婴幼儿肠道的微生物与机体病变有很大关系,如过敏、Ⅱ型糖尿病、腹痛、胃癌、婴幼儿孤独症、肠炎、厌食甚至肥胖,毫无疑问,婴幼儿期肠道微生态的合理建立最为重要。影响婴幼儿肠道微生态的因素有很多,其中婴幼儿喂养的方式对肠道微生物结构有明显的影响。母乳被认为是婴幼儿正常生长最理想的营养物质,母乳喂养能很好地维持新生儿肠道微生物正常的定植，它提供了所有必要的营养成分,满足婴幼儿的生长需要：这些营养成分的数量和质量都能满足新生儿新陈代谢的需要。但是随着社会发展和饮食结构的变化,世界母乳喂养的比例越来越低,给婴幼儿身体健康带来了各种各样的影响。其中我国每年出生约1500万婴幼儿,近一、半需要人工喂养。此趋势因育龄妇女肥胖和各种生理和社会因素影响逐渐上升。因早产,大部分产妇无乳,需要人工喂养,早产儿哺育的最大难题是易死于重度感染和败血症。因此,鉴别理想的肠道微生物生态结构,通过模拟母乳调控肠道微生态,弄清楚母乳喂养和人工喂养婴幼儿肠道微生态差异的关键菌群,特别是添加辅食之前的婴幼儿肠道核心菌群,开发新的模拟母乳化婴幼儿奶粉,解决母乳越来越少的问题势在必行。在这样的背景下,研究母乳和婴幼儿配方奶粉喂养的婴幼儿在添加辅食之前(3-6个月)肠道微生物的异同,开发一种接近母乳化的婴幼儿配方奶粉具有深远有意义。因此,本课题采用高通量测序研究了3-6个月母乳和配方奶粉喂养的婴幼儿肠道微生物的定植以及与喂养模式之间关系；利用初生SD乳鼠模拟研究一种婴幼儿配方奶粉(低蛋白+较高的碳水化合物)与鼠乳喂养以及人乳对其机体生理状态和大肠微生态的影响；对母乳喂养的婴幼儿(6个月)的粪便和母乳喂养乳鼠(21d)大肠的微生物以及代谢产物进行了研究分析,结果显示：(1)两组婴幼儿粪便微生物超过98.6%的序列都属于四种常见细菌,它们是放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门。它们在母乳和婴幼儿配方奶粉喂养的婴幼儿粪便中的丰度不同：放线菌、拟杆菌和厚壁菌在母乳喂养的婴幼儿粪便中的丰度大于配方奶粉喂养的婴幼儿,分别为10.42%和2.60%、0.48%和0.12%、66.04%和36.52%;然而变形菌门在母乳喂养的婴幼儿粪便中的比例大于配方粉喂养的婴幼儿中(60.44%和22.79%)。统计分析显示,厚壁菌(p=0.035)和放线菌(p=0.047)在母乳喂养婴幼儿中与奶粉喂养婴幼儿差异显著,变形菌(p=0.019)在奶粉喂养与母乳喂养婴幼儿中差异显著；而拟杆菌在两组样品中差异不显著(p>0.05)。Enterobacteriaceae是奶粉喂养婴幼儿粪便中的优势菌(56.3%),而Veillonellaceae和Enterobacteriaceae是母乳喂养婴幼儿粪便中的优势菌(32.41%和21.13%)。Lactobacillaceae在两组婴幼儿粪便中的丰度非常低(4.12%和5.80%)。细菌在属水平上很难检测到,母乳和奶粉喂养婴幼儿粪便中检测到的属(序列百分比>0.1%)分别为17和15个。在母乳和奶粉喂养婴幼儿的粪便中,Streptococcus都是优势菌。母乳喂养婴幼儿粪便中定植的Bifidobacterium的丰度是奶粉喂养婴幼儿粪便丰度的两倍还多。(2)研究一种婴幼儿配方奶粉(1.8g/100kcal蛋白+10.2 g/100kcal碳水化合物)喂养SD乳鼠(14日龄)7d后,对其生理状态和大肠微生态的影响,与母乳和人乳喂养进行对比。发现喂养方式不同的初生乳鼠体重、肠道组织以及肠道pH值差异性显著(p<0.05),鼠乳喂养组的体重和肠道组织的重量大于奶粉和人乳喂养组,而pH值小于两组。奶粉和人乳喂养组乳鼠大肠的她链有机酸(甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和乳酸)浓度大于鼠乳喂养组(p<0.001)。鼠乳喂养组大肠中氨的浓度远远大于奶粉和人乳喂养组,差异极显著(p<0.001)。在三组不同的乳鼠大肠中蛋白酶的活性差距很大,鼠乳喂养组中的蛋白酶水平大于奶粉和人乳喂养组(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),差异极显著(p<0.001)。通过MiSeq高通量测序分析,比较ACE、Chao、Simpson和Shannon发现三组乳鼠大肠中的微生物多样性较高,最大能够检测到245个物种,而且每组乳鼠中的微生物多样性不同。鼠乳组中大肠微生物的丰度高于奶粉和人乳喂养组。稀释曲线、物种积累曲线和Shannon-Wiener曲线分析,测序数据量足够大,能满足微生物的分析需求。微生物多样性分析发现存在11个不同细菌门、44个科和78个属。拟杆菌、厚壁菌和变形菌在18个样品中普遍存在,它们在母乳、奶粉和人乳喂养组中丰度分别为94.52%、97.11%和97.53%,放线菌儿乎没有被发现。在所有的样品中,44个科中有6个共同的细菌种类(丰度>1%),它们是Acidaminococcaceae、Bacteroidaceae、Enterobacteriaceae、Erysipelotrichaceae、Lachnospiraceae和Porphyromonadaceae。被检测到的细菌在属水平上为78个。Bacteroides是最显著观察到的细菌,在所有样品中OTU的读数范围从1909到22073,它们在鼠乳、奶粉和人乳喂养组中平均OTU丰度分别为14.91%、35.94%和43.24%。通过样品的PCA、NMDS、热图以及VENN图分析,显示鼠乳组含有数量最多相似的细菌物种,奶粉和人乳喂养组细菌的多样性高度相似。奶粉和人乳喂养组的磷酸甘油醛脱氢酶和水通蛋白8的基因表达上升,而氨肽酶A、组蛋白酶F以及蛋白羧基未端水解酶的基因表达明显下降。通过对奶粉和人乳喂养组乳鼠的生长指标、大肠定植的肠道微生物及其代谢产物进行比较,可以推断这种奶粉和人乳对肠道微生物的调控上十分接近。(3)通过对母乳喂养的婴幼儿(6个月)和乳鼠(21d)的肠道微生物组成以及代谢产物进行比较,发现两组样品中微生物基本上都属于常见4个门的分类：变形菌、拟杆菌、厚壁菌和放线菌门,但是两组样品中四种菌门的丰度有一定程度上的区别。变形菌门和放线菌门在婴幼儿中的丰度于乳鼠,而拟杆菌门和厚壁菌的丰度小于乳鼠。两组样品的微生物在科水平(丰度>1%)的差别很大,婴幼儿中有8种,而老鼠中有12种。两组样品在对比丰度大于1%的细菌时,只有Bacteroidaceae和Erysipelotrichaceaee是两组样品中共有的,它在婴幼儿中的丰度稍微大于老鼠中(16.41%和14.9%、1.55%和1.36%),两组样品中的Bacteroides丰度差异不显著(p>0.05),但是婴幼儿中的丰度小于老鼠。而两种益生菌Bidobacterium和Lactobacillus在两组样品中差异极显著(p<0.01)。Lactobacillus在老鼠中的丰度远远大于婴幼儿中,而Bifidobacterium恰好相反。婴幼儿和乳鼠肠道微生物的代谢产物有一定的差别,甘油和丙二酸只在婴幼儿肠道微生物的代谢产物中发现,而β-丙氨酸只在乳鼠肠道微生物的代谢产物中被发现。本研究的创新之处在于：(1)揭示了(3-6个月)母乳喂养和奶粉喂养婴幼儿肠道微生物的异同;(2)用一种低蛋白、高碳水化合物婴幼儿配方奶粉去模拟母乳,并比较了母乳喂养婴幼儿(6个月)和SD乳鼠(21大)肠道微生物以及其代谢产物的异同,为婴幼儿食品的开发提供了动物模型支撑,为以后开发模拟母乳婴幼儿配方奶粉提供了新的思路。