母乳低聚糖對人體保護作用的研究進展

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）

母乳被認為是嬰兒出生6 個月內最佳的營養(yǎng)來源，相關研究表明，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，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]。乳母生產后3 d 內，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 在調節(jié)嬰兒腸道菌群[5]、預防小腸結腸炎[6]、增強免疫[7]及認知學習[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 種核心單體結構組成。不同HMOs 結構上會出現(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]。

相關研究預測人類母乳中的HMOs 種類超過千種，這主要是因為組成單體的分子結構和空間構型不同[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批準了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；國家食品安全風險評估中心共發(fā)布5 次關于2'-FL、LNnT 的征求意見。2023 年，中國食品科學技術學會發(fā)布了母乳低聚糖的科學共識，意在進一步推進HMOs 產業(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上是模擬HMOs，但二者均為直鏈結構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行綜述，為HMOs 在嬰幼兒配方奶粉的應用提供一定的參考。

1 HMOs 對人體的保護作用

1.1 預防腸道疾病

壞死性小腸結腸炎（Necrotizing Enterocolitis，NEC）是對早產兒健康具有嚴重威脅的一種腸道疾病，死亡率高達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、細菌大量繁殖和腸道炎癥都被認為與其有關[18]。研究發(fā)現(xiàn)HMOs 對NEC 具有一定的預防和干預作用。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 能夠增強內皮型一氧化氮合酶（endothelial Nitric Oxide Synthase，eNOS）表達來增強腸灌注從而預防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 小鼠腸道內的促炎標志物減少、小腸黏膜結構得到保護，而eNOS 缺陷NEC小鼠出現(xiàn)小腸缺血、炎癥、腸黏膜結構損壞的現(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、細菌引起的感染中，病原體會黏附在上皮細胞表面聚糖上，一些唾液酸化和巖藻糖基化的HMOs 與上皮細胞的聚糖具有類似結構，能與病原體結合，防止病原體在宿主體內定植[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 進入體內后能修飾無乳鏈球菌的結構，進而抑制其增殖。2'-FL 能抑制空腸彎曲菌和腸道的結合，YU 等[25]利用人體外上皮細胞（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%，腸道炎癥組織學特征減少50%～70%，急性期黏膜免疫應答炎癥信號分子誘導減少50%～60%（p＜0.05）。

1.3 調節(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 可以到達結腸，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，能在胞內形成糖苷酶通過ABS 轉運蛋白將巖藻糖運輸?shù)桨麅冗M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，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生維生素C、B 族維生素、氨基酸等物質，有益于嬰幼兒的生長發(fā)育[29]。當人體內雙歧桿菌占優(yōu)勢時，能抑制有害菌的代謝活動，減少胺類、酚類、吲哚等有害物質的產生。此外，HMOs 被微生物利用后，能產生短鏈脂肪酸（Short-Chain Fatty Acid，SCFA），SCFA 可使腸內環(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。相關研究表明SCFA 除了有助于腸上皮細胞成熟之外，SCFA 的正常分泌可能還有助于預防嬰兒出現(xiàn)過敏、哮喘現(xiàn)象[30-31]。

1.4 調節(jié)免疫

HMOs 參與人體的免疫調節(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[32]。HMOs 參與免疫調節(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T 細胞亞群增多。HE 等[34]研究發(fā)現(xiàn)，HMOs 具有干預微生物受體的作用，2'-FL 能通過干預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+細胞產生干擾素γ的比例（p＜0.05），提高了CD3+、CD8+細胞產生白細胞介素IL-13 的比例（p＜0.05），表明HMOs 能促進T 細胞的細胞因子的產生和活化。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，其增殖代謝產生的乙酸等物質可以增強腸上皮細胞的屏障和免疫防御，使人體免受大腸桿菌的侵襲[36]。

2 母乳低聚糖的應用

許多研究已經證實HMOs的安全性和生理功能，2014 年歐洲食品安全局最早批準HMOs 的使用，截至目前，歐盟、澳大利亞、美國等地均批準了HMOs在嬰配粉產品中的使用[37]。雀巢、惠氏等品牌已在1 ～4 段配方奶粉產品中加入了HMOs 成分，目前我國法規(guī)規(guī)定，產品中不允許添加HMOs，但可通過跨境電商購買國外的HMOs 產品。與低聚木糖和低聚果糖相比，配方奶粉中使用HMOs 進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 結語

母乳被譽為嬰幼兒營養(yǎng)的金標準，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、免疫調節(jié)及調節(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，但截至目前關于HMOs 的功效研究和工業(yè)發(fā)展已初具水平，目前學界已達成了關于HMOs 的科學共識，HMOs若順利獲批必將引起我國嬰配粉產品配方的重大更新。今后仍需加強地域母乳HMOs 成分、含量的研究，為精細配方設計提供科學指導。