬰兒茁壯成長的，而這一發現可能幫助拯救一些重病的孩子。這項研究起始於一個令人困惑的問題：為什麼母乳中約三分之一的成分嬰兒完全無法消化？原來，母乳中難消化的分子叫做糖蛋白，是由糖類和蛋白質組成的複雜分子，它也是人類腸道菌群的食物，對人類的早期發育至關重要。領導這項新研究的生化學家，加利福尼亞大學戴維斯分校的David Mills說：「在哺乳動物和人類4億多年的演化過程中，母乳與微生物也在共生關係中共同演化。」

通常，雙歧桿菌嬰兒亞種（Bifidobacterium longum subspecies infantis ，B. infantis）是在新生兒的腸道內駐紮的第一種細菌。這種細菌會產生乳酸來抑制其他病原微生物的生長，並為成人腸道複雜微生物生態系統的發展提供基礎。隨著嬰兒斷奶與接觸到更多種類的微生物，B. infantis數量減小，重要性也降低。但是假如它沒在早期出現，其他的細菌（可能是致病菌）就會填補其生態位。

科學家希望有關這種相互作用的新發現可以用來為壞死性小腸結腸炎（NEC）提供更好的治療方案。這是一種由於早產兒或新生兒的腸道內缺乏益生菌而導致的致命疾病。導致這種疾病的原因可能是嬰兒沒有接觸到足夠多的益生菌，病原菌過多或者益生菌缺少合適的「食物」，如果沒有這些有益的細菌，那麼病原體就會泛濫成災並殺死腸道細胞。NEC在世界各地的死亡率大約40％，它經常由敗血症引起，治療它往往需要大型的腸道手術。

Mills和其他人相信補充B. Infantis和低聚糖可能可以保護那些有患NEC風險的孩子以及那些處在NEC早期階段的孩子。他們在會議上展示的早期發現令人振奮。Mills共同創立了Evolve Biosystems公司，並出任公司顧問，該公司致力於該研究成果的商業應用。

之前的研究已經發現B. Infantis有一種叫做EndoBI-1的酶，Mills解釋道：「這種酶存在於細胞外，它可以把整個低聚糖分子從牛奶蛋白質上切下來。」他最新的一篇論文發表在《應用與環境微生物學》雜誌（Applied and Environmental Microbiology）上，明確地證實了是糖而不是蛋白質使 B. Infantis細菌旺盛生長。這種現象在牛乳和人類母乳中都有，儘管人類乳汁中含有更多的糖。

Mills正在深入研究這樣一種假說，切掉糖分子可以使剩餘的蛋白質更利於嬰兒消化。他說：「從演化的角度來看這是說得通的，食物中最有用的部分最終會被人體利用。」

聖路易斯華盛頓大學（Washington University in Saint Louis）的系統生物學家Jeffrey Gordon一直在研究健康或患病的胃腸道生態系統內食物與微生物是如何相互作用的，並取得了很多發現。他在二月發表的一篇論文中描述了他是如何一個營養不良的馬拉維兒童體內收集腸道菌群，並將它們移植在模型小鼠體內。這種小鼠是在無菌的環境中飼養的，沒有典型的腸道微生物群。然後，他使用各種措施干預這個這個系統。Gordon希望系統的反應可以告訴他接受移植的小鼠生態系統模型缺乏了什麼，並藉此確定兒童為什麼會出現營養不良。合作參與了這項研究的Mills說：「其中的一項干預措施是使用牛奶低聚糖，它顯著提高了小鼠體重增加水平。」結果表明，兒童存在的問題可以通過補充缺失的糖來改善。

但這不是故事的全部，移植到小鼠體內的B. Infantis並沒有存活，移植其他細菌結果也一樣，包括以糖為食的不致病大腸桿菌（Escherichia coli）。Mills認為這是一個警告，可能沒有一個單一的好方法可以解決問題，有時可能需要多種成分來恢復腸道生態系統的平衡。他擔心，如果把乳汁中的糖給一個體內攜帶致病大腸桿菌的動物或者兒童服下，可能會使情況變得更糟。

了解母乳中各種糖的作用是很重要的，但是任何有關這類研究的大規模商業化應用都會涉及奶牛。荷蘭紐迪希亞研究所（Nutricia Research）人類母乳研究主管Bernd Stahl說：「牛奶中的糖蛋白與人類乳汁中的糖蛋白是不同的。」Stahl沒有參與Mill或者Gordon的研究，但他認為他們的研究很有趣，因為揭示了益生菌能收集和使用不同物種的複雜碳水化合物。

Stahl解釋說：「乳汁經過演化，要適應不同物種的後代需要並滿足它們各自的生理髮展節奏，因此不同哺乳動物的乳汁成分是不同的。兔子只需要6天就可以達到它剛出生時體重的兩倍，但是人類需要180天。」這可能是因為兔子乳汁中的蛋白質含量為14%，牛乳汁中蛋白質含量為3%到4%，而人類乳汁中的蛋白質含量僅為1%。

大多數的嬰兒奶粉產品都是以牛奶為基礎並為適應人類嬰兒的特殊需求做了調整。最初嬰兒奶粉的蛋白質含量較高，但是因為擔心肥胖問題，這樣的產品在當代已經減少。Stahl相信Mill團隊的基礎研究可以幫助我們找到利用牛奶提取物模擬母乳（依然是嬰兒奶粉的「黃金標準「）中各種複雜糖類物質的方式，從而養活有益細菌。

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