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人乳低聚糖研究進展(王艷艷,彭詠梅)

發布日期:2020/6/12 15:21:06 訪問次數:1065

中國實用兒科雜志 2009年11月 第24卷 第11期

關鍵詞:母乳;人乳低聚糖;生物學功能

Keywords:breast milk;human milk oligosaccharides (HMO);biological function

母乳是嬰兒最佳的天然食品。母乳中各種營養素,如蛋白質、脂肪、碳水化合物、礦物質、維生素等含量適中,比例適當,最易于嬰兒消化吸收。人類母乳的獨特優勢效果,確定了母乳喂養對嬰兒健康、營養、免疫、發育、心理、社會、經濟和環境的八大益處。這些益處不僅可在近期內減少嬰兒發生中耳炎、呼吸道感染、泌尿道感染、感染性胃腸炎及早產兒壞死性小腸結腸炎的危險,而且可降低遠期過敏、肥胖、腫瘤、冠心病等疾病的發生率 [1] 。母乳的健康促進效應可歸功于母乳中存在多種生物活性因子。人乳低聚糖(human milk oligosaccharides,HMO)是人類母乳中僅次于乳糖和脂肪的第3大固體組分,現已發現,其具重要的生物學功能。HMO不僅具有抵御腸道病原微生物感染的功能,還有維持腸道微生態平衡的作用。對HMO的研究可為母乳喂養及運用,將母乳轉化為治療方法、預防劑、營養品,和提高奶粉配方質量提供依據。現將近年來國內外有關HMO的研究綜述如下。

1 HMO簡介

低聚糖,又叫寡糖,是指由3~10個單糖單位通過糖苷鍵鏈接起來,形成直鏈或支鏈的一類低聚碳水化合物。其分子通式一般可表示為(C 6 H 10 O 5 )n,n 為3~10。甜度一般只有蔗糖的30%~60%,難以被腸道消化吸收。HMO在初乳中有較高的水平,占總初乳化合物的24%。在出生后2個月內,濃度穩定下降至15%~19%[2] 。初乳中HMO含量為 22~23 g/L,成熟乳中為 12~13 g/L。人類母乳中中性HMO占較大比重,達1%,酸性HMO僅占0.1% [3] 。Stahl等 [4]檢測到不同Lewis血型亞型中,母乳所含中性HMO種類不同。Erney等 [5] 分析了大量不同地理分布人群的乳汁樣本,發現9種中性HMO數量和質量存在地域性差異。不同個體乳汁中HMO種類、數量和所帶電荷不同 [6] ;同一個體,在泌乳的不同時期,乳汁中HMO含量也存在差異 [7] 。

人類母乳中所含HMO的量比其他哺乳動物乳汁高10 倍~100 倍。牛乳中低聚糖含量很少(< 1 g/L),目前發現的惟一例外是,大象乳汁中低聚糖濃度是人類母乳的3倍,占總碳水化合物的10%,但其化學結構及中性或酸性成分的比例與人類母乳不同 [8] 。

2 HMO的發現歷程

1900 年Moro發現,人類母乳中含有促進雙歧桿菌增殖的因子,因此提出雙歧因子的說法。1926 年Schonfeld 證實,人類母乳中促進雙歧桿菌生長的因子是非蛋白質成分。1954 年Gyorgy證實,促進雙歧桿菌增殖的因子大約是10個單糖組成的碳水化合物,因此誤認為是人類母乳中乳糖的特性,當時稱為人乳糖。1958 年Kuhn 發現,在牛乳中額外添加N-乙酰-氨基葡萄糖可促進嬰兒腸內雙歧桿菌增殖的現象。1999 年Coppa 等學者觀察到,攝入母乳后,其中有30% ~50% 原始結構的HMO可在母乳喂養兒糞便中檢測到。2000年Engfer 等發現,HMO可耐受嬰兒上消化道酶類的水解。近年多項研究進一步證實,HMO在嬰兒結腸內發酵過程中可選擇性地刺激雙歧桿菌增殖;雙歧桿菌確能利用HMO在內的碳水化合物;已確定雙歧桿菌中大約10%的基因編碼與碳水化合物代謝有關 [9] 。相比而言,腸道內其他菌群只有3%~5% 的基因涉及碳水化合物代謝。

3 HMO的合成過程

HMO由泌乳期乳腺細胞合成并隨母乳分泌至體外。在哺乳期,HMO隨母乳直接進入小兒消化道,其被消化分解的不足5% ,絕大部分以原型排出體外。由此可推測,HMO不以提供能量和參與機體構造為主 [10] 。

Martin-Sosa等 [11] 對從西班牙母親的乳汁中分離出的少量唾液酸HMO進行分析發現,在泌乳期的前32 d和前10個月母乳中,唾液酸 HMO 水平均逐漸下降。2007 年Asakuma等 [12] 對12名日本母親泌乳前3 d乳汁中主要中性HMO水平分析發現,在泌乳第1天乳汁中2-巖藻化乳糖(2’-FL)和乳糖二巖藻四糖(LDFT)水平明顯高于第2、3天,而乳糖-N-四聚糖(LNT)水平第1~3天逐漸升高。目前,尚不明確某種具體HMO的存在與否和數量多少對嬰兒的營養需求和免疫調節機制發育是否有作用。

4 HMO的結構

目前常用的HMO分離和結構鑒定方法有:高效液相色譜法(HPLC)、毛細管電泳(CE)[13] 、質譜分析法(MS) [14] 、核磁共振、熒光標記糖電泳和試劑陣列分析方法等。

HMO保護嬰兒抵御病原體攻擊的能力很大程度上依賴于特殊的HMO基序。人類母乳中HMO單體共有5種基本結構:N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc),L-巖藻糖(Fuc),D-葡萄糖(Glc),D-半乳糖(Gal)和N-乙酰神經氨酸(唾液酸,NeuAc)。這些單體以不同比例組合構成HMO。除極個別HMO,目前分離得到的HMO其還原端都有一個乳糖基。糖鏈的延長是在酶作用下,在Gal殘基非還原端通過β1-3或β1-6鍵與GlcNAc連接,然后通過β1-3或β1-4鍵與另一個Gal連接,這樣就形成了許多HMO核心結構。這些核心結構進一步變化是在這些核心部位或核心結構延長部位再接上Fuc殘基和(或)NeuAc殘基。單糖結構的不同空間構型,不同糖基序列,不同糖置換,和α-、β-鍵的延長,導致HMO廣泛的同質異構現象。結構變化可以產生無數HMO 不 同 結 構 ,人 類 母 乳 至 少 含 有 數 千 種 HMO。Ninonuevo等 [6] 指出,在人類母乳總樣本中已鑒定出大約200種HMO分子,其中主要是中性的巖藻糖HMO。






參考文獻:
[1] Schack-Nielsen L,Michaelsen KF. Advances in our understand-ing of the biology of human milk and its effects on the offspring[J]. J Nutr,2007,137(2):503-510.
[2] Macfarlane GT,Steed S,Macfarlane H. Bacterial metabolism and health-related effects of galacto-oligosaccharides and other pre-biotics [J]. J Appl Microbiol,2008,104(2):305-344.
[3] Boehm G,Stahl B,Jelinek J,et al. Prebiotic carbohydrates in hu-man milk and formulas[J]. Acta Pediatrica,2005,94(S449):18-21.
[4] Stahl B,Thurl S,Henker J,et al. Detection of four human milk groups with respect to Lewis-blood-group-dependent oligosac-charides by serologic and chromatographic analysis[J]. Adv ExpMed Biol,2001,501:299-306.
[5] Erney RM,Malone WT,Skelding MB,et al. Variability of human milk neutral oligosaccharides in a diverse population[J]. J Pedi-atr Gastroenterol Nutr,2000,30(2):181-192.






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