母乳中生物活性成分的研究進展

孟壽東，孫群英

（川北醫學院附屬醫院兒科，四川 南充 637000）

0 引言

世界衛生組織建議所有嬰兒都應純母乳喂養至六個月，并建議繼續母乳喂養兩年或更長時間，然而這項建議在許多國家都沒有得到滿足[1]。母乳是一種活的生物物質，具有多種活性成分，如：活性蛋白、乳脂肪球、寡聚糖、生長因子、細胞因子、細胞及益生菌等。這些物質不僅對嬰兒神經發育、胃腸功能成熟、疾病預防有短期好處，且對嬰兒降低過敏性疾病、肥胖及Ⅱ型糖尿病風險有長期益處。本文擬對近年來發現的母乳中主要生物活性成分及其功能進行闡述。

1 活性蛋白類

母乳中含有 400 多種不同的蛋白質，其中具有生物活性的蛋白質包括免疫球蛋白、溶菌酶、乳鐵蛋白、觸蛋白、乳過氧化物酶和α-乳清蛋白等，它們在初乳中含量豐富，并且能以完整或部分水解的形式幫助嬰兒抵抗細菌和病毒。

1.1 免疫球蛋白

母乳有助于嬰兒的免疫發育，在免疫因素中，免疫球蛋白 (Ig) 是研究最多的，嬰兒出生時免疫系統不成熟，他們依賴于母乳中的抗體來抵御病原體。在人乳中，主要是分泌型 IgA（占所有免疫球蛋白的 80%-90%）以及 IgM 和 IgG。近年來許多文獻報道了對IgA 的研究，但對其他 Ig 的研究卻相對較少[2]。

免疫球蛋白主要功能有：1）免疫排斥和減輕NEC 的發生：sIgA 是機體特異性免疫防御的第一道防線，可與病原微生物、毒素、病毒和其他抗原物質（如脂多糖 (LPS)）結合，防止粘附和滲透到上皮細胞中，從而不會引發在生命早期有害的炎癥反應。這種現象被稱為免疫排斥[3]。Gopalakrishna[4]等人最近的一項研究表明，與配方奶喂養的嬰兒相比，母乳喂養的嬰兒腸道中與細菌結合的 IgA 百分比更高，同時早產兒腸道中與細菌結合的 IgA 百分比較高與新生兒壞死性小腸結腸炎（NEC）發生率較低有關。因此，IgA 與細菌的結合可能對NEC 起保護作用。2）減少過敏性疾病的發生：sIgA 的免疫排斥功能及IgG 對IgE 的抑制可減少過敏性疾病的發生。

1.2 溶菌酶

溶菌酶是一種活性酶，對機體的防御至關重要，在母乳中它的濃度很高，比牛乳高 3000 多倍，且隨著哺乳期的延長，溶菌酶的濃度逐漸增加。

溶菌酶主要功能有：1）殺菌作用：能夠通過水解N- 乙酰胞壁酸和 2- 乙酰氨基-2- 脫氧- 的β-1,4 鍵來降解革蘭氏陽性菌的細胞壁來殺死革蘭陽性菌，與乳鐵蛋白結合殺死革蘭氏陰性菌[5]。有研究表明，在雞飼料中添加重組人溶菌酶可以作為一種天然抗生素[6]，也有研究顯示，它還具有一定的抗病毒活性[7]，在體外可抑制HIV 的生長；2）增加免疫反應：溶菌酶在免疫反應過程中具有輔助作用（溶菌酶的佐劑作用），如溶菌酶對雙枝桿菌屬細菌的細胞壁的肽聚糖水解，即所謂的胞壁酰二肽，這種二肽增強了抗感染作用，導致抗原呈遞細胞的活化和T 淋巴細胞增加，從而增加免疫反應[8]。

1.3 乳鐵蛋白

乳鐵蛋白 (Lf) 是一種多功能鐵結合糖蛋白，屬于轉鐵蛋白家族，在母乳中具有特別高的濃度，牛乳中的 Lf (bLf) 是人類醫學中使用的主要 Lf，因為它易于獲得，因此已被美國食品和藥物管理局指定為公認安全 (GRAS) 的食品添加劑，bLf 是一種理想的營養產品，無論是經濟性還是攝入后耐受性。許多研究表明Lb 具有重要意義：如抗貧血、抗菌、抗炎、抗氧化、免疫調節及抗癌活性等[9,10]。

1.4 其他活性蛋白

1）觸蛋白：可通過與細菌緊密結合和抑制細菌中的維生素生成來抑制細菌生長；2）α-乳清蛋白：其對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、白色念珠菌等均具有抗菌活性；3）乳過氧化物酶：乳過氧化物酶在過氧化氫的存在下，催化硫氰酸鹽（唾液的一部分）氧化，形成次硫氰酸鹽，可殺死革蘭氏陽性菌及革蘭氏陰性菌[11]，因此，母乳中的乳過氧化物酶可能有助于防御口腔和上消化道中已經存在的感染。

2 脂類

母乳中的脂質以乳脂肪球的形式存在，脂肪球的膜由獨特的三層結構組成，這些層，也稱為乳脂肪球膜 (MFGM)， 其中含有70%的蛋白質、25%的磷脂和5%的腦苷脂/膽固醇，這些成分具有生物活性且對嬰兒健康具有重要意義[12]。

乳脂肪球的主要功能[13]：1）可促進神經功能發育：MFGM 中的許多成分如鞘磷脂、膽堿、神經節苷脂等可促進神經發育；2）降低新生兒感染風險：MFGM 中的各種成分可減輕病原體對腸上皮的粘附（誘餌效應）及直接殺菌作用；3）可調節腸道微生物群。

3 碳水化合物

母乳中含有大量不同的碳水化合物，其中母乳寡聚糖 (HMO) 是母乳中非常重要且有益的成分，HMO 是一組復雜的糖，在人乳中含量豐富且獨一無二，初乳中的寡聚糖濃度很高，然而目前在嬰兒配方奶粉中卻不存在，配方奶粉中主要添加了低聚半乳糖 (GOS) 和低聚果糖 (FOS) 或菊粉的混合物，這些化合物主要模仿母乳中的HMO[14]。

寡聚糖的主要功能：1）益生元功能：寡聚糖具有抵抗胃酸、宿主酶的水解和胃腸道吸收的優點，能夠以較高濃度到達遠端小腸和結腸，并成為益生菌（如雙歧桿菌）的代謝底物，從而促進益生菌的生長，并且抑制病原菌的生長[15]；2）直接抗感染活性：HMO 可以模擬病毒受體的結構并阻止與靶細胞的粘附，從而防止感染；如抗輪狀病毒、諾如病毒、流感病毒和人類免疫缺陷病毒等[16]；3）免疫調節：HMO 可通過介導嬰兒腸道微生物群組成或影響腸上皮細胞而間接影響嬰兒的免疫調節，也可以局部作用于粘膜相關淋巴組織細胞或重吸收到達體循環促進淋巴細胞成熟而直接影響嬰兒的免疫調節[17]。

4 生長因子

母乳中含有多種生長因子，如：表皮生長因子（EGF）、神經生長因子（NGF）、胰島素樣生長因子（IGF）、血管內皮生長因子（VEGF）等。他們對嬰兒多個器官的生長、成熟和完整性發揮重要作用，特別是對腸道、脈管系統、內分泌系統及神經系統等具有重要影響。

4.1 表皮生長因子

EGF 對胃酸和消化酶具有相對抵抗力，能夠由胃進入腸道，從而刺激腸上皮細胞增加 DNA 的合成、細胞的分裂、水和葡萄糖的吸收以及蛋白質的合成，腸粘膜的成熟和修復至關重要。肝素結合生長因子(HB-EGF)是EGF 家族的一員，是壞死性小腸結腸炎和缺氧、缺血再灌注損傷后修復的主要生長因子[18]。

4.2 神經生長因子

腦源性神經營養因子 (BDNF)是目前哺乳動物大腦中含量最多、研究最廣的神經生長因子之一，與神經膠質細胞衍生的神經營養因子 (GDNF)和S100B 蛋白一起，在神經系統的發育和維持以及神經元存活和增殖中發揮著關鍵作用，且在新生兒腸道的發育和成熟中也有重要的參與[19]。此外有研究表明BDNF 對帕金森病、抑郁癥及神經變性等疾病有一定的積極作用[20]。

4.3 胰島素樣生長因子

母乳中含有IGF-Ⅰ、IGF-Ⅱ 以及IGF 結合蛋白和 IGF 特異性蛋白酶，其中IGF-Ⅰ 可導致組織生長增加并減輕腸萎縮，也在腸細胞因氧化應激受損后的存活中發揮作用，從而保護腸黏膜。母乳喂養嬰兒在血清中具有相對較高的 IGF-Ⅰ，IGF-Ⅰ可以以生物活性形式被腸道吸收，并運輸到血液中，從而刺激紅細胞生成并增加血細胞比容[21]。許多研究表明，IGF 還可以減少因早產導致的支氣管肺發育不良（BPD）、壞死性小腸結腸炎（NEC）及大腦發育不良等并發癥。

4.4 血管內皮生長因子

VEGF 可介導血管形成，但在早產兒中，相對高濃度氧療會抑制其表達，從而中斷視網膜血管的生長，因此支氣管肺發育不成熟引起的高濃度氧療會導致視網膜組織對氧化損傷的易感性和早產兒視網膜病變（ROP）的發展[22]，初乳中VEGF 濃度最高，因此母乳喂養有助于減輕新生兒的 ROP負擔。

5 細胞因子

細胞因子是多功能肽類，通過與特定細胞受體結合并以自分泌或旁分泌方式起作用，在機體內運作并協調免疫系統的發展和功能。母乳中含有豐富的細胞因子，根據它們在炎癥反應中的作用，細胞因子可分減少炎癥的抗炎細胞因子和促進炎癥、防止感染的促炎細胞因子和。

5.1 抗炎細胞因子

母乳中發現的抗炎細胞因子主要包括轉化生長因子-β (TGF-β)、白細胞介素 7 (IL-7) 和 IL-10。其中 TGF-β 含量最為豐富，它可以抑制新生兒T 淋巴細胞的活性,從而實現口腔和腸道耐受[23];還可以通過控制所涉及的炎癥過程來減少特應性致敏風險[24];還可以調節分泌性免疫球蛋白 A (IgA)的產生，從而賦予嬰兒被動免疫保護。IL-7 可以通過腸道屏障并促進胸腺和T 淋巴細胞的發育[25]。

5.2 促炎細胞因子

母乳中也發現許多促炎細胞因子，如TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8 和IFN-γ 等，與抗炎細胞因子相比，大多數促炎細胞因子的濃度較低，人乳中的炎性細胞因子的作用仍在研究中，但已發現它們可參與中性粒細胞的募集、促進腸道發育，并且 IL-8 可能有助于防止TNFα 介導的損傷；IL-1β 是炎癥反應的介質，參與細胞增殖、分化和凋亡，據報道，人乳中 IL-1β 的水平越高，對嬰兒濕疹的保護作用就越大[26]；IFN-γ 可改善Th1 炎癥反應，同時消除Th2 過敏反應，與非過敏母親相比，過敏母親的初乳含有較少的IFN-γ，但含有較多的Th2、IL-4 和IL-13[27]。

6 細胞

人乳中含有多種細胞，包括免疫細胞（巨噬細胞、T 細胞、淋巴細胞）和干細胞。這些細胞提供了嬰兒針對病原體的廣泛而強大的保護，同時也刺激了嬰兒自身免疫系統的發育。

6.1 免疫細胞

在 1960 年代后期，研究表明初乳富含大量白細胞 ，被認為是最豐富的母乳細胞，在泌乳早期，母乳喂養的嬰兒每天可能消耗多達 1010 個白細胞。母乳中的白細胞通過吞噬作用直接對抗病原體、產生生物活性成分、協助新生兒免疫系統的發育或改變嬰兒消化道的微環境，從而為嬰兒提供主動免疫[28]。母乳中的白細胞還可通過嬰兒的消化道后存活下來，然后從胃腸道轉移到血液和遠處部位，包括淋巴結、脾臟和肝臟，從而增強免疫保護。

6.2 干細胞

最近的數據表明，母乳中高達6%的細胞是干細胞，從母乳中分離出的間充質干細胞可能重新編程分化為多種其他類型細胞。侯賽尼[29]等人研究證明母乳干細胞在體外暴露于神經源性刺激，可導致分化為三種神經系細胞：神經元、少突膠質細胞和星形膠質細胞。此外，使用動物模型進行的實驗研究[30]表明，母乳中存在的干細胞可以通過胃腸道嬰兒吸收并到達全身血流，從而到達一些靶器官，如中樞神經系統、胸腺、胰腺、脾臟和腎臟，在那里它們可整合并分化為功能細胞。

7 激素

母乳含有多種激素，包括瘦素、生長素釋放肽、IGF-1、脂聯素、胰島素等，它們參與嬰兒生長發育的調節。最新研究顯示，這些激素不僅可調節嬰兒的生長發育，并且可能導致肥胖和糖尿病在兒童和成人的發生風險降低[31]。Juan[32]等人一項出生到6 歲前瞻性研究顯示，母乳喂養時間持續越長，與兒童肥胖發生率成負相關。

8 益生菌

母乳中含有200 多種細菌，有助于新生兒胃腸道微生物的定植和嬰兒微生物群發育的調節，母乳中最常見的細菌種類是鏈球菌和葡萄球菌，其次是雙歧桿菌，乳酸桿菌，腸球菌和腸桿菌科等。Pannaraj 等人[33]最近的一項縱向研究表明，純母乳喂養嬰兒糞便中的細菌成分與母乳中的細菌成分重疊約 28%，與母親乳暈皮膚的細菌成分重疊約10%。B?ckhed 等人[34]最近的一項研究表明，強調配方喂養的嬰兒其腸道微生物群比母乳喂養的嬰兒更富含梭狀桿菌，母乳喂養的腸道微生物群中存在更多的雙歧桿菌和乳桿菌。最近的研究強調，與接受剖宮產的母親相比，自然分娩的母親的母乳微生物群組成具有更高的細菌多樣性和豐富度[35]。

近年來益生菌與多種疾病（如肥胖、心血管疾病、成人腦卒中、多發性硬化癥等）之間的關聯已得到充分證明。此外，益生菌也影響過敏反應的免疫調節作用，過敏兒童的腸道益生菌在組成和多樣性方面與非過敏兒童不同[36]；一項臨床試驗報告了在懷孕和哺乳期間使用鼠李糖乳桿菌可降低嬰兒過敏風險[37]。此外益生菌對急性感染性腹瀉、抗生素相關性腹瀉、腸道易激綜合征、便秘、腸道外感染等疾病均有預防作用。

綜上所訴，母乳中含有多種活性物質，對嬰兒特別是早產兒的生長發育具有重大意義，盡管近年來對母乳成分及優點已有大量研究，但仍有大量新的活性物質尚未發現，且對于某些物質的作用機制尚未明確，有待進一步深入研究。