研究人员希望乳液中各种糖和益生菌可以帮助人们预防营养不良和治疗肠道疾病
研究人员们说，他们已经发现婴儿是如何靠牛乳和母乳中一些曾被认为不能消化的成分生长的了，这一发现可能可以帮助拯救一些重病的孩子。这项研究起始于一个令人困惑的问题：为什么母乳中约三分之一的成分婴儿完全无法消化？原来，母乳中难消化的分子叫做低聚糖，是由糖和蛋白质组成的复杂分子，它也是人类肠道菌群的食物，对人类的早期发育至关重要。领导这项新研究的生化学家，来自加州大学的David Mills说：“哺乳动物和人类进化的4亿多年来，母乳与微生物也在共生关系中共同进化。”
通常，婴儿双歧杆菌亚种（Bifidobacterium longum subspecies infantis）是在新生儿的肠道内驻扎的第一种细菌。这种细菌会产生乳酸来抑制其它病原微生物的生长，并为成人肠道复杂的微生物生态系统发展提供基础。随着婴儿断奶与接触到更多种类的微生物，B. infantis （Bifidobacterium longum subspecies infantis，婴儿双歧杆菌亚种）的数量减小，重要性也降低。但是假如它没在早期出现，其它的细菌，可能是致病菌就会填补其生态位。
科学家们希望最近这个有关相互作用的发现可以用来为坏死性小肠结肠炎（NEC）提供更好的治疗方案。这是一种由于早产儿或新生儿的肠道内缺乏益生菌的致命疾病。这种疾病可能是因为婴儿没有接触到足够多的益生菌，病原菌过多、或者益生菌缺少合适的“食物”，如果没有这些有益的细菌，那么病原体就会泛滥成灾并杀死肠道细胞。NEC在世界各地的死亡率大约40％，它经常由败血症引起，治疗它往往需要大量的肠道手术。
Mills和其他人相信补充B. Infantis和低聚糖可能可以保护那些有患NEC风险的孩子以及那些处在NEC早期阶段的孩子。他们在会议上展示的早期发现令人振奋。Mills共同创立了Evolve Biosystems公司，并出任公司顾问，该公司致力于该研究成果的商业应用。
之前的研究已经发现B. Infantis细菌有一种叫做EndoBI-1的酶，Mills解释道：“这种酶存在于细胞外，它可以去掉把牛奶中的蛋白质与整个低聚糖剪切开。”他最新的一篇论文发表在《应用与环境微生物学》杂志（Applied and Environmental Microbiology）上，明确地证实了是糖而不是蛋白质使 B. Infantis细菌旺盛生长。这种现象在牛乳和人类母乳中都有，尽管人类乳汁中含有更多的糖。
Mills正在深入研究这样一种假说，在糖分子裂解的过程中可能使剩余的蛋白质更利于婴儿消化。他说到：“从进化的角度来看这是说得通的，食物中最有用的部分最终会被人体利用。”
华盛顿大学圣路易斯分校（Washington University in Saint Louis）的系统生物学家Jeffrey Gordon在健康或患病的胃肠道生态系统内食物与微生物是如何相互作用这方面已经发现了很多。他在二月发表的一篇论文中描述了他是如何在马拉维（译者注：Malawi，非洲国家）饥饿的孩子体内收集肠道菌群并将它们移植在模型小鼠体内。他将缺乏某种特定肠道细菌的小鼠动物模型在无菌的环境中饲养，然后使用各种干预措施对这种系统发起挑战。Gordon希望这种系统对挑战的反应可以告诉他接受移植的小鼠生态系统模型缺乏了什么，并借此确定儿童为什么会出现营养不良。在这项研究中合作参与的Mills说：“其中的一项干预措施是使用牛奶低聚糖，它显著提高了小鼠体重增加水平。”结果表明，儿童缺乏的糖类可以通过补充相应的糖来改善。
但这不是故事的全部，移植到小鼠体内的B. Infantis细菌并没有存活，包括用糖来培养的不致病大肠杆菌（Escherichia coli）也没能存活。Mills认为这是一个警告，可能没有一个单一的好方法可以解决它，因为有时会需要多种成分来恢复肠道生态系统的平衡。他担心如果把乳液中的各种糖给予一个携带致病大肠杆菌的动物或者儿童的体内，可能会使情况变得更糟。
了解母乳中各种糖的作用是很重要的，但是任何有关这类研究的商业化广泛应用都会涉及奶牛。荷兰纽迪希亚（Nutricia Research）公司的人类母乳研究主管Bernd Stahl说：“牛奶中的糖蛋白与人类乳汁中的糖蛋白是不同的。”Stahl没有参与Mill或者Gordon的研究中，但他认为他们的研究很有趣，因为揭示了益生菌能收集和使用不同物种的复杂碳水化合物。
Stahl解释说：“虽然哺乳动物之间的乳汁成分是不同的，但它们已经进化到可以适应不同物种的后代需要并满足它们各自的生理发展节奏。一只兔子只需要六天就可以达到它刚出生时体重的两倍，但是一个人需要180天才能如此。”这可能是因为兔子乳汁中的蛋白质含量为14%，牛乳汁中蛋白质含量为3%到4%，而人类乳汁中的蛋白质含量仅为1%。
大多数的婴儿奶粉产品都是以牛奶为基础并为适应人类婴儿的特殊需求做了调整。最初婴儿奶粉的蛋白质含量较高，但是因为担心肥胖问题，这样的产品在当代已经减少。Stahl相信Mill团队的基础研究发现可以提升从牛奶中提取物模拟人类乳汁中各种复杂糖类物质的方式——仍旧是黄金标准——从而养活有益细菌。
翻译：闫亢
审校：张哲
http://www.scientificamerican.com/article/unlocking-the-power-of-breast-milk-with-help-from-cows/
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