乳脂球膜在嬰幼兒及中老年人群中的應用進展

張丹丹綜述，周潔菲，錢林溪審校

0 引 言

乳脂是乳的重要組成成分之一，一般以乳脂肪球（milk fat globule，MFG）的形式存在于乳中，直徑約為 0.1～20 μm。乳脂在分泌過程中，其外被一層薄而致密的膜所包圍，這層致密的薄膜被稱為乳脂球膜（milk fat globule membrane，MFGM），其橫截面直徑約為10～20nm。MFGM的三層生物膜結構，圍繞并維持著乳脂肪球的三酰甘油核心，在乳中起著乳化和穩(wěn)定的作用，并防止了MFG的聚集和酶降解［1］。MFGM在乳中的含量極少，但是結構復雜、成分獨特，具有重要的生物學意義［2］。近年來，隨著顯微技術和蛋白組學等技術的發(fā)展，人們對MFMG的成分和作用有了更進一步的認識，MFMG在嬰幼兒和中老年人中的特殊營養(yǎng)價值，受到了越來越多關注。

1MFGM的結構和組成

MFGM使用最廣泛的是簡單的三層膜結構模式。單層內(nèi)膜來源于內(nèi)質網(wǎng)，雙層外膜來源于乳頭狀上皮細胞的頂端質膜。雙層外膜的結構可用流體鑲嵌模型描述，膜的親水性外部，阻止了脂肪球的聚結，建立了穩(wěn)定的水包油型乳液，蛋白質鑲嵌在膜中或從膜中突出［3］。近幾年，隨著共聚焦激光掃描顯微鏡等的發(fā)展，對MFGM的結構有了進一步的認識。Evers等［4］使用膜特異性熒光探針技術進一步明確了MFGM的組成成分和結構的異質性。Lopez等［5］利用三酰甘油、糖脂和糖蛋白探針，發(fā)現(xiàn)了MFGM存在著一些獨特的結構域，如質膜上由鞘磷脂和膽固醇富集而成的脂筏結構域以及糖脂和糖蛋白組成的異質性區(qū)域。Vanderghem等［6］通過酶水解MFMG結合2?DE和MALDI?TOF技術，對MFGM所含有的主要蛋白成分進行了鑒定和定位。MFGM的結構及分泌形式見圖1。

圖1MFGM的結構及分泌形式Figure 1 The structure and secretion of MFGM

MFGM主要由磷脂、鞘脂和膜特異性蛋白（主要是糖蛋白）組成。因產(chǎn)乳動物、產(chǎn)乳季節(jié)及后期的提取純化方式等不同，各組成成分的比例在不同的研究結果中也不同［7?9］。

2MFGM的蛋白成分及其作用

MFGM 蛋 白（milk fat globule membrane pro?teins，MFGPs）由100多種范圍從13～240kDa的蛋白質組成，但其含量僅占總乳蛋白的1%～2%，卻有著復雜的結構及功能。主要包括黏液素1（Mucin1，MUC1）、黃嘌呤脫氫酶酶/氧化酶（xanthine oxi?dored，XO/XDH）、MUC 15/PASⅢ、分化抗原簇CD36（CD36 Cluster of Differentiation 36，CD36/PASⅣ）、嗜乳脂蛋白（Butyrophilin，BTN）、乳凝集素（Lactad?herin，MFG?E8/PAS6/7）、脂肪分化相關蛋白（Adi?pophilin，ADPH）和脂肪相關鍵合蛋白（fatty acid binding protein，F(xiàn)ABP）等［10］。除ADPH和FABP，其余主要蛋白均為糖基化蛋白。MFGPs以不同的結合力分布在膜上。

MUC1是黏膜物理防御的重要組成成分，與抗黏附和抵御感染有關，其中MUC1表面的黏蛋白，發(fā)揮著重要的抗炎免疫功能［11］。此外，MUC1和PAS6/7蛋白均具有抗輪狀病毒感染的作用［12］。

XO/XDH是一種由兩個145 kDa的亞基組成的二聚體金屬蛋白酶，包括鉬和輔因子黃素腺嘌呤二核苷酸。還原型的XDH主要參與嘌呤的代謝及活性氧的生成，具有抗炎及抗菌活性，是活性氧和抗炎性物質的來源。XOR可調(diào)節(jié)乳脂的分泌和泌乳的啟動，在乳脂分泌的過程中介導頂膜的重組［13］。在體外實驗中，由內(nèi)源性母乳XOR產(chǎn)生的一氧化氮，可抑制大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的增殖，發(fā)揮抗菌作用［14］。

BTN是一種免疫相關性蛋白，可調(diào)節(jié)T細胞的活化和增殖，參與多發(fā)性硬化癥、自閉癥及自身免疫性腦脊髓炎等的免疫調(diào)節(jié)過程。BTN3A1、BTN3等家族成員，已被證實具有免疫調(diào)節(jié)作用［10，15］。

MFG?E8/PAS6/7是存在于乳小管分泌細胞頂部的一種免疫相關糖蛋白，MGF?E8對胃腸道的保護作用成了這幾年的研究熱點，主要表現(xiàn)在減少腸上皮細胞的凋亡、參與黏膜上皮細胞的形成、抵御腸道內(nèi)的病毒感染［16］。在膿毒癥中，MFG?E8能夠加速清除積累的凋亡細胞，如B細胞，CD4 T細胞，DCs，血管內(nèi)皮細胞和腸上皮細胞［17］。此外，研究發(fā)現(xiàn)，MFG?E8可通過競爭凝血酶原及凝血因子Ⅹ在磷脂上的結合位點，而起到抗凝血的作用［18］。MFG?E8還可作為肝吸蟲病相關性膽囊癌患者診斷、治療以及預后的生物標記物［19］。

MFGPs中還含有一些具有抗癌作用的蛋白，如CD36可結合FABP抑制乳腺癌細胞的生長。Vissac等［20］利用親和層析的方法在乳脂肪球中鑒定出乳腺癌易感基因蛋白（BRCA1/BRCA2 proteins），抑制乳腺癌的DNA修復過程，其中BRCA2還直接參與調(diào)節(jié)了細胞的分裂過程。

3MFGM的脂質成分及其作用

MFGM的脂質成分主要包括極性脂和少數(shù)中性脂。中性脂包括三?；视?，二酰基甘油，甘油單酯，固醇類，游離脂肪酸和甾醇酯。在許多研究中，三?；视驮贛FGM中所占比例達56%～62%，是由于在MFGM分離純化的過程中，帶來的非膜脂質成分。甾醇酯的含量變化很大。極性脂僅占乳中脂質成分的0.2%～1%，占MFGM脂質成分的26%～40%。主要包括磷脂和鞘脂。其中磷脂主要包括鞘磷脂，磷脂酰膽堿，磷脂酰肌醇，磷脂酰絲氨酸及溶血磷脂膽堿。鞘糖脂主要包括腦苷脂和神經(jīng)節(jié)苷脂。脂類和蛋白一樣，也是不對稱的分布在膜上。卵磷脂、鞘磷脂、腦苷脂和神經(jīng)節(jié)苷酯大多數(shù)位于膜的外側，而磷脂酰乙醇胺，磷脂酰絲氨酸和磷脂酰肌醇主要集中在膜的內(nèi)表面。含有高飽和脂肪酸的糖磷脂在MFGM的流動性中起主要作用［3］。極性脂在調(diào)節(jié)脂質代謝，參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動，減少炎癥反應等方面有著重要作用。

鞘磷脂在極性脂質中所占比例較大，約20%～45%，鞘磷脂的代謝產(chǎn)物主要有神經(jīng)酰胺、鞘氨醇及1?磷脂鞘氨醇，均為具有生物活性的信號分子。鞘氨醇可誘導細胞周期的停滯和凋亡，抑制蛋白激酶C的活性。1?磷脂鞘氨醇在腸道中似乎起著重要的免疫調(diào)節(jié)作用［21］。此外，鞘氨醇?1?磷酸轉運體可能起著抑制胃癌發(fā)展的作用［22］。神經(jīng)酰胺雖在細胞內(nèi)攝入有限，但與1?磷脂鞘氨醇類似，在調(diào)節(jié)細胞生長、凋亡和參與炎癥反應等方面具有重要意義［23］。研究發(fā)現(xiàn)，鞘磷脂飲食可降低肝中的三酰甘油含量和膽固醇的腸吸收，從而減輕肝的脂肪變性。鞘磷脂飲食還可有效減輕高脂飲食帶來的危害，包括肝和血清中的脂質升高，腸道菌群失調(diào)和腸屏障功能障礙等［24］。鞘磷脂還在調(diào)節(jié)結腸腫瘤方面發(fā)揮著作用，這可能與消化道中的關鍵消化酶堿性鞘磷脂酶有關［25］。

磷脂酰膽堿（又稱卵磷脂，是膽堿的一種儲存方式，卵磷脂具有乳化、分解油脂的作用，可增進血液循環(huán)，改善血清脂質，清除過氧化物，使血液中膽固醇及中性脂肪含量降低。在住院早產(chǎn)兒中，卵磷脂還可減少壞死性小腸結腸炎的發(fā)生。其他極性脂如磷脂酰絲氨酸可改善阿爾茨海默病患者的記憶功能；MFGM中的神經(jīng)節(jié)苷酯與神經(jīng)組織的發(fā)育高度相關，此外，神經(jīng)節(jié)苷脂還可調(diào)節(jié)免疫細胞的行為［26］。

4 MFGM作為添加成分在臨床上的應用

近二十年來，含有MFGM、MFGM復合物或MFGM組分的配方奶粉對嬰幼兒的安全和功效已經(jīng)通過多個隨機對照試驗進行了研究。臨床數(shù)據(jù)顯示，MFGM或其相關組分，在嬰幼兒神經(jīng)發(fā)育和功能、認知、行為、免疫預防和胃腸道健康等方面均發(fā)揮著積極的作用。近幾年來，MFGM也正逐漸被應用于中老年的膳食營養(yǎng)的補充，研究發(fā)現(xiàn)MFGM可改善運動能力及骨骼肌功能，減輕肥胖成年人由于高脂飲食帶來的危害。

4.1 MFGM的添加對嬰幼兒的影響

4.1.1 MFGM的抗感染作用與母乳喂養(yǎng)的嬰兒相比，配方奶喂養(yǎng)的嬰兒在第一年的急性中耳炎（AOM）、胃腸道和呼吸道感染的發(fā)病率較高。Timby等［27］在一項前瞻性隨機雙盲對照試驗中，將小于2個月的160名配方奶粉喂養(yǎng)的嬰兒分為2組，分別接受補充了牛MFGM（EF組）或未補充MFMG的標準配方奶粉（SF組）喂養(yǎng)至6月齡。母乳喂養(yǎng)的對照組由80名嬰兒組成。由父母記錄疾病癥狀，預防保健和藥物治療史，追蹤到12月齡。結果顯示：EF組中的嬰兒AOM累計發(fā)病率低于SF組，與母乳喂養(yǎng)組差異無統(tǒng)計學意義。EF組與SF組相比，退燒藥的使用也明顯減少。此外，MFGM的添加可增強嬰兒對肺炎鏈球菌疫苗的免疫應答。最近，Timby［28］研究小組又利用高通量測序技術和對人體口腔微生物數(shù)據(jù)庫（HOMD）中16S rDNA的對比分類，在嬰兒4個月（n=124）和12個月齡時（n=166）分析口腔微生物群。發(fā)現(xiàn)EF組中卡他莫拉菌的水平較SF組低。EF組中AOM的發(fā)病率降低，可能與此有關。Veereman?Wauters等［29］在健康兒童中進行的一項前瞻性雙盲隨機對照試驗中，初始納入253名兒童，平均年齡為（4.4±0.9）歲，實驗組兒童連續(xù)6周飲用添加了MFGM的配方奶后，發(fā)熱（＞38.5℃）的天數(shù)和＜3天的短期發(fā)熱均少于飲用未添加MFGM配方奶的兒童。

4.1.2 MFGM改善認知能力Timby等［27］在上述的前瞻性研究中，在嬰兒12月齡時使用Bayley嬰幼兒發(fā)展評估量表對神經(jīng)發(fā)育進行評估，EF組在認知上的評分高于SF組，與母乳喂養(yǎng)組在認知上差異無統(tǒng)計學意義。Gurnida等［30］評估了喂養(yǎng)富含神經(jīng)節(jié)苷酯的牛奶嬰兒認知能力的影響。70名健康足月嬰兒被隨機分為補充神經(jīng)節(jié)苷酯的配方乳組和普通配方乳組，同時也招募了40名嬰兒作為母乳喂養(yǎng)組。喂養(yǎng)至24周，結果發(fā)現(xiàn)補充了神經(jīng)節(jié)苷酯組的嬰兒血清中的神經(jīng)節(jié)苷酯含量高于未補充組。神經(jīng)節(jié)苷酯組嬰兒的手眼協(xié)調(diào)得分，表現(xiàn)力得分和整體智商明顯高于未補充組，與母乳組比較差異無統(tǒng)計學意義。

4.2MFGM對中老年人的影響

4.2.1 MFGM可改善肌肉及運動功能Soga等［31］在日本開展的針對成年人的隨機雙盲對照研究，14名年齡在31～48歲的成年人隨機分為兩組，分別每日服用MFGM（1g）和安慰劑片，并進行2次/周的運動訓練。4周后，MFGM組的腿伸展強度顯著高于安慰劑組。表面肌電圖顯示，MFGM組的平均振幅也明顯高于安慰劑組。結果表明MFGM的膳食補充與定期運動相結合可顯著改善肌肉功能。Ishi?maru等［32］研究了含有鞘磷脂的MFGM對健康中老年人身體機能（敏感度，平衡感，力量和步態(tài)）的影響，招募56名年齡在50～69歲的受試者進行隨機雙盲對照試驗，分為MFGM片劑組（MFGM含有33mg鞘磷脂，1g/d）和安慰劑片劑組（全脂奶粉，1g/d），并參加2次/周的輕運動計劃（30 min/次）。8周后發(fā)現(xiàn)，MFGM組的運動表現(xiàn)（10秒步數(shù)，單腿站立時間和座椅站立計數(shù)，10米步行速度和障礙步行速度）均較對照組有明顯提高。這些發(fā)現(xiàn)表明MFGM的攝入可改善機體的平衡感和運動功能。此外，MFGM的添加也可能有助于運動障礙綜合征的改善。Kim等［33］在日本開展的一項針對身體虛弱人群的隊列研究，331名被定義為虛弱的女性受試者中有131名被隨機分為4組：MFGM組（n=32），安慰劑組（n=33），運動+MFGM組（n=33），運動+安慰劑組（n=33）。干預三個月后，結果顯示運動+MFGM組的虛弱好轉的幾率較高于安慰劑組、MFGM組。研究表明，MFGM的補充和運動相結合，對體弱女性的體質改善有幫助。

4.2.2 MFGM可減少高脂飲食的危害膳食中飽和脂肪酸（Saturated Fatty Acid，SFA）高，尤其是棕櫚酸（PO），與餐后炎癥和胰島素抵抗密切相關。Demmer等［34］開展的隨機雙盲交叉實驗中，將36名超重（BMI：25～29.9kg/m2）或肥胖（BMI：30～39.9kg/m2）男女隨機分為食用不含MFGM的PO組和富含MFGM的PO組（PO+MFGM組），參與者食用等熱量的上述2種食物，經(jīng)過1?2周代謝后，在第0、1、3、6h對血清中的細胞因子，黏附因子，皮質醇和炎癥標志物進行測定。同時分析血漿中的葡萄糖，胰島素和血脂譜。結果顯示PO+MFGM膳食組與PO膳食組相比，總膽固醇，低密度脂蛋白，可溶細胞內(nèi)黏附分子及胰島素曲線下增值面積均降低，抗炎因子IL?10增加。研究表明MFGM添加至高飽和脂肪餐中，減少了超重和肥胖成人的餐后胰島素血癥和炎癥反應。此外，黃油中含有豐富的SFA，可增加血漿的低密度脂蛋白，這些都是心血管疾病的主要危險指標。但是，與其他乳制品相比，黃油中的MFGM含量相對較低。Rosqvist等［35］假設了不同的乳制品因MFGM的含量不同，對血漿脂質的調(diào)節(jié)作用也會不同，進行了一項單盲、隨機、等熱量的對照試驗，受試者均為超重的男性和女性，隨機分為MFGM飲食（鮮奶油）組和對照飲食（黃油）組，結果顯示為期8周的MFGM飲食與對照組飲食相比，并未增加血漿中的脂質含量。

5 結 語

隨著對MFGM的結構及功能認識的加深，MFGM的添加被越來越多的應用于臨床研究。乳類是嬰幼兒生命初期必不可少的能量和營養(yǎng)來源，也是人體生長發(fā)育過程中重要的營養(yǎng)物質。MFGM在嬰幼兒中的功能發(fā)現(xiàn)，使配方奶更接近于母乳提供了更多的理論依據(jù)。同時，隨著社會老齡化和肥胖人群的增加，MFGM在中老年人中的應用即將會引起另一波研究熱潮。