乳汁中褪黑素的節(jié)律與功能

劉云潔，常 毅，廖晨星，劉巧香，郭 剛，高家瑞，李有志，馬 慧*，劉國世*

1 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100193 2 北京首農(nóng)食品集團(tuán)有限公司，北京 100028 3 北京農(nóng)學(xué)院動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京102206 4 山東省飼料獸藥質(zhì)量檢驗中心，山東濟(jì)南 250109

0 引言

長期以來，褪黑素被認(rèn)為是一種由松果體主要分泌的小分子物質(zhì)，具有調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律的功能[1]。近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，腸道在內(nèi)的其他部位也能合成褪黑素[2]。作為一種強(qiáng)大的抗氧化劑，褪黑素在各種淋巴器官中參與多種免疫調(diào)控作用[3]。并且，其具有直接和間接的抑癌特性，也對生殖系統(tǒng)有調(diào)節(jié)作用[4]。擠奶時間會影響牛奶中褪黑素的濃度，夜間擠奶的牛奶富含褪黑素[5，6]。介于褪黑素的多種生理功能，一些國家的商業(yè)公司已經(jīng)開發(fā)了高褪黑素牛奶作為人們的睡眠輔助劑，如新西蘭的iNdream3、芬蘭的Night Time Milk、愛爾蘭的Lullaby Milk和美國的Dreamerz。本文對乳汁中褪黑素的來源與功能進(jìn)行了綜述，以期加深對乳汁中褪黑素的認(rèn)識，為高褪黑素牛奶的研究和開發(fā)提供理論參考。

1 哺乳動物乳中褪黑素的節(jié)律變化

1.1 松果體內(nèi)褪黑素的晝夜節(jié)律

生理過程隨晝夜節(jié)律變化，激素分泌與代謝等重要活動都會隨著晝夜循環(huán)表現(xiàn)出周期性變化[7]。人類血液樣本中60%～70%的代謝物含量都隨著晝夜節(jié)律發(fā)生振蕩[8]。1958年，從牛的松果體中首次分離提取了褪黑素[9]，此后的研究中又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)松果體具有褪黑素合成能力。松果體褪黑素合成的限速酶，芳烷基胺N-乙?；D(zhuǎn)移酶（Arylalkylamine-N-Acetyltransferase，AANAT）的夜間表達(dá)量遠(yuǎn)高于白天，這一節(jié)律的調(diào)節(jié)主要來自于光與暗的每日交替[10～12]。視交叉上核（Suprachiasmatic Nucleus，SCN）的病變也同樣會影響松果體褪黑素節(jié)律[13]，這一結(jié)果表明來自SCN的主要內(nèi)源性晝夜節(jié)律起搏器的輸入對于其持久性以及與外部晝夜周期的同步是必要的。迄今為止，在所有研究的生物中，不論其休息活動模式如何，晚上松果體內(nèi)褪黑素的水平都高于白天[14]。血清褪黑素也隨著松果體褪黑素的分泌存在晝夜節(jié)律。人、奶牛及大鼠等血清褪黑素在一天內(nèi)存在變化，凌晨是一天中的高峰，白天血清褪黑素濃度顯著低于夜間[15]。

1.2 乳中褪黑素的節(jié)律

乳汁中褪黑素的研究起源于1993年，Illnerová第一次從人的母乳中檢測到褪黑素，并證明其分泌具有晝夜節(jié)律，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)單次喂奶前與喂奶后，褪黑素的濃度有所不同，喂奶后褪黑素濃度較高[16]。在夜間牛奶中，褪黑素濃度比全天奶平均高1倍以上[17，18]。為了滿足胎兒的成長需要，不同時期的乳汁的成分有所不同，一般可以根據(jù)泌乳時間分為初乳、過渡乳和普通乳。初乳中含有大量免疫物質(zhì)，為胎兒提供新生時期的免疫保護(hù)。乳汁初乳、過渡乳和普通乳中褪黑素均有晝夜節(jié)律，初乳中褪黑素濃度高于過渡乳和成熟乳[19，20]。無論是早產(chǎn)兒還是足月母乳中褪黑素都有明確的晝夜節(jié)律，但早產(chǎn)胎兒母親的初乳中褪黑素含量高于足月胎兒母親[20]，與之對應(yīng)的，早產(chǎn)出生的嬰兒出生后第3天測得的血漿和尿液中褪黑素的濃度低于足月出生的嬰兒，這說明褪黑素可能對生命早期非常脆弱的早產(chǎn)兒有益[21]。

不僅人奶中褪黑素存在晝夜節(jié)律，奶牛、山羊、大鼠等哺乳動物乳汁中也同樣存在褪黑素節(jié)律[22～24]。并且季節(jié)和擠奶時間等與光照有關(guān)的變量，對牛奶中的褪黑素濃度有相當(dāng)大的影響。冬季牛奶褪黑素平均濃度比夏季高[24]。

2 哺乳動物乳中褪黑素的來源

2.1 乳中褪黑素來源于血液供給

乳腺分泌的乳汁中的營養(yǎng)成分來源于血液的供給，血液的變化也會影響牛奶的成分。由于奶中褪黑素也存在晝夜節(jié)律，奶中的褪黑素可能是來源于血液，并且牛奶褪黑素水平與血漿褪黑素濃度顯示出r=0.39（P＜0.001）的顯著相關(guān)性[25]。但奶中褪黑素的濃度遠(yuǎn)低于血液中的濃度[18]，注射與同位素實驗?zāi)茏C明奶中褪黑素的來源。給奶牛和奶山羊靜脈注射褪黑素后，牛奶中的褪黑素濃度也會跟隨著血清褪黑素一起迅速升高，注射后血清褪黑素迅速降低，但奶中的褪黑素濃度降低較為緩慢，在15～30 min后超過相應(yīng)的血清值[26]。Reppert的同位素試驗證明，給哺乳大鼠注射含有放射性的[3H]褪黑素，30 min后可以在幼崽的胃里檢測到[3H]褪黑素。說明大鼠血清中的褪黑素可通過乳汁進(jìn)入幼崽體內(nèi)，證明了奶中至少有一部分褪黑素來自于血液循環(huán)[27]。

2.2 乳中褪黑素可能來源于乳腺自身合成

牛奶中雖然存在褪黑素晝夜差異，但奶中褪黑素高峰與血清褪黑素的高峰期不在同一時刻[24]。且除松果體外，其他器官如心、肝、脾、腸等中也均能檢測到褪黑素合成酶AANAT的活性，但除松果體外的器官中均沒有檢測到該酶活性的晝夜變化[10]。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，多種細(xì)胞的線粒體均能表達(dá)褪黑素合成酶，有合成褪黑素的能力[2]。胃腸道中的褪黑素含量顯著高于血清褪黑素，乳腺細(xì)胞可能也能自身合成褪黑素。分離人初乳中巨噬細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)在發(fā)生吞噬作用時，單核巨噬細(xì)胞（Mononuclear Phagocyte，MN）和多核巨噬細(xì)胞（Polymorphonuclear Phagocyte，PMN）都能產(chǎn)生褪黑素[28]。乳腺中其他類型的細(xì)胞也同樣能產(chǎn)生褪黑素，這可能也是乳汁中褪黑素的來源之一。并且有研究發(fā)現(xiàn)，低產(chǎn)奶量奶牛的夜間乳中褪黑素濃度較高產(chǎn)奶量奶牛更高[23]，也預(yù)示著除血液來源以外，乳腺可能也參與乳汁中褪黑素合成的調(diào)控。

3 哺乳動物乳中褪黑素的功能

3.1 乳中褪黑素是新生兒褪黑素節(jié)律的來源

在懷孕期間，人類胎兒從母親那里感知代謝物和激素的晝夜節(jié)律。在分娩后，這種影響被打斷，由于嬰兒不分泌褪黑素，他們沒有完善的晝夜節(jié)律[29]。哺乳是新生兒褪黑素節(jié)律的來源[16]，褪黑素在嬰兒的睡眠-覺醒周期中起著重要作用。母乳喂養(yǎng)的嬰兒比配方奶粉喂養(yǎng)的嬰兒具有更好的睡眠參數(shù)[30]與睡眠周期，母乳喂養(yǎng)的嬰兒在6 周齡能完成晝夜節(jié)律與休息活動節(jié)律的構(gòu)建，而配方奶粉喂養(yǎng)的嬰兒在12 周才能完成[31]。褪黑素對新生兒的作用不止于調(diào)控晝夜節(jié)律，早產(chǎn)新兒早期補(bǔ)充褪黑素可減少生命最初幾天的脂質(zhì)過氧化，降低了患有敗血癥的新生兒血清中脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛（MDA）和4-羥基烯醛（4-HAD）含量，降低了死亡率[32，33]，對保護(hù)高危新生兒具有潛在的有利作用[34]。

3.2 乳中褪黑素與炎癥反應(yīng)

與在免疫器官中的研究類似，乳汁中褪黑素也與免疫調(diào)控有著緊密的聯(lián)系。乳汁中多種免疫相關(guān)因子隨晝夜節(jié)律發(fā)生變化，如夜間奶中Gpx3濃度顯著高于白天母乳[35]，白天奶中皮質(zhì)醇水平高于夜間[36]。TNF-α是非感染性乳腺炎的標(biāo)志物，在夜間采集的初乳中，褪黑素與TNF-α之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系[28]。在患有乳腺炎的母親的初乳中，由于夜間的褪黑素水平?jīng)]有升高，初乳中褪黑素濃度喪失了晝夜變化[37]。初乳吞噬細(xì)胞是一種免疫活性細(xì)胞，它分布于乳腺上皮，在分娩后的頭幾天內(nèi)仍保持高度通透性[38]。這些細(xì)胞產(chǎn)生自由基，具有吞噬和殺菌活性，被認(rèn)為是宿主抵御細(xì)菌感染的第一道防線。褪黑素能夠增加初乳吞噬細(xì)胞的超氧化物，改變細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平，刺激初乳吞噬細(xì)胞的細(xì)胞氧化代謝，有助于細(xì)胞的殺菌活性[39]?？紤]到細(xì)胞和一天中不同時間的差異，褪黑素和由此產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物所促進(jìn)的殺菌活性可能具有重要的臨床意義[40]。

4 總結(jié)與展望

哺乳動物乳汁中褪黑素來源于血液循環(huán)與乳腺自身合成，具有晝夜節(jié)律。乳汁中褪黑素不僅促進(jìn)新生兒的晝夜節(jié)律的形成，而且可以調(diào)控初乳的免疫活性。有研究表明，褪黑素在解凍后至少4 h甚至長達(dá)24 h在人乳中穩(wěn)定[41]，并且超高溫瞬時處理工藝不會顯著改變牛奶中的褪黑素含量[23]。褪黑素這種穩(wěn)定的物理特性為高褪黑素牛奶的研究和開發(fā)提供了現(xiàn)實基礎(chǔ)。