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[养猪] 母乳对子代肠道微生物的影响

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发表于 2019-4-12 11:12:59 | 显示全部楼层 |阅读模式

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已有大量的研究证明母乳不仅为子代提供营养物、生物活性物质、免疫活性物质,还提供多种微生物,包括葡萄球菌属、链球菌属、肠球菌属、乳杆菌属和双歧杆菌属等共生菌,这些微生物可能会通过哺乳传递到子代的肠道中[1-2]。新生儿 肠 道 菌 群 未 建立完善,免疫系统尚未成熟,因此他们的肠道、呼吸道等部位极易被感染;而母乳作为早期新生儿的主要营养物质来源,与乳中包含的微生物共同作用于新生儿肠道,对新生儿肠道发育及菌群的早期定植起决定作用[3-5]。

在正常的生理状态下,母乳中肠相关的乳酸菌属、拟杆菌属、梭菌属及粪杆菌属等,对母体及子代的健康都发挥着重要的作用,如抗乳腺炎,促进子代肠道免疫系统和神经系统的发育,有利于肠道菌群的定植和益生菌的繁殖,抑制病原菌的生长,刺激肠道中某些活性物质的表达,分解不易消化的营养物质,促进营养物质的消化吸收和利用等[6-7]。乳汁中的微生物群落也含有害病原菌,当这些有害菌达到一定量时,则会对母亲及子代产生不利的影响[8]。

1 母乳微生物的种类及来源1.1 母乳微生物的种类受培养条件的制约,在早期的非依赖性培养研究中,葡萄球菌和链球菌被认为是母乳微生物群的主要菌群,这些菌群绝大部分是需氧或兼性厌氧微生物,并被认为是由外界环境污染带来的;但也有研究者从母乳中分离出兼性厌氧的乳杆菌和专性厌氧的双歧杆菌,并且发现乳杆菌和双歧杆菌等是由母体的肠道转移到乳汁中的[9-11]。随着分子测序技术的发展,母乳中的微生物种类逐渐被鉴定,研究发现健康母体的乳汁菌群多样性较患乳腺炎母体的乳汁菌群多样性低;患乳腺炎母体的乳汁中除健康母乳所包含的潜在益生菌,如加氏乳杆菌、双歧杆菌、唾液链球菌等外,还包含有害菌,如表皮葡萄球菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌等[12-13]。Jimenez等[14]研究发现初乳含有大量的细菌,但未检测到有害细菌的存在 。Cabrera等[15]研 究 也 显 示 母 乳 的 微 生 物包含许多种菌种,并且母乳微生物群在组成上不同于身体的其他部位。

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Kiera等[16]采用高通量测序方法研究人乳中的微 生 物,发 现 在 门 水 平,第 1 周 时 以 变 形 菌 门(41%)、厚壁菌门(35%)和拟杆菌门(17%)为主,占93%以上;第3周时,乳中的厚壁菌门显示出最高的相对丰度(50%);相反,在第1周时,婴儿粪便的厚壁菌门(56%)、放线菌(20%)和变形菌门(21%)的相对丰度较高,而拟杆菌门(3%)的相对丰度较低;而在属水平 上 第3周 时,乳 中 的 微 生 物,主 要 包 括12种属:假单胞 菌 属,葡 萄 球 菌 属,链 球 菌 属,伊 丽莎白菌属,贪噬菌属,双歧杆菌属,黄杆菌属,乳杆菌属,狭隘丝菌属,短波单胞菌属,金黄杆菌属和肠杆菌属;其余的195个菌属的相对丰度受个体变化的影响,具有个体特异性,并且稳定性低,会随着时间的推移而发生变化;许多特定的菌属专属于人乳或婴儿粪便。例如,人乳中变形菌门和拟杆菌门相对丰度高,主 要 归 因 于 假 单 胞 菌 属 和 贪 噬 菌 属 以 及Elizabethkingia和黄 杆 菌 属。在 婴 儿 粪 便 中,Egg-erthella是人乳样品中未检测到的唯一菌属,并且该菌属导致放线菌的相对丰度较高。

1.2 母乳微生物的来源自从发现母乳中含有微生物后,母乳微生物的来源至今还没有一个定论,这一直以来都是研究的热点。有研究推测,其来源包括母体皮肤和婴儿口腔的细菌,并且已经证明在哺乳期间,婴儿吮吸时有部分乳汁逆向流回乳房导管,从而使婴儿口腔中的微生物有机会通过乳汁回流成 为 母 乳 中 的 微 生物[17-18]。也有研究推测,母体肠道也可作为母乳 微生物的来源,微生物可通过肠-乳腺途径进入乳腺,该途径通过吞噬树突细胞穿透肠上皮“捕获”肠道微生物,并通过循环系统转运微生物,并且该微生物存活于母乳中,作为母乳微生物的成员之一,又可通过哺乳被婴儿摄食[2,19-20]。

Cabrera等[15]发现通过阴道分娩的婴儿在分娩过程中其口鼻接触到产妇阴道部位的细菌,产道内的微生物寄生于婴儿口鼻之中,然后婴儿口腔中的微生物在吮吸乳汁时回流至乳管并寄生其中。因此定殖于母乳中的微生物,其来源包括分娩期间接触过母体阴道和肠道菌群的新生儿皮肤和口腔的微生物。虽然该研究表明乳中的微生物与婴儿皮肤或母体肠道粘膜或母体粪便上的微生物有差异,但随着哺乳的延长,母乳中的微生物与婴儿口腔中的微生物相似度增加。但也有研究发现,在围产期期间对母体补充益生菌后,并没有在乳腺中发现该益生菌的存在,即乳汁中的微生物不一定由母体肠道进入乳腺,肠—乳腺途径仍需要进一步的验证[21]。

2 母乳微生物的功能2.1 母乳微生物的抑菌作用健康母乳是肠道潜在的生物治疗细菌的来源,具有保护母体或婴儿免受各种过敏性、炎性或感染性疾病的作用;肠道细菌被认为是肠道相关淋巴组织最早和最重要的刺激物,它们可以促进抗过敏过程;母乳中已分离出一些乳杆菌菌株,这些菌株来源安全,具 有 抗 感 染 性 和 免 疫 调 节 的 性 质[6,22-23]。已有研 究 证 明 从 母 乳中分离出的唾液乳杆菌CECT5713和 加 氏 乳 杆 菌 CECT5714 可 用 于 抑 制母乳中葡萄球菌的生长,通过乳腺注射的乳酸菌也可抑制 金 黄 色 葡 萄 球 菌 的 生 长[24-25]。Rayen 等[26]从猪乳中分离得到的益生菌(曲霉乳杆菌 TUCO-5)对猪胃肠道相关病原体有拮抗作用,对由肠道感染(特别是由 沙 门 氏 菌 感 染)引起的损害具有修护作用[27]。

2.2 母乳微生物对胃肠道的保护作用在从人乳中分离的细菌中,加氏乳杆菌、唾液乳杆菌、路氏乳杆菌、发酵乳杆菌及短双歧杆菌等具有益生菌潜力,可调节肠道菌群的结构,维持肠道微生态的健康稳 定[28]。可 能 由 母 乳 传 递 到 婴 儿 肠 道 中的双歧杆菌,具有代谢大量乳寡糖的能力;并且其代谢产物为短链脂肪酸,有益于其他肠道益生菌的生长[29]。Schwarzer等[30]比 较 正 常 发 育 和 发 育 不 良的小鼠,发现菌群通过促进胰岛素生长因子的合成来促进身体发育;如果小鼠处于营养缺乏的饮食环境中,肠道菌群对胰岛素生长因子的刺激能够在一定程度上改善不良的生长状况。

3 母乳微生物对肠道微生物的影响研究发现,新生儿粪便微生物多样性低于人乳的微生物多样性,两者间最相似的菌属是葡萄球菌属,在分娩后第1周,婴儿粪便和人乳中葡萄球菌属的平均相对丰度分别为 19%和 15%;也 有 研 究 表明,很多典型的肠相关菌属共存于人乳和婴儿粪便,包括双歧杆菌属、拟杆菌属、肠球菌属、乳杆菌属、梭菌属、梭菌属、埃希氏菌属和志贺氏菌科,这些菌属在婴儿粪便中占70%~88%,说明人乳和婴儿的微生物能够相互影响、相互促进[16]。

人乳包含大量的作用于婴儿肠道的微生物,这些乳汁中的微生物有助于婴儿肠道菌群的定殖并促进婴儿健康;如,母乳含有的双歧杆菌可以通过喂养垂直传播到婴儿肠道,其存在是母乳喂养的婴儿的肠道微生物健康的标志[31-32]。Cabrera[15]认为母乳微生物是新生儿肠道菌群的第一来源,这些微生物(特别是初乳中的微生物)对子代肠道菌群有长期的影响。存在于母乳中的共生和潜在的益生细菌,包括链球菌、双歧杆菌和乳酸菌有助于肠屏障(阻碍有害菌的生长)和肠相关淋巴样组织的成熟[33]。有研究表明,在母乳和婴儿粪便中存在相同的双歧杆菌菌、乳酸菌、葡萄球菌,母乳可能是婴儿肠道细菌的来源[34]。当母乳中的微生物成分发生改变时,婴儿肠道中的微生物结构也发生变化;另一方面,乳中细菌群落的变化将不可避免地改变乳中的代谢产物,这些代谢产物将选择出能够利用该代谢物的细菌,从而引起肠道菌群的改变[35]。

4 母乳营养物质对肠道微生物的影响母乳被认是新生儿最好的营养来源,除了提供糖、脂肪、氨基酸、维生素等基础的营养物质外,还提供预防及保护婴儿免于感染及慢性病发生的免疫成分,如抗体、细胞因子、免疫活性细胞、多胺、低聚糖、乳铁蛋白和溶菌酶等,可刺激婴儿自身粘膜免疫系统的发育及成熟[36]。Katherine[37]通过比较喂养母乳和配方奶的婴儿肠道健康状况,发现母乳对早产儿的肠道健康有促进作用,而且在早产婴儿肠道微生物群体建立过程中宿主和膳食因子动态相互作用,促 进 了 特 定 微 生 物 的 定 植 和 富 集[5]。Jasmine的研究表明,随着时间的推移婴儿肠道微生物群落组成也随之 变 化,其 中,母 乳 中 的 人 乳 低 聚 糖(hu-manmilkoligosaccharides,HMO)的变化与婴儿肠道微生物群落的变化和婴儿生长发育及发病率结果相一致[37]。

在研究母乳中的营养物质对肠道微生物的影响时,发现母乳含有许多益生元,这些益生元虽然很难被新生儿消化,但可被肠道内微生物(通常为益生菌)选择性消化,有助于该微生物的繁殖[12]。母乳中分泌的抗体、乳铁蛋白和聚糖等有助于婴儿抵御疾病;初乳中的乳铁蛋白除具有免疫刺激和免疫调节特性外,还具有抗微生物、为新生儿肠道提供益于定殖有益细菌的环境的作用,促进子代肠道中的双歧杆菌和乳杆菌的繁殖,是新生儿肠道和免疫发育的核心,是生物活性化合物网络中重要组成部分[4,38-40]。对于复杂的聚糖类,其碳水化合物本身具有保护婴儿肠道的功能,包括黏蛋白类、葡糖氨基葡聚糖、糖蛋白类和母乳低聚糖,这些复杂的碳水化合物抑制病原菌黏附到细胞表面,从而阻断发病的第一步[41-42]。对于较难消化的乳寡糖,可被特定的有益菌利用,从而选择性的使该有益菌富集[43]。另一方面,可通过肠道中的微生物的作用刺激相关的酶的表达,从而起到分解该物质的作用,如双歧杆菌可以刺激岩藻糖转移酶的合成,将母乳中的乳寡糖分解,分解产生的乳酸盐,而乳酸盐有助于益生菌的生长[44]。岩藻糖转移酶可以促进婴儿肠道中有益菌的生长,但有研究发现,岩藻糖转移酶与婴儿的生长发育(主要是身高和体重)并没有直接的正相关关系[45]。

目前研究母乳中的营养物质对肠道微生物的影响中,主要是针对低聚糖对肠道微生物的影响。母乳中包含的低聚糖约有30种,其中3'-唾液酸乳糖,乳糖-N-四 糖,α1-3,β1-4-d-半 乳 糖 三 糖,2α-岩 藻 糖基乳糖和6β-唾液酸乳糖较为丰富,研究发现这些低聚糖对提高肠道菌群的丰富度起主要促进作用[46]。

Andrew 等[47]通过给施加了社会混乱应激的小鼠,饲喂母乳中的3-唾液乳糖或6-唾液乳糖后,发现这两种唾液乳糖除有助于减缓小鼠的焦虑紧张的行为,并维持面对应激状态下的未成熟的神经元数量的正常外,还有助于正常的肠道菌群结构维持,避免因应激而引起的肠道菌群紊乱的发生。并且乳汁中的人乳低聚糖对病毒的感染起一定的抑制作用,有研究发现,乳汁中的 HMO 对仔猪的粘膜免疫、肠道菌群的结构的稳定和抗轮状病毒(一种致婴儿或幼畜 胃 肠 炎 的 病 毒 ) 的 感 染 都 有 促 进 作用[48]。另 一 方 面,Jasmine等发现不同结构的HMO的丰度与相应的婴儿肠道微生物的丰度呈现的相关关系也各有不同,如2'-岩藻糖基乳糖(α(1-2)岩藻糖基化结构,HMO 中的一种,可以避免由空肠弯曲杆菌引起的腹泻的产生)与弯曲杆菌呈负相关,但乳杆菌与总岩藻糖基化呈正相关,双歧杆菌中婴儿双歧杆菌是唯一与乳糖-N-新四糖正相关的亚种[36]。

5 展 望母乳是新生儿肠道中微生物的重要来源之一,它们可以发挥抗感染、免疫调节和代谢作用。目前有关母乳中的营养物质对肠道微生物的影响已有大量的研究报道,有学者提出母乳中的营养物质和微生物共同影响子代肠道微生物结构的假设[49];但是有关母乳微生物的研究正处于起步阶段,两者共同对子代肠道微生物影响的报道更是寥寥无几。另一方面,相关的研究又主要集中在人体上,对其他哺乳动物,特别是家畜乳汁微生物的研究相对较缺乏,因此有必要在其他哺乳动物中更深层次探讨乳汁中的微生物,以确定其是否在其他动物体中也存在,以及它们是否在乳汁中具备生物活性,并且是否能定植于子代肠道中。这些乳汁微生物定植于肠道后在肠道中发挥什么作用等,还需要更系统地研究。通过研究乳汁中的微生物,将对指导早期婴儿健康的维持及畜牧业生产提供理论指导。

来源:预混料家园
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