母乳低聚糖對人體保護作用的研究進(jìn)展

梁 宸，齊 悅，陳 龍，盧宇喆，吳高峰

（上海紐貝滋營養(yǎng)乳品有限公司，上海 200000）

母乳被認(rèn)為是嬰兒出生6 個月內(nèi)最佳的營養(yǎng)來源，相關(guān)研究表明，母乳喂養(yǎng)有助于嬰兒獲取營養(yǎng)、增強免疫力，還有利于降低成年后患糖尿病、高血壓、肥胖的風(fēng)險[1-2]。由于乳母個體乳汁有差異或受工作的影響，母乳哺育得不到充分保證。因此，需設(shè)計與母乳接近的配方奶粉來滿足嬰幼兒的營養(yǎng)需要。

母乳低聚糖（Human Milk Oligosaccharides，HMOs）是母乳中特有的物質(zhì)，其含量僅次于乳糖和脂肪。HMOs 含量受到多種因素的影響，如基因、哺乳階段、地域及人種等，其中最主要的影響因素是乳母基因型及哺乳階段[3]。乳母生產(chǎn)后3 d 內(nèi)，母乳中的HMOs 含量可超過20 g·L-1，而半個月后成熟乳中的含量約為10 ～15 g·L-1[4]。

研究發(fā)現(xiàn)HMOs 在調(diào)節(jié)嬰兒腸道菌群[5]、預(yù)防小腸結(jié)腸炎[6]、增強免疫[7]及認(rèn)知學(xué)習(xí)[8]等方面發(fā)揮著重要作用。HMOs 主要是由葡萄糖、唾液酸、巖藻糖、N-乙酰葡糖胺及半乳糖5 種核心單體結(jié)構(gòu)組成。不同HMOs 結(jié)構(gòu)上會出現(xiàn)不同巖藻糖化和唾液酸化，因此可將母乳中的HMOs 分為中性巖藻糖基化HMOs、酸性唾液酸化HMOs、中性非巖藻糖基化HMOs[9]。其中，中性巖藻糖基化HMOs 被認(rèn)為是成熟母乳中含量最高的HMOs，包括2'-巖藻基乳糖（2'-Fucosyllactose，2'-FL）、3'-巖藻基乳糖（3'-Fucosyllactose，3'-FL）等[10]。

相關(guān)研究預(yù)測人類母乳中的HMOs 種類超過千種，這主要是因為組成單體的分子結(jié)構(gòu)和空間構(gòu)型不同[11]。目前已被報道的HMOs 超過200 種[12]，研究較多的有2'-巖藻糖基乳糖、3'-巖藻糖基乳糖、乳糖-N- 新四糖（Lacto-N-neotetraose，LNnT）、乳糖-N-四糖（Lacto-N-tetraose，LNT）、6'-唾液酸乳糖（6'-Sialyllactose，6'-SL）和3'-唾液酸乳糖（3'-Sialyllactose，3'-SL）等[13]。目前美國食品藥品管理局和歐洲食品安全局已經(jīng)批準(zhǔn)了2'-FL、LNnT、LNT、3'-唾液酸乳糖鈉鹽和6'-唾液酸乳糖鈉鹽等作為新型食品原料，這些成分均可應(yīng)用于嬰幼兒奶粉和食品補充劑[14]。2016 年以來，我國衛(wèi)健委發(fā)布8次將2'-FL、LNnT作為營養(yǎng)強化劑使用的受理信息；國家食品安全風(fēng)險評估中心共發(fā)布5 次關(guān)于2'-FL、LNnT 的征求意見。2023 年，中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會發(fā)布了母乳低聚糖的科學(xué)共識，意在進(jìn)一步推進(jìn)HMOs 產(chǎn)業(yè)的升級、發(fā)展以及HMOs 在我國食品行業(yè)中的合法使用[15]。

目前，配方奶粉中使用的低聚半乳糖和低聚果糖實質(zhì)上是模擬HMOs，但二者均為直鏈結(jié)構(gòu)且組成單體也較為單一，無法全部實現(xiàn)眾多種類的HMOs功能[16]。對于無法得到母乳喂養(yǎng)的嬰兒，食用含有HMOs 的配方奶粉具有多重營養(yǎng)保護意義，因此本文對HMOs 在人體保護作用方面的研究進(jìn)行綜述，為HMOs 在嬰幼兒配方奶粉的應(yīng)用提供一定的參考。

1 HMOs 對人體的保護作用

1.1 預(yù)防腸道疾病

壞死性小腸結(jié)腸炎（Necrotizing Enterocolitis，NEC）是對早產(chǎn)兒健康具有嚴(yán)重威脅的一種腸道疾病，死亡率高達(dá)30%，癥狀為腸缺血、壞死[17]。NEC 的致病機制尚不清晰，腸道微生物失調(diào)、細(xì)菌大量繁殖和腸道炎癥都被認(rèn)為與其有關(guān)[18]。研究發(fā)現(xiàn)HMOs 對NEC 具有一定的預(yù)防和干預(yù)作用。WEJRYD 等[19]通過高效液相色譜法研究了NEC 患兒和健康嬰兒的乳母乳汁中HMOs 種類和含量的不同，發(fā)現(xiàn)同期內(nèi)NEC 患兒乳母乳汁中的HMOs 種類和含量較低。AUTRAN 等[20]研究了HMOs 中的二唾液酸乳糖-N-四糖（Disialy-Lacto-N-tetraose，DSLNT）與NEC 發(fā)病率的關(guān)系，邏輯回歸和方程分析發(fā)現(xiàn)NEC 患兒乳母和健康嬰兒乳母的乳汁中DSLNT 的含量存在差異，前者含量明顯偏低，因此推測單純母乳喂養(yǎng)的嬰兒，母乳中DSLNT 含量低可能會增大嬰兒患NEC 的風(fēng)險。GOOD 等[21]通過16S 核糖體RNA 擴增子序列分析發(fā)現(xiàn)2'-FL 能夠增強內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelial Nitric Oxide Synthase，eNOS）表達(dá)來增強腸灌注從而預(yù)防NEC，實驗也觀察了NEC 小鼠及eNOS 缺陷NEC 小鼠喂養(yǎng)2'-FL 的情況，發(fā)現(xiàn)NEC 小鼠腸道內(nèi)的促炎標(biāo)志物減少、小腸黏膜結(jié)構(gòu)得到保護，而eNOS 缺陷NEC小鼠出現(xiàn)小腸缺血、炎癥、腸黏膜結(jié)構(gòu)損壞的現(xiàn)象。NIEKERK 等[22]的研究也發(fā)現(xiàn)與食用嬰兒配方奶粉的嬰兒相比，食用母乳的嬰兒NEC 發(fā)病率降低，母乳喂養(yǎng)有利于早產(chǎn)兒的腸道健康。

1.2 抗病毒、抑菌

HMOs 具有抗病毒的作用，在一些由病毒、細(xì)菌引起的感染中，病原體會黏附在上皮細(xì)胞表面聚糖上，一些唾液酸化和巖藻糖基化的HMOs 與上皮細(xì)胞的聚糖具有類似結(jié)構(gòu)，能與病原體結(jié)合，防止病原體在宿主體內(nèi)定植[23]。LIN 等[24]發(fā)現(xiàn)特定的非唾液酸化HMOs 對無乳鏈球菌具有抑菌活性，無乳鏈球菌以非唾液酸化的HMOs 為碳源，HMOs 進(jìn)入體內(nèi)后能修飾無乳鏈球菌的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而抑制其增殖。2'-FL 能抑制空腸彎曲菌和腸道的結(jié)合，YU 等[25]利用人體外上皮細(xì)胞（HEp-2、HT-29）和小鼠感染模型研究HMOs 對空腸彎曲菌的抑制現(xiàn)象，細(xì)胞實驗發(fā)現(xiàn)，2'-FL 可抑制80%的空腸彎曲菌侵襲（p＜0.05），抑制60%～70%黏膜促炎信號白介素（Interleukin，IL）-8 的釋放，抑制80%～90% IL-1β 的釋放，抑制50%巨噬細(xì)胞炎癥蛋白2 的釋放（p＜0.05）；而小鼠感染模型發(fā)現(xiàn)，小鼠攝入2'-FL 后，空腸彎曲菌定植減少80%，體重減輕5%，腸道炎癥組織學(xué)特征減少50%～70%，急性期黏膜免疫應(yīng)答炎癥信號分子誘導(dǎo)減少50%～60%（p＜0.05）。

1.3 調(diào)節(jié)腸道菌群

HMOs 能發(fā)揮益生元的作用被腸道微生物吸收利用，使腸道菌群發(fā)生改變[26]。由于人的胃腸道中沒有酶解HMOs 的特定酶，絕大部分的HMOs 可以到達(dá)結(jié)腸，成為腸道微生物的碳源，被其選擇性利用[27]。例如，一些兩歧雙歧桿菌，因具有巖藻糖糖苷酶基因，能在胞內(nèi)形成糖苷酶通過ABS 轉(zhuǎn)運蛋白將巖藻糖運輸?shù)桨麅?nèi)進(jìn)行水解[28]。HMOs 被微生物代謝的同時也為機體提供了營養(yǎng)物質(zhì)，研究表明，2'-FL、3'-FL、LNnT 能被腸道中的雙歧桿菌和擬桿菌利用，這些益生菌能代謝產(chǎn)生維生素C、B 族維生素、氨基酸等物質(zhì)，有益于嬰幼兒的生長發(fā)育[29]。當(dāng)人體內(nèi)雙歧桿菌占優(yōu)勢時，能抑制有害菌的代謝活動，減少胺類、酚類、吲哚等有害物質(zhì)的產(chǎn)生。此外，HMOs 被微生物利用后，能產(chǎn)生短鏈脂肪酸（Short-Chain Fatty Acid，SCFA），SCFA 可使腸內(nèi)環(huán)境的pH 值變低，抑制病原菌的繁殖，保護了嬰兒的腸道健康。相關(guān)研究表明SCFA 除了有助于腸上皮細(xì)胞成熟之外，SCFA 的正常分泌可能還有助于預(yù)防嬰兒出現(xiàn)過敏、哮喘現(xiàn)象[30-31]。

1.4 調(diào)節(jié)免疫

HMOs 參與人體的免疫調(diào)節(jié)，純母乳喂養(yǎng)的嬰兒患哮喘、過敏、腸炎等疾病的概率遠(yuǎn)低于配方奶粉喂養(yǎng)的嬰兒，其原因可能與母乳中的HMOs 成分有關(guān)[32]。HMOs 參與免疫調(diào)節(jié)的作用機制呈多樣化的特點。AZAGRA 等[33]通過小鼠模型研究了飼喂2'-FL 對腸道免疫系統(tǒng)的影響，發(fā)現(xiàn)飼喂2'-FL 的小鼠在第16 天時血漿中的免疫球蛋白IgG 和IgA 升高，腸系膜淋巴結(jié)T 細(xì)胞亞群增多。HE 等[34]研究發(fā)現(xiàn)，HMOs 具有干預(yù)微生物受體的作用，2'-FL 能通過干預(yù)Toll 樣受體4 受體信號通過，從而發(fā)揮抗炎作用。EIWEGGER[35]將臍帶血單核細(xì)胞與酸性唾液酸化HMOs 共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，HMOs 的加入提高了CD3+、CD4+和CD3+、CD8+細(xì)胞產(chǎn)生干擾素γ的比例（p＜0.05），提高了CD3+、CD8+細(xì)胞產(chǎn)生白細(xì)胞介素IL-13 的比例（p＜0.05），表明HMOs 能促進(jìn)T 細(xì)胞的細(xì)胞因子的產(chǎn)生和活化。此外，HMOs作為一種益生元能被腸道中長雙歧桿菌、短雙歧桿菌等有益菌利用，其增殖代謝產(chǎn)生的乙酸等物質(zhì)可以增強腸上皮細(xì)胞的屏障和免疫防御，使人體免受大腸桿菌的侵襲[36]。

2 母乳低聚糖的應(yīng)用

許多研究已經(jīng)證實HMOs的安全性和生理功能，2014 年歐洲食品安全局最早批準(zhǔn)HMOs 的使用，截至目前，歐盟、澳大利亞、美國等地均批準(zhǔn)了HMOs在嬰配粉產(chǎn)品中的使用[37]。雀巢、惠氏等品牌已在1 ～4 段配方奶粉產(chǎn)品中加入了HMOs 成分，目前我國法規(guī)規(guī)定，產(chǎn)品中不允許添加HMOs，但可通過跨境電商購買國外的HMOs 產(chǎn)品。與低聚木糖和低聚果糖相比，配方奶粉中使用HMOs 進(jìn)一步還原了母乳的營養(yǎng)，對嬰幼兒營養(yǎng)具有重要意義。我國對HMOs 也進(jìn)行了很多深入研究，國家衛(wèi)健委對HMOs的多次受理，也表明這一功能性原料獲批使用指日可待。

3 結(jié)語

母乳被譽為嬰幼兒營養(yǎng)的金標(biāo)準(zhǔn)，許多嬰配粉企業(yè)也一直在做本土母乳研究，不斷優(yōu)化奶粉配方，使其營養(yǎng)水平接近母乳。HMOs 作為母乳中的重要營養(yǎng)成分，具有抗菌、抗病毒、免疫調(diào)節(jié)及調(diào)節(jié)腸道菌群等生理功能。歐美等國家已允許在奶粉中添加HMOs，我國對于HMOs 研究雖然起步晚，但截至目前關(guān)于HMOs 的功效研究和工業(yè)發(fā)展已初具水平，目前學(xué)界已達(dá)成了關(guān)于HMOs 的科學(xué)共識，HMOs若順利獲批必將引起我國嬰配粉產(chǎn)品配方的重大更新。今后仍需加強地域母乳HMOs 成分、含量的研究，為精細(xì)配方設(shè)計提供科學(xué)指導(dǎo)。