与母乳的相容性

母乳：婴儿营养的最佳来源

母乳的组成

母乳是婴儿营养的黄金标准，对婴儿的健康发育起着至关重要的作用。它的秘诀在于其精妙独特的成分。

母乳含有婴儿生长发育所需的重要营养素和独特的生物活性分子，其中包括碳水化合物（主要是乳糖）、脂肪、蛋白质、母乳低聚糖（HMO）、维生素和矿物质、免疫因子、生长激素、母乳微生物群以及溶菌酶等抗菌成分。

母乳中含有双歧杆菌增殖因子

母乳在婴儿肠道菌群的构建中发挥着重要作用，而婴儿肠道菌群通常以双歧杆菌为主。这种富含双歧杆菌的肠道菌群被认为能为婴儿带来诸多健康益处。已有研究报道，配方奶喂养婴儿的肠道菌群与母乳喂养婴儿的肠道菌群存在差异，配方奶喂养婴儿的肠道菌群中双歧杆菌含量较低[1]。母乳中含有多种生物活性因子，这些因子可能作为选择性因子，促进婴儿肠道中双歧杆菌的富集。人乳低聚糖（HMO）和溶菌酶被认为是母乳中两种促进双歧杆菌生长的因子。

Reference:

  1. 1Tannock G. W., Lawley B., Munro K., Pathmanathan S. G., Zhou S. J., Makrides M., et al. . (2013). Comparison of the compositions of the stool microbiotas of infants fed goat milk formula, cow milk-based formula, or breast milk. Appl. Environ. Microbiol. 79, 3040-3048.

HRB：由母乳筛选

人乳中HRB的增长

Prepared from Minami et al., 2016. Beneficial Microbes

HRB和非高亲和力双歧杆菌（non-HRB在人乳中的生长适应性方面存在差异。一项体外研究评估了37株双歧杆菌在人乳中的生长能力。将这些HRB和非HRB菌株接种到健康母亲捐献的人乳中，并在37℃下培养24小时。对培养前后培养物中的细菌细胞数量进行计数。

HRB与母乳高度相容

Prepared from Minami et al., 2016. Beneficial Microbes

结果清楚地表明，从婴儿中分离出的所有HRB菌株，包括短双歧杆菌（B. breve）和长双歧杆菌婴儿亚种（B. longum subsp. infantis），均能在人乳中良好生长，而成人型HRB（长双歧杆菌长亚种，B. longum subsp. longum）则表现出菌株特异性。同时，大多数非HRB菌株在人乳中培养过夜后无法生长甚至死亡[1]。

与我们的观察结果一致，Tannock等人（2013）比较了母乳喂养和配方奶喂养婴儿粪便中的微生物群组成，发现母乳喂养婴儿粪便中双歧杆菌属HRB菌种（如长双歧杆菌和短双歧杆菌）的含量更高[2]。此外，一项交叉临床研究报告称，早产儿补充婴儿长双歧杆菌（B. longum subsp. infantis）两周后，其肠道菌群中双歧杆菌的丰度高于补充动物双歧杆菌乳亚种（B. animalis subsp. lactis）两周后[3]。

Reference:

  1. 1Minami, J., Odamaki, T., Hashikura, N., Abe, F. and Xiao, J., 2016. Lysozyme in breast milk is a selection factor for bifidobacterial colonisation in the infant intestine. Beneficial Microbes 7: 53-60.
  2. 2Tannock G. W., Lawley B., Munro K., Pathmanathan S. G., Zhou S. J., Makrides M., et al. . (2013). Comparison of the compositions of the stool microbiotas of infants fed goat milk formula, cow milk-based formula, or breast milk. Appl. Environ. Microbiol. 79, 3040-3048.
  3. 3Underwood, M.A., Kalanetra, K.M., Bokulich, N.A., Lewis, Z.T., Mirmiran, M., Tancredi, D.J. and Mills, D.A., 2013. A comparison of two probiotic strains of bifidobacteria in premature infants. Journal of Pediatrics 163: 1585-1591.

HMO的代谢

什么是HMO？

Prepared from Kunz et al., 2000, Annu Rev Nutr

人乳低聚糖（HMO）是人乳中含量丰富且特有的非结合型复杂碳水化合物。已知它们是人乳中含量第三高的成分，仅次于乳糖和脂肪酸，并具有双歧杆菌增殖作用，可选择性地刺激婴儿型人乳低聚糖HRB的生长，并有助于肠道菌群的定植。

人乳低聚糖（HMO）包含200多种不同的分子结构。其中，乳糖-N-二糖（LNB）或乳糖-N-四糖（LNT）结构的成分含量尤为丰富。这些HMO主要成分的降解被认为是HMO代谢的关键步骤。

婴儿型HRB专门利用 HMO

Prepared from Odamaki et al., 2015. Int J Genom.

一些研究表明，婴儿双歧杆菌（B. longum subsp. infantis）可以利用人乳低聚糖（HMOs）作为唯一的碳源并旺盛生长[1,2]。人乳低聚糖HRB和非人乳低聚糖细菌（非HRB基因组的比较也证明了人乳低聚糖HRB同化低氮低聚糖（LNT）的功能能力[2]，特别是婴儿型人HRB，如婴儿双歧杆菌（B. longum subsp. infantis），它被认为是利用人乳低聚糖细菌的典型代表[3]。

这些研究表明，婴儿型人HRB经历了特定的遗传适应，并与婴儿宿主进行了严格的协同进化。这些研究还揭示了婴儿型HRB在利用人乳低聚糖（HMO）方面的特殊性。

Reference:

  1. 1Asakuma, S., Hatakeyama, E., Urashima, T., Yoshida, E., Katayama, T., Yamamoto, K., Kumagai, H., Ashida, H., Hirose, J. and Kitaoka, M., 2011. Physiology of consumption of human milk oligosaccharides by infant gut-associated bifidobacteria. Journal of Biological Chemistry 286: 34583-34592.
  2. 2Odamaki, T., Horigome, A., Sugahara, H., Hashikura, N., Minami, J., Xiao, J.-Z. and Abe, F., 2015. Comparative genomics revealed genetic diversity and species/strain-level differences in carbohydrate metabolism of three probiotic bifidobacterial species. International Journal of Genomics 2015: 5678092015.
  3. 3Sela, D., Chapman, J., Adeuya, A., Kim, J., Chen, F., Whitehead, T., Lapidus, A., Rokhsar, D., Lebrilla, C.B. and German, J.B., 2008. The genome sequence of Bifidobacterium longum subsp. infantis reveals adaptations for milk utilization within the infant microbiome. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 105: 18964-18969.

对溶菌酶的耐受性

人乳中的溶菌酶作为一种选择因子

Prepared from Minami et al., 2016. Beneficial Microbes

不仅是 HMO，溶菌酶也可能是双歧杆菌在婴儿肠道中选择性定植的另一个重要关键因素。

据报道，人乳中溶菌酶的含量通常比牛乳高约 1000 至 3000 倍，因此溶菌酶是天然“抗生素”的重要因素之一，尤其对婴儿健康而言。

最近的研究表明，溶菌酶的存在有助于双歧杆菌与人乳的选择性相容性[1,2]，并且可能影响婴儿肠道中占主导地位的菌种。

HRB对溶菌酶具有高度耐受性

Prepared from Minami et al., 2016. Beneficial Microbes

森永乳业进行的一项体外研究[1]表明，大多数婴儿型HRB菌株具有中等耐受性；另一方面，非HRB菌株对人乳和蛋清溶菌酶都很敏感。

此外，溶菌酶天然存在于几乎所有组织、体液和分泌物中，例如泪液、鼻涕或唾液，尤其是在人乳中。从这个意义上讲，对溶菌酶的敏感性可能威胁到双歧杆菌在人体肠道中的存活，这表明具有溶菌酶耐受性的HRB更适合在人体肠道中定植。

Reference:

  1. 1Minami, J., Odamaki, T., Hashikura, N., Abe, F. and Xiao, J., 2016. Lysozyme in breast milk is a selection factor for bifidobacterial colonisation in the infant intestine. Beneficial Microbes 7: 53-60.
  2. 2Rockova, S., Rada, V., Nevoral, J., Marsik, P., Vlkova, E. and Bunesova, V., 2012. Inter-species differences in the growth of bifidobacteria cultured on human milk oligosaccharides. Folia Microbiologica 57: 321-324.

ILA生产和转换

ILA：HRB产生的新物质

什么是ILA？ILA是吲哚-3-乳酸，一种芳香族乳酸，也是一种肠道代谢产物，据报道对婴儿具有抗菌、免疫调节和抗炎作用。根据我们最近的研究，HRB（尤其是婴儿型）可以产生高水平的ILA，这表明HRB在婴儿发育中起着关键作用[1]。

将每株双歧杆菌在 MRS-C 培养基中于 37°C 厌氧条件下培养 24 小时。
Sakurai T et al., Microorganisms. (2019)

HRB将吲哚转化为 ILA，这对身体有益。

Yong CC et al., Gut Microbes. (2024)

肠道细菌产生的吲哚在肝脏中代谢并转化为典型的尿毒症毒素——硫酸吲哚酚。已知吲哚和硫酸吲哚酚均参与促进肾衰竭HRB进展。我们的研究表明，HRB能将大肠杆菌产生的吲哚转化为色氨酸 (Trp)，进而转化为吲哚-3-乳酸 (ILA)。HRB 含有一个基因，该基因能将尿毒症毒素的前体——吲哚转化为有益的 ILA [2]。

Reference:

  1. 1Sakurai, T.; Odamaki, T.; Xiao, J.-z. Production of Indole-3-Lactic Acid by Bifidobacterium Strains Isolated fromHuman Infants. Microorganisms 2019, 7, 340.
  2. 2Yong, Cheng Chung et al. “Human gut-associated Bifidobacterium species salvage exogenous indole, a uremic toxin precursor, to synthesize indole-3-lactic acid via tryptophan.” Gut microbes vol. 16,1 (2024)