母乳寡糖的研究進展

揭良，蘇米亞，賈宏信，陳文亮，齊曉彥

光明乳業股份有限公司光明乳業研究院，乳業生物技術國家重點實驗室，上海乳業生物工程技術研究中心（上海 200436）

母乳被認為是嬰兒營養的“黃金標準”，是嬰兒唯一的天然食物來源。母乳中特殊的成分適合消化系統和免疫系統都不成熟的嬰兒。它能保護嬰兒免受感染和炎癥，促進其免疫功能的發展和器官的成熟[1]。部分原因是由于母乳中大量寡糖的存在。母乳寡糖（HMOs）占到母乳中碳水化合物的20%，是母乳中第三大固體成分[2]。嬰兒的腸道不能消化HMOs，卻能夠為新生兒提供多重保護作用，如幫助調節腸道微生物群，促進腸道發育，預防致病性感染及刺激免疫系統成熟。HMOs是母乳喂養優越性的重要法寶。對于不能母乳喂養的嬰兒，嬰幼兒配方奶粉則成為嬰幼兒食物營養的重要來源。對于配方奶粉HMOs的母乳化，始終是母乳深入研究的熱點課題。特別是近幾年隨著國外首次實現HMOs的商品化應用，使得HMOs研究成為母乳研究的一大熱點。因此對母乳寡糖的背景知識進行介紹，分析現階段對于HMOs含量和影響因素及功能研究。

1 母乳寡糖的特點

HMOs結構復雜、種類較多，研究證明母乳中存在200多種寡糖，但研究報道較多的是20多種常見HMOs。 HMOs有5種基本單糖單體：D-葡萄糖（Glc）、D-半乳糖（Ga1）、N-乙酰葡萄糖胺（Glc NAc）、L-巖藻糖（Fuc）和唾液酸（Sia）。其聚合方式為在乳糖的基礎上以β-1, 3或β-1, 6鍵連接半乳糖β-1, 3-N-乙酰氨基葡萄糖雙糖（雙糖稱為Lacto-N-biose），形成HMOs的核心結構，在乳糖或者核心結構基礎上可以再延伸進行巖藻糖化或者唾液酸化（圖1）。因此HMOs的類型主要分為3類：中性巖藻糖基化、中性非巖藻糖基化和酸性唾液酸化糖，分布依次為35%～50%，42%～55%和12%～14%，在成熟乳母乳中，HMOs含量在5～15 g/L之間[3]。

2 HMOs的組成及其影響因素

HMOs在不同個體中的分布存在很大差異。因此不同文獻報道的HMOs數量和含量差異較大。如魏遠安等[4]報道來自中國的22位母親中母乳的HMOs，分析22種HMOs的總含量在2.6～12.5 g/L之間。Samuel等[5]研究了歐州7個國家的母親的母乳中的20種HMOs，其總含量在6.7～13.1 g/L之間。表1是文獻報道的常見HMOs含量[6-8]。這些變化除了分析方法外，可能歸因于乳母的孕齡、遺傳、乳母的分泌狀態和哺乳期的影響。

圖1 母乳寡糖的組成單元及聚合規律

表1 母乳中常見HMOs種類和含量

2.1 遺傳因素對于HMOs的影響

母乳中一些最具代表性的HMOs如2’FL、LNFP I和LNFP II具有顯著遺傳差異性，a-1, 2巖藻糖基化HMOs的差異取決于母親巖藻糖基轉移酶基因（FUT2）表達，從而決定分泌體（Se）狀態。分泌型母親的乳汁中含有豐富的2’FL、LNFPI等a-1, 2-巖藻糖化HMOs，而在非分泌性母親的乳汁中FUT2和a-1, 2-巖藻糖化HMOs比較缺乏[9]。因此可以通過血清學檢測或母乳中HMOs模式確定母親的分泌狀態。

2.2 泌乳期對HMOs的影響

HMOs的結構和組成在哺乳過程中各不相同，一項歐洲母乳研究報告稱，泌乳期和遺傳血型一樣，是HMOs變化的最大影響因素之一[5]。總HMOs濃度隨泌乳時間的延長而降低；但有些HMOs則可能增加。對中國乳母產后第3～第202天的母乳樣本中HMOs的一項研究表明，隨著泌乳時間的延長，2’FL水平顯著降低，3’FL水平顯著升高[4]。但也存在一些相反的研究結果。如姚文等[10]檢測上海的51名乳母的母乳中9種低聚糖的變化趨勢，認為2’FL和3’FL隨泌乳期呈上升趨勢。可能是檢測技術手段或人群差異導致的。

2.3 妊娠期對HMOs的影響

關于妊娠期對母乳中HMOs的影響研究較少。Gabrielli等[11]通過對早產兒和足月兒分娩乳母的系列母乳樣本中HMOs的巖藻糖基化和唾液酸化的質譜分析表明，與足月母乳相比，早產兒母乳中LNT含量更豐富，變化也更大，其中分泌性早產兒初乳中HMOs含量最高。國外學者Austin等[12]對25名早產兒和28名足月兒乳母的500份母乳樣本進行分析。大多數HMOs濃度相當，但是a-1, 2-巖藻糖化HMOs在早產兒乳母的母乳中低于足月兒乳母，3’FL在早產兒乳母的母乳中較高。最大的差異出現在產后40周左右，此時足月兒乳母的母乳中HMOs濃度最高。

2.4 其他母體因素對HMOs的影響

乳母的生理狀況（如BMI）和分娩條件（如分娩方式和產次）也可能影響乳母中母乳的糖基化，從而影響HMOs的組成。有限數據表明HMOs與母體因素之間存在相關性，如體重、體重指數（BMI）、胎次和年齡。最新對來自歐盟7個國家的290名健康母乳的一項研究表明，高體重和高BMI的乳母中3’SL和6’SL顯著較低，剖腹產分娩的乳母中，2’FL、3’SL和6’SL濃度低于順產的乳母，初次分娩的乳母的母乳中幾種HMOs（3’FL、6’SL、LNFP-II、LNFP-V）濃度較低，而其他HMOs（如DSLNT、LNnT）濃度較高[5]。

3 HMOs的功能

對HMOs的功效研究一直是HMOs研究的熱點之一，研究報道HMOs的有益作用包括腸道微生物群的調節，對病原體的抗黏附作用，以及免疫系統發展。

3.1 調節腸道菌群

嬰兒腸道菌群定植在分娩前就已開始，并且持續至出生后最初2～3年，對于嬰兒的胃腸道、代謝、神經及免疫發育均具有至關重要的作用[13]。母乳喂養與配方奶喂養嬰兒的腸道菌群存在差異[14]，究其原因，部分是由于母乳中含有高濃度HMOs，而嬰兒配方中卻缺少HMOs[14]。一些體外研究表明，HMOs能促進某些益細菌的生長，抑制致病菌的生長。由于大多數HMOs不被人體的胃酸破壞，不被消化酶分解，能直接達到大腸，從而被某些細菌發酵利用，產生短鏈脂肪酸，形成酸性環境，有利于腸道益生菌的生長。此外，HMOs作為黏膜表面條件致病菌的誘餌受體，減少病原體而發揮作用。但不是所用HMOs能被所有雙歧桿菌利用。在母乳喂養嬰兒腸道菌群中，通常以雙歧桿菌類為主，尤其是長雙歧桿菌的富集[15]。經基因組測序發現，長雙歧桿菌的獨特性在于其擁有所有能將完整的HMOs轉運至細胞內所需的低聚糖轉運蛋白和酶，并在細胞內對其進行分解[16]。而其他雙歧桿菌和類桿菌擁有的酶可分解細胞外膜上的HMOs，并將其產物轉運至細胞內進行代謝[17]。如果HMOs在細胞外被水解，那么其他細菌就可以利用這些糖類化合物，此即交叉喂養。有證據表明，與配方奶喂養的嬰兒相比，母乳喂養的嬰兒含有更多的雙歧桿菌。嬰兒喂食添加2’FL和LNnT的配方奶粉時，與未添加益生菌的配方奶粉相比，會產生一種獨特的糞便細菌譜，與母乳喂養的嬰兒更相似。

3.2 抗菌黏劑

母乳可以保護嬰兒免受腸道和其他病原體的侵害，原因之一在于母乳中大量存在HMOs。HMOs通過增強腸道屏障功能來改善宿主的防御機制。如作為抗菌劑直接減少微生物感染，并通過向非致病性微生物提供競爭優勢，間接控制病原體。HMOs可能模仿病毒受體的結構，并阻止對目標細胞粘附，從而防止感染[18]。

3.3 免疫調節劑

HMOs的一個重要特性是免疫調節。HMOs直接調控腸道細胞的基因表達，導致細胞表面聚糖表達改變和其他細胞反應[19]。HMOs調節淋巴細胞細胞因子的產生，使TH1/TH2反應更加平衡。母乳喂養的嬰兒和實驗配方添加2’FL的嬰兒的血漿炎癥細胞因子濃度明顯低于對照配方添加低聚半乳糖的嬰兒。補充2’FL的配方奶粉喂養的嬰兒血漿炎癥細胞因子水平較低，并與母乳喂養的參照組相似[20]。

4 母乳寡糖的安全性

針對健康足月嬰兒的一項隨機對照研究表明，添加2-FL的配方奶粉耐受性良好，且2-FL吸收曲線與母乳喂養的嬰兒相似。從出生到4個月大，嬰兒的體重、身高和頭圍發情期沒有顯著差異[21]。另一項對健康嬰兒的隨機對照試驗表明，含有2-FL和LNnT的配方奶粉安全、耐受性好，支持適當年齡的正常生長[22]。國內外行業領先的奶粉企業意識到HMOs對嬰兒的重要性及安全性，并不斷加強對這一重要成分的研究與探索，而且一些具有強大科研實力的國外企業已經推出相關產品。

5 結語

HMOs是當代新生兒營養領域的一大熱點，因為它們構成母乳對嬰幼兒免疫保護的一個主要組成部分。臨床研究進展認為，補充提供HMOs對不能母乳喂養的新生兒是一個有吸引力的選擇。隨著分析技術和生產水平進步，母乳低聚糖的研究取得長足發展，并在過去幾年得到較大突破，特別是對于HMOs的安全性和功能。但仍有許多關鍵問題需要回答。如HMOs的特別選擇，哪些是特定的HMOs，具體的量是多少，應該使用多長時間。中國母乳研究領域母乳寡糖數據有限，有必要提供新的和全面的數據。更深刻地認識中國母乳的特點及其對嬰幼兒健康的影響。在未來，可通過了解母親HMOs相關的基因型及乳母狀自身狀態因素來預測母乳中HMOs種類和含量，為母嬰的個體化營養提供參考。