顶刊云筛 | Science发文揭示母乳天然成分塑造新生儿免疫发育的分子机制

2026年6月18日,芝加哥大学Erika C. Claud、Chuan He、Jing Chen团队在国际顶级期刊Science发表题为Maternal trans-vaccenic acid shapes neonatal T cell development and early-life immune imprinting的研究论文,揭示了母乳中一种天然脂肪酸通过明确分子通路定向调控新生儿免疫系统并产生长期免疫印记的全过程。本文系我院浙江省现代中医药概念验证云平台筛选挖掘的最新科研成果,对推动现代中医药成果转化有一定指导价值。

研究背景与科学问题

早期营养暴露如何影响生命全程的生理机能与疾病风险,是发育免疫学的核心命题之一。母乳被广泛认为是一个复杂的生物系统,其成分受母体饮食影响,含有多种免疫调节因子。然而,由于母乳成分的复杂性,相关机制研究长期面临挑战——人们普遍将母乳的健康益处归因于多种成分的协同作用,尚不明确单一膳食分子是否足以独立调控新生儿的免疫发育并产生持久影响。

值得注意的是,反式异油酸(trans-vaccenic acid, TVA)是母乳中含量最丰富的天然反式脂肪酸。TVA不能由人体合成,完全来源于母体饮食(主要来自乳制品和牛羊肉等反刍动物性食品)。该团队此前在Nature(2023)已报道膳食TVA可增强成年小鼠CD8⁺效应T细胞功能及抗肿瘤免疫。在此基础之上,本研究追问了一个更根本的问题:母体来源的TVA能否通过哺乳影响新生儿的免疫发育?


核心发现与创新成果

研究团队获得了以下关键发现:

第一,TVA通过母乳从母体传递至子代。给哺乳期母鼠喂食TVA富集饲料后,TVA在母乳中积累并有效传递至幼崽体内,使幼崽循环TVA水平明显升高,而不影响体重增长。

第二,TVA促进新生儿免疫系统发育。经TVA母乳喂养的幼崽表现出免疫器官增大和naïve CD4⁺ T细胞的显著扩增,而naïve CD4⁺ T细胞是适应性免疫的基础细胞群体。

第三,完整的分子机制链条被阐明。多组学分析揭示——TVA通过使细胞表面受体GPR43失活,触发cAMP-PKA信号级联,进而增强基因组架构蛋白CTCF的活性。这一过程不依赖经典的CREB途径,而是通过CTCF与转录因子TBX21协同作用,将新生儿免疫从Th2偏向态重定向为Th1免疫方向。

第四,功能性免疫保护得到验证。经TVA母乳喂养的幼崽在甲型流感病毒和沙门氏菌感染模型中表现出更高的存活率、更低的病原负荷和更快的T细胞应答。值得注意的是,仅哺乳期暴露即足以产生保护效应;产前单独暴露无类似效果。

第五,"免疫印记"持续至成年。新生儿期通过母乳接触TVA产生的抗病毒免疫增强效应,在断奶后仍持续存在至成年期。而成年期才接触TVA则不产生类似的持久效应。这说明存在一个生命早期的免疫发育关键窗口期,在此期间接受的营养信号可产生长期影响。

第六,人类数据的初步验证。在人类脐带血来源的naïve CD4⁺T细胞中,TVA处理产生了与小鼠类似的Th1促进效应。在早产儿队列中,循环TVA水平与T细胞扩增和Th1免疫标志物呈正相关;母乳TVA水平较高的母亲,其早产儿发生支气管肺发育不良(BPD)的比例更低。


研究方法与创新之处

研究方法学层面,该研究具有以下几个特点:

基因敲除验证因果性:通过GPR43敲除小鼠模型,证实TVA的所有免疫促进效应完全依赖于GPR43受体,完成了从"表型关联"到"机制因果"的证明链条。

多组学整合解析分子通路:综合运用转录组学、表观基因组学和蛋白质组学,系统描绘了TVA处理前后naïve CD4⁺T细胞的分子全景变化,定位了cAMP-PKA-CTCF-TBX21这一核心信号轴。

跨物种验证:从小鼠体内模型到人类脐带血体外实验,再到早产儿临床样本的观察性数据,形成了从模式动物到人类的多层次证据体系。

感染模型的功能性验证:不仅测量了免疫表型变化,还通过流感病毒和沙门氏菌两种不同类别的病原体感染模型,直接评估了免疫保护的生理学意义。


学术价值与转化意义

学术层面:该研究首次证明单一膳食分子可以通过母乳传递独立地指导新生儿免疫系统发育并产生持久免疫印记。这突破了"母乳益处归因于多成分协同"的既有认知框架,为营养免疫学领域提供了"一个分子、一个受体、一条通路、一种表型"的清晰范式。

需要特别说明的是,TVA属于天然反式脂肪酸,与工业氢化加工产生的反式脂肪酸有本质区别。流行病学研究显示,天然反式脂肪酸与较低的心血管疾病风险相关,不应将其与工业反式脂肪混为一谈。

转化层面,论文本身为以下方向提供了科学基础:

1.母婴营养干预:TVA作为天然存在于反刍动物性食品中的脂肪酸,在流行病学研究中与较低的心血管疾病风险相关,且不同于工业来源的反式脂肪酸。论文提出,优化母体哺乳期饮食中的TVA含量,或探索在婴儿配方食品中添加TVA,可能是提升婴儿免疫健康的一种策略。

2.早产儿并发症预防:母乳TVA水平与早产儿BPD发生率负相关的人体数据,为开发针对早产儿的专用营养支持方案提供了方向。


我院概念验证云平台对该成果进行了初步研判,认为该研究在创新性与成熟度、应用场景清晰度、中医药关联度三方面表现良好:


创新度与成熟度

文章提出的“单一膳食分子(TVA)通过母乳喂养即可塑造新生儿T细胞发育和长期免疫印迹”这一技术路线具有高度的创新性,并直接回应了一个重大的产业痛点——如何通过精准营养干预来增强婴儿免疫力。论文通过小鼠模型和部分人类样本验证了这条分子通路的可行性。虽然仍在基础科研阶段,但其技术路线有明确的可工程化方向(例如:优化孕期/哺乳期饮食、开发TVA强化婴儿配方奶粉)。

应用场景清晰度

应用场景非常清晰,即“母婴营养领域”,具体包括:优化孕期和哺乳期母亲的饮食(指向“增强免疫力”和“科学验证”需求)、开发新型婴儿配方奶粉添加剂(满足“精准化、个性化”营养趋势)、以及可能用于预防早产儿支气管肺发育不良(BPD)等并发症。文章提供了详实的小鼠体内外实验数据,包括免疫细胞表型、分子通路、感染模型、长期免疫印记等,并在人类早产儿中提供了相关性数据,初步证明了其临床转化潜力。

中医药关联度

从中医药视角来看,该研究为天然产物活性成分的靶点发现提供了可借鉴的思路。GPR43是一个经过顶刊验证的、可被小分子天然产物调控的免疫关键靶点,为发现具有类似免疫调节功能的药食同源成分提供线索。TVA-GPR43-cAMP-PKA-CTCF这一信号通路上的多个节点,理论上也可能被其他天然小分子调控,这为中药活性成分的机制研究提供了新的切入点。

Science原文链接:DOI: 10.1126/science.aea4041


# 关于浙江省现代中医药概念验证云平台

平台由浙江中医药大学富阳研究院建设运营,为高校院所前沿科研成果提供技术评估、靶点入库转化可行性分析和市场化验证等专业服务。


Copyright © 2024 浙江中医药大学富阳研究院  浙ICP备05040830号-1  浙公网安备 33010802003603号  技术支持:亿校云

地址:杭州市富阳区银湖街道富闲路222号

校办电话: 0571-86633177 传真:0571-86613500

浙ICP备05040830号-1   浙公网安备 33010802003603号

Copyright © 2024 浙江中医药大学富阳研究院