生活在腸道中的細菌與食物成分相互作用，從而影響人們的健康和幸福。根據一項新的研究，來自美國華盛頓大學圣路易斯分校醫學院的Jeffrey Gordon博士領導的一個研究團隊發現母乳中的一類關鍵成分促進嬰幼兒健康生長，以及腸道細菌之間如何相互作用促進這一過程。相關研究結果于2016年2月18日在線發表在Cell期刊上，論文標題為“Sialylated Milk Oligosaccharides Promote Microbiota-Dependent Growth in Models of Infant Undernutrition”。

兒童營養不良每年造成300多萬人死亡，并且導致發育遲緩、免疫和認知發育缺陷。在非洲的馬拉維，5歲以下的兒童幾乎一半因營養不良而發育遲緩。在這項研究中，Gordon團隊與馬拉維當地的研究人員合作開展研究，獲得了來自健康嬰兒或發育遲緩嬰兒母親的少量母乳樣品。他們發現與大腦發育相關聯的唾液酸化糖（sialylated sugars）在健康嬰兒的母乳中要比發育遲緩嬰兒的母乳中更加充裕。

這提示著這些母乳寡糖可能促進嬰幼兒健康成長。為了驗證是否是這種情形，研究人員根據他們同時在Science期刊上發表的研究揭示腸道細菌是機體正常生長的重要調節者的結論，建立動物模型，從而允許他們對它們的飲食和腸道微生物組（microbiome）進行操縱。Gordon和他的團隊將從營養不良嬰兒糞便樣品中分離出的一群細菌菌株植入到小鼠或小豬的體內。研究人員然后給它們喂食類似于典型馬拉維人飲食的食物：主要是玉米面粉、黃豆、花生和某些蔬菜，單獨依靠這種食物不足以導致健康生長。

隨著從模擬營養不良馬拉維嬰幼兒的飲食和微生物組過渡到固體食物，研究人員隨后測試了唾液酸化糖的影響。考慮到從人母乳純化大量化合物的難度，研究人員將目光轉向牛奶，牛奶含有唾液酸化糖，但是濃度比母乳中的低20倍。通過一系列的分離步驟，他們從奶酪制造時的副產物乳清中分離出唾液酸化糖，然后將它喂食給這些動物。顯著地，這些動物表現出顯著的生長改善，去脂體重和骨體積增加，以及肝臟、肌肉和大腦代謝變化增加，這些提示著在多種條件下調動營養成分的能力得到提升。關鍵的是，這些效果都依賴于腸道菌群的存在。

鑒于對這項研究中分離出出的腸道細菌的分類已被建立，而且也能夠在培養皿中培養它們，研究人員因而能夠梳理出哪些細菌受到唾液酸化糖的影響，以及不同的細菌菌株之間如何相互作用。他們發現一種細菌菌種以唾液酸化糖為食物，另一種細菌菌種接著以這些唾液酸化糖的消化產物為食物，這就表明在生活在腸道中的細菌群體之間存在一種食物網。然而，單單這兩種細菌并不能夠促進小鼠的健康生長，相反地，需要不同類型腸道細菌之間更加復雜的相互作用來促進生長。

這項研究為鑒定嬰兒健康所需的母乳成分以及它們與腸道微生物組和其他其他食物成分之間如何相互作用奠定基礎。研究人員很高興能夠將這種方法延伸到對其他的母親和嬰兒的研究以便看看一般性觀察結果是什么。Gordon說，“以一種非常可控的方式研究食物如何在微生物群體不同成員之間分配以及這種群體的代謝產出如何影響人類生物學特征是我們正在開展的研究課程的一部分。”

這項研究的一種可能的應用就是改善嬰兒奶粉配方和用于治療營養不良的食療食品，這兩種產品目前都是基于牛奶制作出來的，因此缺乏足夠多的唾液酸化糖。研究人員充滿希望地但又謹慎地指出還需要更多地了解不同類型的細菌如何與母乳和輔助食品中的成分相互作用，并且確保還有的腸道細菌不會因為這些成分大量滋生而獲得超過有益細菌的優勢。

Gordon說，“盡管我們的意圖是好的，但是我們要確保我們不會造成傷害。這僅僅是漫長旅程---理解健康生長如何與腸道菌群的正常建立如何相關聯以及我們如何能夠確定治療性地修復未正常建立的菌群是否可能提供更好的臨床結果---的開始。”