母乳核苷酸與嬰幼兒健康研究進(jìn)展

賈宏信，蘇米亞，陳文亮，揭良，劉海安

（光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，上海乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心，乳業(yè)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200436）

0 引 言

母乳是嬰兒的最佳食物，是嬰幼兒母乳代用品的金標(biāo)準(zhǔn)[1]。目前大多數(shù)嬰幼兒配方奶粉通過(guò)牛乳及其制品加工而成，非蛋白質(zhì)氮化合物，如核苷酸(nucleotide，NT)、核苷和核酸的含量遠(yuǎn)低于母乳[2-4]。核苷酸對(duì)于維持正常生命非常重要，但因其能在體內(nèi)合成，所以他并不是必需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。但對(duì)于新生兒來(lái)說(shuō)，因其體內(nèi)合成的核苷酸不能滿足其快速生長(zhǎng)的需要，因此核苷酸又被認(rèn)為是條件必需營(yíng)養(yǎng)素[5-7]。

研究表明，嬰幼兒喂養(yǎng)強(qiáng)化核苷酸的配方奶粉，在體重增加、身長(zhǎng)、頭圍、腸道耐受性等指標(biāo)上與母乳喂養(yǎng)更接近[8-9]，且配方粉添加核苷酸還可以降低腹瀉風(fēng)險(xiǎn)[10-11]，提高免疫[12-15]及改善血漿血脂參數(shù)[16-17]等。本綜述詳細(xì)分析了母乳中核苷酸的水平，及核苷酸強(qiáng)化對(duì)于嬰幼兒的健康影響。

1 母乳核苷酸

核苷酸是非蛋白質(zhì)氮化合物，是核苷的磷酸酯，存在于母乳中，也存在于其他物種的乳中[2-4]。核苷酸由3部分組成，一是含氮雜環(huán)堿基，二是戊碳糖（核糖或脫氧核糖），三是磷酸基團(tuán)。含氮雜環(huán)堿基是嘌呤（主要是腺嘌呤和鳥嘌呤）和嘧啶（主要是胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶）兩種雜環(huán)化合物的衍生物[7]。核苷酸形成過(guò)程中，嘌呤或嘧啶與β-D-核糖呋喃糖（核糖）或2-脫氧-β-D-核糖呋喃糖（2-脫氧核糖）通過(guò)縮合而形成核苷，然后核苷再與磷酸發(fā)生酯化反應(yīng)形成核苷酸，因此由核苷形成的核苷酸可分為核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸。核苷的磷酸酯化反應(yīng)理論上可發(fā)生于核糖核苷糖環(huán)的2'，3'，或5' 羥基，以及2'-脫氧核糖核酸糖環(huán)的3' 或5' 羥基。進(jìn)而分別形成：2'-核糖核苷酸，3'-核糖核苷酸，5'-核糖核苷酸，3'-脫氧核糖核苷酸和5'-脫氧核糖核苷酸。常見的核苷磷酸酯化反應(yīng)多發(fā)生在5'羥基，形成核苷-5'-磷酸（5'-核苷酸）[5]。

1.1 母乳中核苷酸含量

母乳中高達(dá)30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 的總氮為非蛋白氮，其中游離核苷酸約占非蛋白氮的2%～5%[7]。報(bào)道顯示，母乳中游離核苷酸的平均濃度范圍為10.6～213.6 μmol/L（約3.6～72 mg/L），母乳中常見的游離核苷酸為腺苷酸 (adenosine monophosphate，AMP)、胞苷酸(cytidine monophosphate，CMP)、尿苷酸(uridine monophosphate，UMP)、鳥 苷 酸(guanosine monophosphate，GMP)、胞苷二磷酸（cytidine diphosphate glycerol，CDP）[6,18-25]，其濃度分別為：AMP 0.662～28.75 μmol/L，CMP 2.067 ～49.1 μmol/L，UMP 0.5 ～15.45 μmol/L，GMP 0.36～8.726 μmol/L，CDP 1.75～129.86 μmol/L。而母乳中肌苷酸(inosine monophosphate，IMP)和胸苷酸（thymidine monophosphate，TMP）僅在少數(shù)研究[18-19,22,25]中有報(bào)道，見表1。另外，對(duì)于初乳、過(guò)渡乳和成熟乳中核苷酸的濃度來(lái)說(shuō)，不同地區(qū)其變化趨勢(shì)并不一致，如在中國(guó)、瑞典母乳中CMP 和AMP 的濃度都隨泌乳期延長(zhǎng)而升高，而在日本、美國(guó)、西班牙這兩種核苷酸反而隨泌乳期延長(zhǎng)而降低。

表1 人乳中游離核苷酸濃度 μmol/L

與游離核苷酸類似，母乳中游離核苷的濃度隨泌乳期的延長(zhǎng)并未表現(xiàn)出確定的、一致的增高或降低趨勢(shì)，如在德國(guó)、瑞典母乳中的核苷主要表現(xiàn)為初乳高于過(guò)渡乳，過(guò)渡乳高于成熟乳的趨勢(shì)[27-29]，而來(lái)自日本母乳（夏季樣本）的數(shù)據(jù)則表現(xiàn)為先升高再降低的趨勢(shì)[18]。研究顯示[18,27-33]，母乳中常見的核苷為腺嘌呤核苷（Adenosine，ado），胞嘧啶核苷（Cytidine，cyd），鳥嘌呤核苷（Guanosine，guo）和尿嘧啶核苷（Uridine，urd)，而次黃嘌呤核苷（Inosine，ino）僅在少數(shù)研究[19,28]中有報(bào)道，見表2。除游離核苷、核苷酸外，母乳中還存聚合核苷酸和細(xì)胞核苷酸。因此，Leach 等[30]提出人乳中總潛在可利用核苷（total potential available nucleoside，TPAN）的概念，母乳樣本通過(guò)核酸酶、焦磷酸酶和堿性磷酸酶處理后，測(cè)得TPAN 的濃度，Leach 通過(guò)分析得出歐洲母乳中TPAN 的濃度為（平均值及范圍），初乳137 μmol/L（82～164 μmol/L），過(guò)渡乳177 μmol/L（144～210 μmol/L），成熟乳（泌乳1 mon）240 μmol/L（172～402 μmol/L）及成熟乳（泌乳3 mon）202 μmol/L（156～259 μmol/L）。Leach 等[30]的研究說(shuō)明母乳中TPAN的濃度在泌乳前期（泌乳前一個(gè)月內(nèi)）會(huì)隨著泌乳的延長(zhǎng)而升高，后期會(huì)隨著泌乳的延長(zhǎng)而降低。這一結(jié)果與Tressler 等[32]報(bào)道的亞洲（中國(guó)、新加坡和菲律賓）乳母母乳中TPAN 的濃度變化趨勢(shì)相一致。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)[32]，TPAN 的主要來(lái)源是RNA（約占TPAN的43.3%）和游離核苷酸（約占TPAN 的39.9%），其次為核苷酸加合物（約占TPAN 的10.9%）和游離核苷（約占TPAN 的6.3%）。具體到TPAN 中的核苷，胞苷、尿苷、鳥苷和腺苷分別占TPAN 的44.5%，23.1%，16.5%和16.1%。

表2 人乳中核苷濃度 μmol/L

1.2 母乳核苷酸影響因素

已有數(shù)據(jù)（表1 和表2）顯示母乳中核苷酸和核苷的濃度范圍波動(dòng)很大，這一范圍波動(dòng)不但體現(xiàn)在同一泌乳階段不同地域之間的波動(dòng)及不同泌乳階段同一地域之間的波動(dòng)，也體現(xiàn)在同一地域不同報(bào)道之間的差異。但總的來(lái)說(shuō)，母乳中核苷酸和核苷的濃度均與泌乳階段有關(guān)，同一地域同一報(bào)道的不同泌乳階段核苷和核苷酸是存在差異的，且這種差異不具有統(tǒng)一性[24,27,30,33]。Sugawara 等[18]曾根據(jù)季節(jié)、哺乳期和地理區(qū)域收集了2727 份母乳樣本，詳細(xì)分析了母乳中游離的3 種核苷（胞苷、尿苷、腺苷）和6 種核苷酸（CMP，UMP，AMP，GMP，IMP 和CDP）的具體濃度，證明母乳中核苷和核苷酸的濃度與泌乳期相關(guān)，總體上表現(xiàn)為先隨泌乳期（3～482 d）的延長(zhǎng)而降低，而后升高再降低的趨勢(shì)，如圖1 所示，成熟乳中核苷和核苷酸的高值出現(xiàn)在成熟乳前期（15～60 d）。同時(shí)，其研究也表明母乳中核苷和核苷酸明顯存在季節(jié)和地域差異，具體體現(xiàn)在總的核苷和核苷酸在相同泌乳期冬季高于夏季，母乳中總的游離核苷和核苷酸濃度最高的地域約是濃度最低的地域的6.5 倍和2 倍（冬季樣本），7.5 倍和3 倍（夏季樣本），且母乳中核苷和核苷酸的濃度最高值和最低值在不同季節(jié)出現(xiàn)在不同地域。

圖1 母乳中核苷和核苷酸隨泌乳期的變化

1.3 其他哺乳動(dòng)物乳中核苷酸、核苷含量

目前乳基嬰幼兒配方食品的開發(fā)主要用牛乳和羊乳為原料，且主要用牛乳。但是已有研究[2-4]表明牛乳、羊乳與母乳的核苷和核苷酸濃度存在明顯差異，且其主要的核苷酸和核苷種類也略用不同。在母乳中CMP，UMP，AMP 和GMP 為主要的核苷酸；ado，cyd，guo 和urd 為主要的核苷；但在牛乳、羊乳中CMP，UMP 和AMP 為主要的核苷酸；cyd，urd，ino，guo，ado為主要核苷；且UMP，urd，ino 為占比最高的核苷酸或核苷，這區(qū)別于母乳，母乳中CMP 為占比最高的核苷酸，urd 和crd 為占比最高的核苷（表1～表3）。另外，類似于母乳，在牛乳、山羊乳、綿羊乳中，核苷和核苷酸的濃度都表現(xiàn)出在分娩后達(dá)到最高，然后大多數(shù)又表現(xiàn)為隨著泌乳期的延長(zhǎng)而降低[4,34]。在牛乳中，非蛋白氮僅占總氮的2%～5%，這導(dǎo)致嬰幼兒配方奶粉中的核苷酸含量顯著低于母乳[7]。另外，研究顯示[35]，嬰幼兒配方主要用原料脫鹽乳清粉、濃縮乳清蛋白粉的核苷酸含量也遠(yuǎn)低于母乳，這說(shuō)明用牛乳和乳清粉生產(chǎn)的嬰幼兒配方粉其核苷酸或核苷水平會(huì)遠(yuǎn)低于母乳。Gill 等[26]和Inoue 等[36]曾對(duì)未添加核苷酸的嬰幼兒配方奶粉進(jìn)行了5 種核苷酸（CMP，UMP，AMP，GMP和IMP）含量的檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)僅有CMP 被檢出。由于嬰幼兒配方奶粉開發(fā)的目標(biāo)是盡可能接近母乳，因此如開發(fā)更近母乳的嬰幼兒配方奶粉則需要根據(jù)母乳中核苷酸的種類與濃度添加核苷酸。

表3 牛乳、綿羊乳、山羊乳中核苷和核苷酸濃度 μmol/L

2 核苷酸與嬰兒健康

2.1 嬰幼兒配方食品核苷酸的強(qiáng)化

2.1.1 核苷酸的強(qiáng)化

自20 世紀(jì)60 年代中期以來(lái)，日本（1965 年）、西班牙（1983 年）、美國(guó)（1988 年）、歐盟委員會(huì)食品科學(xué)委員會(huì)（1991 年）等已先后允許將核苷酸添加到嬰幼兒配方食品（包括足月兒配方和早產(chǎn)配方奶粉）中[7]。我國(guó)衛(wèi)生部也于2005 年正式發(fā)布公告，允許嬰幼兒奶粉中添加核苷酸，且GB 14880-2012《食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)》限定了核苷酸的添加量為0.12～0.58 g/kg，核苷酸的化合物來(lái)源為5' 單磷酸胞苷、5' 單磷酸尿苷、5' 單磷酸腺苷、5'-肌苷酸二鈉、5'-鳥苷酸二鈉、5'-尿苷酸二鈉、5'-胞苷酸二鈉。目前配方食品中添加核苷酸的主要理由是：母乳中含有大量的核苷酸，而基于牛乳開發(fā)的嬰幼兒配方奶粉，核苷酸含量較低；動(dòng)物和臨床研究表明，膳食核苷酸可促進(jìn)嬰幼兒胃腸道、免疫系統(tǒng)等的發(fā)育，有助于嬰幼兒的健康發(fā)育[7,37]。

2.1.2 核苷酸強(qiáng)化的安全性

大量的臨床實(shí)驗(yàn)顯示，如表4，嬰幼兒喂養(yǎng)強(qiáng)化核苷酸的配方奶粉，在體重增加、身長(zhǎng)、頭圍、腸道耐受性等指標(biāo)上與母乳喂養(yǎng)更接近[8-9,11,38]，且配方粉添加核苷酸還可以降低腹瀉風(fēng)險(xiǎn)[10-11]，提高免疫[12-15,38-40]，改善腸道微生態(tài)[41]及血漿血脂[16-17,42-44]等。Wang 等[45]的Meta分析顯示，補(bǔ)充核苷酸可以顯著增加?jì)胗變后w重增加率、頭圍和頭圍增加率，但對(duì)嬰幼兒的體重( 包括Z 評(píng)分) 和身長(zhǎng)( 包括Z 評(píng)分)并無(wú)影響。另外，Gutiérrez-Castrellón 等[46]曾通過(guò)系統(tǒng)綜述和meta 分析確定添加核糖核苷酸的嬰幼兒配方奶粉的有效性、安全性和劑量反應(yīng)效應(yīng)表明，強(qiáng)化核苷酸（（0.45～2.58）mg/100 kJ，約（9.5～54）mg/100 g 粉）的嬰幼兒配方奶粉對(duì)嬰幼兒的健康有積極益處，可提高免疫系統(tǒng)的成熟度和降低腹瀉的發(fā)病率，且無(wú)任何風(fēng)險(xiǎn)。因此，嬰幼兒配方食品中核苷酸的強(qiáng)化對(duì)嬰幼兒來(lái)說(shuō)不單是安全的而且是有益的。

表4 核苷酸補(bǔ)充的臨床實(shí)驗(yàn)

（續(xù)表4）

2.2 核苷酸與足月兒健康

已有的臨床報(bào)道顯示，膳食核苷酸對(duì)與足月兒的有益作用主要體現(xiàn)在：可以有助于降低足月兒腹瀉發(fā)病率；改善血脂健康；促進(jìn)嬰兒細(xì)胞免疫系統(tǒng)發(fā)育，增強(qiáng)嬰幼兒對(duì)疫苗的反應(yīng)，以及提高自然殺傷細(xì)胞活性等作用，見表4。在降低腹瀉發(fā)生率方面，Brunser 等[10]通過(guò)3 個(gè)月的隨訪，發(fā)現(xiàn)嬰幼兒喂養(yǎng)強(qiáng)化核苷酸的奶粉（20 mg/L），嬰幼兒的腹瀉發(fā)作次數(shù)、腹瀉天數(shù)及首次發(fā)作次數(shù)都顯著低于未強(qiáng)化核苷酸的乳粉，且核苷酸補(bǔ)充組有45.0%，未強(qiáng)化組有31.1%的嬰幼兒從未出現(xiàn)過(guò)腹瀉。而核苷酸的高劑量添加（72 mg/L）也被證明對(duì)降低足月兒腹瀉風(fēng)險(xiǎn)有顯著作用[11]，且無(wú)不良事件的發(fā)生。膳食核苷酸對(duì)足月兒的血脂健康作用主要體現(xiàn)在可以提高其血漿不飽和脂肪酸水平[16]，提高高密度脂蛋白水平，降低低密度脂蛋白水平[17]。而對(duì)于嬰幼兒的免疫健康，則表現(xiàn)為對(duì)自然殺傷細(xì)胞細(xì)胞毒性、白細(xì)胞介素-2 及免疫球蛋白A 水平的提高[11-12，50]，對(duì)特定抗體（如Hib 抗體和白喉抗體濃度，脊髓灰質(zhì)炎病毒1 型中和抗體等）活性或濃度的提高[38-39]，及對(duì)嬰兒紅細(xì)胞膜脂質(zhì)中ω6 和ω3 族多不飽和脂肪酸、紅細(xì)胞磷脂不飽和指數(shù)的提高上[48-49]。當(dāng)然，核苷酸除了以上的有益作用外，還存在對(duì)嬰幼兒腸道健康的作用，如降低嬰幼兒腸道擬桿菌門-卟啉單胞菌-普普氏菌屬（Bacteroides-Porphyromonas-Prevotella，BPP）與雙歧桿菌屬rRNA 的比率，相對(duì)提高嬰幼兒腸道有益菌的作用[41]。但是，這一有助于腸道健康的作用在不同研究中表現(xiàn)并不一致，如Balmer 等[47]研究則顯示，核苷酸的添加會(huì)使嬰幼兒腸道內(nèi)的大腸桿菌數(shù)量升高，雙歧桿菌的數(shù)量下降。因此，核苷酸對(duì)嬰幼兒腸道健康的作用還需要進(jìn)一步的研究。

2.3 核苷酸與早產(chǎn)兒健康

現(xiàn)有臨床證據(jù)表明，添加核苷酸的配方奶粉可促進(jìn)早產(chǎn)兒免疫系統(tǒng)的成熟，改善血脂健康，促進(jìn)早產(chǎn)兒的追趕生長(zhǎng)及提高膳食脂耐受性（表4）。研究表明[13-14]，嬰幼兒配方奶內(nèi)添加低劑量（約11mg/L）的核苷酸，就能有利于早產(chǎn)兒的免疫系統(tǒng)發(fā)育，提高嬰幼兒血清IgM 和IgA 水平，降低血清IgG 水平。早產(chǎn)兒由于在子宮內(nèi)發(fā)育時(shí)間較短，某些器官發(fā)育尚不完全，因此出生后需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的追趕發(fā)育。而有限的臨床數(shù)據(jù)[8]顯示，嬰幼兒配方內(nèi)強(qiáng)化核苷酸（約37 mg/L）喂養(yǎng)早產(chǎn)兒，相比于未添加核苷酸的配方喂養(yǎng)，從研究開始到早產(chǎn)兒2 個(gè)月大時(shí)，核苷酸組的平均體重增加量和身長(zhǎng)增加量顯著高于對(duì)照組（106.3 VS 94.7 g/kg基線/周，21.8 VS 19.7 mm/m 基線/周）；至6 個(gè)月時(shí)，核苷酸組的平均體重增加量、身長(zhǎng)增加量和頭圍增加量都顯著高于對(duì)照組的平均水平（80.1 VS 71.8 g/kg基線/周，身長(zhǎng)16.2 VS 15.0 mm/m 基線/周，11.8 VS 10.8 mm/m 基線/周），說(shuō)明核苷酸補(bǔ)充配方奶粉有利于早產(chǎn)嬰兒的追趕性生長(zhǎng)。在血漿脂蛋白組成方面，核苷酸對(duì)于早產(chǎn)兒的作用要高于對(duì)于足月兒的作用，如Sánchez-Pozo 等的研究[42]顯示，配方奶粉中添加核苷酸會(huì)增加早產(chǎn)兒血漿脂蛋白濃度、血漿酯化率及總膽固醇濃度；但不會(huì)影響足月兒的血漿脂蛋白濃度、血漿酯化率及總膽固醇濃度，說(shuō)明核苷酸對(duì)足月兒脂蛋白的影響明顯小于對(duì)早產(chǎn)嬰兒的影響。Morillas 等[43]與Sánchez-Pozo 等[44]則通過(guò)詳細(xì)分析早產(chǎn)兒血漿載脂蛋白組成、血漿載脂蛋白A-I 和載脂蛋白A-IV 水平、血漿卵磷脂膽固醇脂酰轉(zhuǎn)移酶（Lecithin-cholesterol acyltransferase，LCAT）活性、血漿膽固醇酯的脂肪酸組成，發(fā)現(xiàn)核苷酸可以提高嬰兒總載脂蛋白濃度，提高載脂蛋白A-I 和載脂蛋白B-100 的水平，提高嬰兒的血漿LCAT 活性，來(lái)改善早產(chǎn)兒膳食脂的耐受性。雖然現(xiàn)有證據(jù)表明，核苷酸有利于早產(chǎn)兒的健康，但是已有的臨床數(shù)據(jù)，存在樣本量小及臨床用強(qiáng)化核苷酸水平較單一（核苷酸強(qiáng)化水平11 mg/L 左右）等缺陷；另外對(duì)于早產(chǎn)兒的臨床實(shí)驗(yàn)其結(jié)果也不統(tǒng)一，如Pita 等[51]研究顯示補(bǔ)充核苷酸（7.8 mg/100 g 粉）配方可以增加?jì)雰杭t細(xì)胞膜脂質(zhì)中ω6、ω3 族多不飽和脂肪酸含量，提高嬰兒紅細(xì)胞磷脂不飽和指數(shù)，但Woltil等[52]和Axelsson 等[53]在相同補(bǔ)充劑量下和更高劑量下補(bǔ)充核苷酸并未觀察到一致的結(jié)果。因此，核苷酸對(duì)于早產(chǎn)兒的有益健康，還需要更多的臨床實(shí)驗(yàn)來(lái)支持。

3 結(jié)果與展望

母乳含有豐富的核苷酸（平均濃度范圍為10.6～213.6 μmol/L），且研究顯示，依據(jù)母乳核苷酸水平強(qiáng)化的嬰幼兒配方，有助于促進(jìn)嬰幼兒的生長(zhǎng)發(fā)育，降低腹瀉風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)細(xì)胞免疫系統(tǒng)發(fā)育等。嬰兒配方奶粉核苷酸補(bǔ)充的基本原理是，母乳成分通常被認(rèn)為是嬰兒營(yíng)養(yǎng)的最佳成分，母乳是嬰兒配方奶粉研發(fā)的黃金標(biāo)準(zhǔn)。有數(shù)據(jù)表明母乳中含有大量的核苷酸和核苷，而牛乳、羊乳中核苷酸和核苷的水平遠(yuǎn)低于母乳，且有臨床數(shù)據(jù)表明核苷酸有助于嬰幼兒的健康。但是需要注意的是，迄今為止已報(bào)到的臨床研究的數(shù)量仍然有限（表3），且大部分研究以健康足月兒為對(duì)象，對(duì)于早產(chǎn)兒的臨床數(shù)據(jù)仍然不足；另外，已開展臨床研究的配方，核苷酸水平是以模擬母乳的水平為主，缺乏可靠的、有效的劑量安全性評(píng)估研究。鑒于此，未來(lái)還需要進(jìn)一步開展不同地區(qū)母乳核苷酸和核苷的水平研究，豐富母乳核苷酸和核苷數(shù)據(jù)；及開展各核苷酸在嬰兒體內(nèi)的作用機(jī)制和利用率研究，以便嬰幼兒配方更精準(zhǔn)的模擬母乳。