嬰幼兒奶粉組分調(diào)控嬰幼兒腸道菌群的研究.pdf

1、嬰幼兒腸道的微生物與機(jī)體病變有很大關(guān)系，如過敏、Ⅱ型糖尿病、腹痛、胃癌、嬰幼兒孤獨(dú)癥、腸炎、厭食甚至肥胖，毫無疑問，嬰幼兒期腸道微生態(tài)的合理建立最為重要。影響嬰幼兒腸道微生態(tài)的因素有很多，其中嬰幼兒喂養(yǎng)的方式對(duì)腸道微生物結(jié)構(gòu)有明顯的影響。母乳被認(rèn)為是嬰幼兒正常生長(zhǎng)最理想的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，母乳喂養(yǎng)能很好地維持新生兒腸道微生物正常的定植，它提供了所有必要的營(yíng)養(yǎng)成分，滿足嬰幼兒的生長(zhǎng)需要;這些營(yíng)養(yǎng)成分的數(shù)量和質(zhì)量都能滿足新生兒新陳代謝的需要。但是隨

2、著社會(huì)發(fā)展和飲食結(jié)構(gòu)的變化，世界母乳喂養(yǎng)的比例越來越低，給嬰幼兒身體健康帶來了各種各樣的影響。其中我國(guó)每年出生約1500萬嬰幼兒，近一半需要人工喂養(yǎng)。此趨勢(shì)因育齡婦女肥胖和各種生理和社會(huì)因素影響逐漸上升。因早產(chǎn)，大部分產(chǎn)婦無乳，需要人工喂養(yǎng)，早產(chǎn)兒哺育的最大難題是易死于重度感染和敗血癥。因此，鑒別理想的腸道微生物生態(tài)結(jié)構(gòu)，通過模擬母乳調(diào)控腸道微生態(tài)，弄清楚母乳喂養(yǎng)和人工喂養(yǎng)嬰幼兒腸道微生態(tài)差異的關(guān)鍵菌群，特別是添加輔食之前的嬰幼兒腸道核

3、心菌群，開發(fā)新的模擬母乳化嬰幼兒奶粉，解決母乳越來越少的問題勢(shì)在必行。
　　在這樣的背景下，研究母乳和嬰幼兒配方奶粉喂養(yǎng)的嬰幼兒在添加輔食之前(3-6個(gè)月)腸道微生物的異同，開發(fā)一種接近母乳化的嬰幼兒配方奶粉具有深遠(yuǎn)有意義。因此，本課題采用高通量測(cè)序研究了3-6個(gè)月母乳和配方奶粉喂養(yǎng)的嬰幼兒腸道微生物的定植以及與喂養(yǎng)模式之間關(guān)系;利用初生SD乳鼠模擬研究一種嬰幼兒配方奶粉（低蛋白+較高的碳水化合物）與鼠乳喂養(yǎng)以及人乳對(duì)其機(jī)體生理狀

4、態(tài)和大腸微生態(tài)的影響;對(duì)母乳喂養(yǎng)的嬰幼兒（6個(gè)月）的糞便和母乳喂養(yǎng)乳鼠(21d)大腸的微生物以及代謝產(chǎn)物進(jìn)行了研究分析，結(jié)果顯示:
　　(1)兩組嬰幼兒糞便微生物超過98.6％的序列都屬于四種常見細(xì)菌，它們是放線菌門、擬桿菌門、厚壁菌門和變形菌門。它們?cè)谀溉楹蛬胗變号浞侥谭畚桂B(yǎng)的嬰幼兒糞便中的豐度不同:放線菌、擬桿菌和厚壁菌在母乳喂養(yǎng)的嬰幼兒糞便中的豐度大于配方奶粉喂養(yǎng)的嬰幼兒，分別為10.42％和2.60％、0.48％和0.12

5、％、66.04％和36.52％;然而變形菌門在母乳喂養(yǎng)的嬰幼兒糞便中的比例大于配方粉喂養(yǎng)的嬰幼兒中（60.44％和22.79％）。統(tǒng)計(jì)分析顯示，厚壁菌(p=0.035)和放線菌(p=0.047)在母乳喂養(yǎng)嬰幼兒中與奶粉喂養(yǎng)嬰幼兒差異顯著，變形菌(p=0.019)在奶粉喂養(yǎng)與母乳喂養(yǎng)嬰幼兒中差異顯著;而擬桿菌在兩組樣品中差異不顯著(p＞0.05)。Enterobacteriaceae是奶粉喂養(yǎng)嬰幼兒糞便中的優(yōu)勢(shì)菌(56.3％)，而Veil

6、lonellaceae和Enterobacteriaceae是母乳喂養(yǎng)嬰幼兒糞便中的優(yōu)勢(shì)菌（32.41％和21.13％）。Lactobacillaceae在兩組嬰幼兒糞便中的豐度非常低（4.12％和5.80％）。細(xì)菌在屬水平上很難檢測(cè)到，母乳和奶粉喂養(yǎng)嬰幼兒糞便中檢測(cè)到的屬（序列百分比＞0.1％）分別為17和15個(gè)。在母乳和奶粉喂養(yǎng)嬰幼兒的糞便中，Streptococcus都是優(yōu)勢(shì)菌。母乳喂養(yǎng)嬰幼兒糞便中定植的Bifidobacteri

7、um的豐度是奶粉喂養(yǎng)嬰幼兒糞便豐度的兩倍還多。
　　(2)研究一種嬰幼兒配方奶粉（1.8g/100kcal蛋白+10.2g/100kcal碳水化合物）喂養(yǎng)SD乳鼠（14日齡）7d后，對(duì)其生理狀態(tài)和大腸微生態(tài)的影響，與母乳和人乳喂養(yǎng)進(jìn)行對(duì)比。發(fā)現(xiàn)喂養(yǎng)方式不同的初生乳鼠體重、腸道組織以及腸道pH值差異性顯著(p＜0.05)，鼠乳喂養(yǎng)組的體重和腸道組織的重量大于奶粉和人乳喂養(yǎng)組，而pH值小于兩組。奶粉和人乳喂養(yǎng)組乳鼠大腸的短鏈有機(jī)酸（甲

8、酸、乙酸、丙酸、丁酸和乳酸）濃度大于鼠乳喂養(yǎng)組(p＜0.001)。鼠乳喂養(yǎng)組大腸中氨的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于奶粉和人乳喂養(yǎng)組，差異極顯著(p＜0.001)。在三組不同的乳鼠大腸中蛋白酶的活性差距很大，鼠乳喂養(yǎng)組中的蛋白酶水平大于奶粉和人乳喂養(yǎng)組（65.77±1.47mg氨基酸g-1·30min-1和60.33±0.34mg氨基酸g-1·30min-1、60.97±0.63mg氨基酸g-1·30min-1），差異極顯著(p＜0.001)。通過MiS

9、eq高通量測(cè)序分析，比較ACE、Chao、 Simpson和Shannon發(fā)現(xiàn)三組乳鼠大腸中的微生物多樣性較高，最大能夠檢測(cè)到245個(gè)物種，而且每組乳鼠中的微生物多樣性不同。鼠乳組中大腸微生物的豐度高于奶粉和人乳喂養(yǎng)組。稀釋曲線、物種積累曲線和Shannon-Wiener曲線分析，測(cè)序數(shù)據(jù)量足夠大，能滿足微生物的分析需求。微生物多樣性分析發(fā)現(xiàn)存在11個(gè)不同細(xì)菌門、44個(gè)科和78個(gè)屬。擬桿菌、厚壁菌和變形菌在18個(gè)樣品中普遍存在，它們?cè)谀?/p>

10、乳、奶粉和人乳喂養(yǎng)組中豐度分別為94.52％、97.11％和97.53％，放線菌幾乎沒有被發(fā)現(xiàn)。在所有的樣品中，44個(gè)科中有6個(gè)共同的細(xì)菌種類（豐度＞1％），它們是Acidaminococcaceae、Bacteroidaceae、Enterobacteriaceae、Erysipelotrichaceae、Lachnospiraceae和Porphyromonadaceae。被檢測(cè)到的細(xì)菌在屬水平上為78個(gè)。Bacteroides是最

11、顯著觀察到的細(xì)菌，在所有樣品中OTU的讀數(shù)范圍從1909到22073，它們?cè)谑笕?、奶粉和人乳喂養(yǎng)組中平均OTU豐度分別為14.91％、35.94％和43.24％。通過樣品的PCA、NMDS、熱圖以及VENN圖分析，顯示鼠乳組含有數(shù)量最多相似的細(xì)菌物種，奶粉和人乳喂養(yǎng)組細(xì)菌的多樣性高度相似。奶粉和人乳喂養(yǎng)組的磷酸甘油醛脫氫酶和水通蛋白8的基因表達(dá)上升，而氨肽酶A、組蛋白酶F以及蛋白羧基末端水解酶的基因表達(dá)明顯下降。通過對(duì)奶粉和人乳喂養(yǎng)組乳

12、鼠的生長(zhǎng)指標(biāo)、大腸定植的腸道微生物及其代謝產(chǎn)物進(jìn)行比較，可以推斷這種奶粉和人乳對(duì)腸道微生物的調(diào)控上十分接近。
　　(3)通過對(duì)母乳喂養(yǎng)的嬰幼兒（6個(gè)月）和乳鼠(21d)的腸道微生物組成以及代謝產(chǎn)物進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩組樣品中微生物基本上都屬于常見4個(gè)門的分類:變形菌、擬桿菌、厚壁菌和放線菌門，但是兩組樣品中四種菌門的豐度有一定程度上的區(qū)別。變形菌門和放線菌門在嬰幼兒中的豐度于乳鼠，而擬桿菌門和厚壁菌門的豐度小于乳鼠。兩組樣品的微生物在

13、科水平（豐度＞1％）的差別很大，嬰幼兒中有8種，而老鼠中有12種。兩組樣品在對(duì)比豐度大于1％的細(xì)菌時(shí)，只有Bacteroidaceae和Erysipelotrichaceaee是兩組樣品中共有的，它在嬰幼兒中的豐度稍微大于老鼠中(16.41％和14.9％、1.55％和1.36％)，兩組樣品中的Bacteroides豐度差異不顯著(p＞0.05)，但是嬰幼兒中的豐度小于老鼠。而兩種益生菌Bifidobacterium和Lactobacil

14、lus在兩組樣品中差異極顯著(p＜0.01)。Lactobacillus在老鼠中的豐度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于嬰幼兒中，而Bifidobacterium恰好相反。嬰幼兒和乳鼠腸道微生物的代謝產(chǎn)物有一定的差別，甘油和內(nèi)二酸只在嬰幼兒腸道微生物的代謝產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)，而β-丙氨酸只在乳鼠腸道微生物的代謝產(chǎn)物中被發(fā)現(xiàn)。
　　本研究的創(chuàng)新之處在于:(1)揭示了（3-6個(gè)月）母乳喂養(yǎng)和奶粉喂養(yǎng)嬰幼兒腸道微生物的異同;(2)用一種低蛋白、高碳水化合物嬰幼兒配方奶粉