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专家综述 | 母乳低聚糖及其对婴儿的潜在益处(一)

 中国营养健康 2020-04-16

张 婷 主任医师,博士,博士研究生导师 

上海市儿童医院/上海交通大学附属儿童医院消化感染科主任 中华医学会儿科分会感染学组委员;中华医学会肠外肠内营养学分会第四届委员会儿科营养支持学组委员 ;上海市医学会儿科专科分会感染学组组长;上海市浦江人才;普陀区高层次人才 

已发表科研论文68篇,其中SCI收录论文33篇,总影响因子190.914分 。目前主持在研科研项目4项(国家级/省部级/局级),可支配科研经费约210万元,近5年来已结题科研项目6项 。擅长儿童各种感染及消化系统疾病

母乳是婴儿最理想的天然功能性食品,含有丰富的营养成分和生物活性物质。其中,母乳低聚糖(Human milk oligosaccharides,HMOs)为母乳中独有的、具有结构多样性的一类游离的低度聚合糖,是仅次于乳糖和脂肪的第三大营养素。早期学者认为其具有促进双歧杆菌增殖的作用,也称其为“双歧因子”(1, 3)。目前普遍认为HMOs是母乳中天然的益生元,可通过不同方式发挥抗病原体黏附、免疫调节等作用(4-7),对婴儿健康生长发育至关重要。

1.HMOs的基本概述

人类对HMOs的研究始于19世纪末,20世纪中叶科学家首次发现双歧因子为低聚糖分子,迄今为止已鉴定出超过200种HMOs分子(1, 4)。一般来说,HMOs分子是由3-22个寡糖通过糖苷键以不同的比例组合而成,包括D-葡萄糖(Glc)、D-半乳糖(Gal)、N-乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine,GlcNAc)、L-岩藻糖(Fucose,Fuc)和N-乙酰神经氨酸(Neu5Ac,或唾液酸Sialic Acid)5种基本结构单位(4, 8)。根据分子末端连接的单体将其分三类:岩藻糖基化中性HMOs、非岩藻糖基化中性HMOs,以及唾液酸化酸性HMOs。其中,中性HMOs占总HMOs分子的75%以上,而唾液酸化酸性HMOs仅占12%-14%(2)。

HMOs的种类和含量受多种因素的影响,如基因、体质指数、胎龄、饮食习惯、所处的地理环境(4, 9, 10)等。分泌基因(Se或FUT2)和Lewis基因(Le或FUT3)分别表达α1,2-岩藻糖基转移酶和α1,3/4-岩藻糖基转移酶,导致Se / Le 和Se /Le-的分泌型母乳中含较高浓度的α1,2-岩藻糖化HMOs,如2’-岩藻糖基乳糖(2’-fucosyllactose,2’-FL)和乳糖-N-岩藻五糖(lacto-N-fucopentaose,LNFP)Ⅰ,而非分泌型母乳中缺乏该类HMOs(4, 9)。除此之外,同一母体在不同泌乳时期的HMOs含量也存在差异,初乳中HMOs含量达20-25g/L,而成熟乳中则降低到约为5-20g/L(2)。

2.HMOs的生物活性作用

2.1调节肠道菌群

HMOs 经口摄入人体后,大部分能耐受胃酸和小肠消化酶的分解,直接运送至结肠,作为碳源被双歧杆菌属和拟杆菌属等肠道微生物选择性利用,促进这些有益菌定植和生长(7, 11-13)。研究发现,长双歧杆菌可借助两种不同的岩藻糖基乳糖转运蛋白,吸收并利用岩藻糖基化HMOs,刺激自身与人类的进化共生(11)。部分细菌在代谢HMOs后会产生短链脂肪酸等,进一步营造了酸性的肠道环境,抑制有害菌的生长,从而调节婴儿肠道微生物的构成(13, 14)。

2.2抗病原体黏附作用

HMOs与肠道上皮细胞具有结构相似的抗原表位,充当病原体的可溶性诱饵,竞争性结合病原体,阻止其与宿主细胞的黏附(6, 15)。HMOs还可直接作用于肠道上皮细胞,改变细胞表面聚糖,使病原体无法与肠道上皮细胞结合,作为抗黏附剂,发挥抗感染的作用(4, 16)。多项体外实验证实HMOs可抵御诺如病毒、流感病毒、轮状病毒,甚至人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus,HIV),并且对肺炎链球菌、铜绿假单胞菌、致病性大肠杆菌等细菌、毒素和溶组织内阿米巴具有高效的抑制作用(15, 17-20)。

2.3免疫调节作用

HMOs能直接刺激杯状细胞增殖,调节肠道上皮细胞的基因表达,影响肠道屏障功能,进而直接或间接调节婴儿黏膜免疫和全身免疫(2, 5)。特定的HMOs可抑制单核细胞、淋巴细胞和中性粒细胞黏附于内皮细胞表面,从而发挥抗炎作用(21)。尤其是酸性HMOs,它可以在体外诱导白细胞介素-10和γ-干扰素的产生,还能抑制过敏易感人群中的过敏原相关的Th2型免疫反应,调节Th1/Th2平衡关系(22)。

未完待续


文献

1. Bode L. Human milk oligosaccharides: every baby needs a sugar mama. Glycobiology. 2012;22(9):1147-62.
2. Plaza-Diaz J, Fontana L, Gil A. Human Milk Oligosaccharides and Immune System Development. Nutrients. 2018;10(8).
3. Ray C, Kerketta JA, Rao S, Patel S, Dutt S, Arora K, et al. Human Milk Oligosaccharides: The Journey Ahead. Int J Pediatr. 2019;2019:2390240.
4. Chen X. Human Milk Oligosaccharides (HMOS): Structure, Function, and Enzyme-Catalyzed Synthesis. Adv Carbohydr Chem Biochem. 2015;72:113-90.
5. Donovan SM, Comstock SS. Human Milk Oligosaccharides Influence Neonatal Mucosal and Systemic Immunity. Ann Nutr Metab. 2016;69 Suppl 2:42-51.
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21. Bode L, Kunz C, Muhly-Reinholz M, Mayer K, Seeger W, Rudloff S. Inhibition of monocyte, lymphocyte, and neutrophil adhesion to endothelial cells by human milk oligosaccharides. Thromb Haemost. 2004;92(6):1402-10.
22. Schnaar RL. Glycans and glycan-binding proteins in immune regulation: A concise introduction to glycobiology for the allergist. J Allergy Clin Immunol. 2015;135(3):609-15.


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