纽约大学研究人员发现延长母乳喂养如何保护婴儿免受哮喘侵害

拉拉康康 2024-09-21 21:54:48

一项研究强调了长期母乳喂养对于形成健康的婴儿微生物群的重要性,通过建立对呼吸系统健康至关重要的有益微生物序列,可以降低哮喘风险。

将母乳喂养延长至三个月以上可影响儿童肠道和呼吸道中的微生物群落,从而显著降低儿童哮喘的风险。

这一过程对于呼吸和免疫健康至关重要,可以指导未来旨在预防哮喘的公共卫生指南和干预措施。

母乳在婴儿微生物组发育中的作用

人类母乳在婴儿出生后的第一年内可调节婴儿的微生物组合或微生物群。一项新研究表明,这反过来又降低了儿童患哮喘的风险。

该研究由纽约大学朗格尼健康中心和曼尼托巴大学的研究人员牵头,结果显示,母乳喂养超过三个月有助于婴儿消化系统和鼻腔(呼吸道上部)中微生物群的逐渐成熟。相反,在三个月之前停止母乳喂养会扰乱微生物群的发育速度,并与学龄前哮喘的风险增加有关。

婴儿肠道细菌的电子显微镜图像。图片来源:Liat Shenhav,纽约大学朗格尼医学中心

母乳喂养持续时间与哮喘风险之间的联系

母乳中的某些成分,例如称为人乳寡糖的复合糖,只能在某些微生物的帮助下分解。这为能够消化这些糖的微生物提供了竞争优势。相比之下,断奶时间不到三个月、之后完全依赖配方奶喂养的婴儿体内会形成一组不同的微生物——这些微生物将帮助婴儿消化配方奶中的成分。虽然许多以配方奶为生的微生物最终都会进入所有婴儿体内,但研究人员表明,这些微生物的早期出现与哮喘风险增加有关。

“就像心脏起搏器调节心脏的节律一样,母乳喂养和母乳为婴儿肠道和鼻腔中的微生物定植设定了速度和顺序,确保这一过程有序、及时地发生,”研究联合高级研究员、计算生物学家 Liat Shenhav 博士说:“健康的微生物群发展不仅意味着拥有正确的微生物。它们还需要在正确的时间以正确的顺序出现,”纽约大学格罗斯曼医学院、系统遗传学研究所和微生物学系助理教授 Shenhav 说。

关于微生物时间和健康影响的研究见解

在这项研究中,Shenhav(纽约大学柯朗数学科学研究所的助理教授)与这项研究的联合高级研究员、曼尼托巴跨学科哺乳中心主任、曼尼托巴大学儿科和儿童健康学教授 Meghan Azad 博士合作开展了这项研究。

另一项重要研究发现是,一种名为Ruminococcus gnavus 的细菌在早期断奶儿童的肠道中出现的时间比纯母乳喂养儿童的肠道中出现的时间要早​得多。已知这种细菌参与了短链脂肪酸分子的产生,以及氨基酸色氨酸的形成和分解。先前的研究表明,色氨酸及其代谢物与免疫系统调节和破坏有关,包括哮喘风险增加。研究作者指出,除了帮助消化之外,婴儿的微生物群在免疫系统的发育中也起着至关重要的作用。

预测模型和未来影响

该研究于9 月 19 日在线发表在《细胞》杂志上,追踪了婴儿出生后第一年肠道和鼻腔中微生物的消长,以及母乳喂养的细节和母乳成分。所有儿童及其母亲均参与了 CHILD 队列研究,这是一项长期研究项目,研究了从子宫到青春期不同生命阶段的 3,500 名加拿大儿童。

儿童队列研究提供的数据使研究人员能够将母乳喂养对婴儿微生物群的影响与一系列其他环境因素(包括产前烟雾暴露、抗生素和母亲的哮喘史)区分开来。

即使考虑到这些因素,他们发现母乳喂养时间仍然是决定儿童微生物组成的一个重要因素。他们还利用这些微生物动态和牛奶成分数据来训练机器学习模型,该模型可以提前数年准确预测哮喘。最后,他们创建了一个统计模型来学习因果关系,该模型表明母乳喂养降低哮喘风险的主要方式是通过塑造婴儿的微生物群。

Shenhav 指出:“我们开发的算法提供了宝贵的见解,让我们了解婴儿出生后第一年内的微生物动态以及这些微生物如何与婴儿互动。这些见解让我们能够超越识别关联,提高我们做出预测和探索因果关系的能力。

“我们的研究强调了母乳喂养对婴儿微生物群的深远影响以及母乳喂养在支持呼吸健康方面的重要作用。通过揭示母乳保护作用背后的机制(如本研究所示),我们旨在以数据驱动的方式为国家母乳喂养和断奶指南提供信息。”Shenhav 强调:“通过进一步研究,我们的研究结果还可以为制定预防至少三个月无法母乳喂养的儿童哮喘的策略做出贡献。”

参考文献:“微生物定植程序由母乳喂养构建并引导健康的呼吸系统发育” 2024 年 9 月 19 日,Cell。DOI :10.1016/j.cell.2024.07.022

除了 Shenhav 和 Azad 之外,其他这项研究的联合高级研究员还有多伦多大学的 Padmaja Subbarao 和汉密尔顿麦克马斯特大学的 Michael Surrette。

其他研究共同调查者包括本文共同第一作者 Kelsey Fehr 和 Elinor Simons,两人均来自曼尼托巴大学;以及多伦多大学的 Myrtha Reyna、Ruixue Dai、Theo Moraes 和 Vanessa Breton;不列颠哥伦比亚大学的 Charisse Petersen、Darlene Dai 和 Stuart Turvey;麦克马斯特大学的 Laura Rossi 和 Marek Smieja;费城宾夕法尼亚大学的 Michael A. Silverman 和 Maayan Levy ;加州大学圣地亚哥分校的 Lars Bode;阿尔伯塔大学的 Catherine Field 和 Piush Mandhane;以及哈利法克斯达尔豪斯大学的 Jean S. Marshall。

本研究由美国国立卫生研究院拨款 DP2AI185753 提供资金支持。不列颠哥伦比亚基因组中心 (274CHI)、不列颠哥伦比亚大学、CIHR CGS-D、加拿大高级研究院人类和微生物组项目以及加拿大研究主席项目提供了额外资金。研究参与者均为参与 CHILD 队列研究的家庭志愿者,该研究最初由加拿大卫生研究院 (CIHR) 和 AllerGen NCE 资助。

来源:纽约大学朗格尼医学中心/纽约大学格罗斯曼医学院

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