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人乳低聚糖研究进展(王艳艳,彭咏梅)

发布日期:2020/6/12 15:21:06 访问次数:233

中国实用儿科杂志 2009年11月 第24卷 第11期

关键词:母乳;人乳低聚糖;生物学功能

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

母乳是婴儿最佳的天然食品。母乳中各种营养素,如蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素等含量适中,比例适当,最易于婴儿消化吸收。人类母乳的独特优势效果,确定了母乳喂养对婴儿健康、营养、免疫、发育、心理、社会、经济和环境的八大益处。这些益处不仅可在近期内减少婴儿发生中耳炎、呼吸道感染、泌尿道感染、感染性胃肠炎及早产儿坏死性小肠结肠炎的危险,而且可降低远期过敏、肥胖、肿瘤、冠心病等疾病的发生率 [1] 。母乳的健康促进效应可归功于母乳中存在多种生物活性因子。人乳低聚糖(human milk oligosaccharides,HMO)是人类母乳中仅次于乳糖和脂肪的第3大固体组分,现已发现,其具重要的生物学功能。HMO不仅具有抵御肠道病原微生物感染的功能,还有维持肠道微生态平衡的作用。对HMO的研究可为母乳喂养及运用,将母乳转化为治疗方法、预防剂、营养品,和提高奶粉配方质量提供依据。现将近年来国内外有关HMO的研究综述如下。

1 HMO简介

低聚糖,又叫寡糖,是指由3~10个单糖单位通过糖苷键链接起来,形成直链或支链的一类低聚碳水化合物。其分子通式一般可表示为(C 6 H 10 O 5 )n,n 为3~10。甜度一般只有蔗糖的30%~60%,难以被肠道消化吸收。HMO在初乳中有较高的水平,占总初乳化合物的24%。在出生后2个月内,浓度稳定下降至15%~19%[2] 。初乳中HMO含量为 22~23 g/L,成熟乳中为 12~13 g/L。人类母乳中中性HMO占较大比重,达1%,酸性HMO仅占0.1% [3] 。Stahl等 [4]检测到不同Lewis血型亚型中,母乳所含中性HMO种类不同。Erney等 [5] 分析了大量不同地理分布人群的乳汁样本,发现9种中性HMO数量和质量存在地域性差异。不同个体乳汁中HMO种类、数量和所带电荷不同 [6] ;同一个体,在泌乳的不同时期,乳汁中HMO含量也存在差异 [7] 。

人类母乳中所含HMO的量比其他哺乳动物乳汁高10 倍~100 倍。牛乳中低聚糖含量很少(< 1 g/L),目前发现的惟一例外是,大象乳汁中低聚糖浓度是人类母乳的3倍,占总碳水化合物的10%,但其化学结构及中性或酸性成分的比例与人类母乳不同 [8] 。

2 HMO的发现历程

1900 年Moro发现,人类母乳中含有促进双歧杆菌增殖的因子,因此提出双歧因子的说法。1926 年Schonfeld 证实,人类母乳中促进双歧杆菌生长的因子是非蛋白质成分。1954 年Gyorgy证实,促进双歧杆菌增殖的因子大约是10个单糖组成的碳水化合物,因此误认为是人类母乳中乳糖的特性,当时称为人乳糖。1958 年Kuhn 发现,在牛乳中额外添加N-乙酰-氨基葡萄糖可促进婴儿肠内双歧杆菌增殖的现象。1999 年Coppa 等学者观察到,摄入母乳后,其中有30% ~50% 原始结构的HMO可在母乳喂养儿粪便中检测到。2000年Engfer 等发现,HMO可耐受婴儿上消化道酶类的水解。近年多项研究进一步证实,HMO在婴儿结肠内发酵过程中可选择性地刺激双歧杆菌增殖;双歧杆菌确能利用HMO在内的碳水化合物;已确定双歧杆菌中大约10%的基因编码与碳水化合物代谢有关 [9] 。相比而言,肠道内其他菌群只有3%~5% 的基因涉及碳水化合物代谢。

3 HMO的合成过程

HMO由泌乳期乳腺细胞合成并随母乳分泌至体外。在哺乳期,HMO随母乳直接进入小儿消化道,其被消化分解的不足5% ,绝大部分以原型排出体外。由此可推测,HMO不以提供能量和参与机体构造为主 [10] 。

Martin-Sosa等 [11] 对从西班牙母亲的乳汁中分离出的少量唾液酸HMO进行分析发现,在泌乳期的前32 d和前10个月母乳中,唾液酸 HMO 水平均逐渐下降。2007 年Asakuma等 [12] 对12名日本母亲泌乳前3 d乳汁中主要中性HMO水平分析发现,在泌乳第1天乳汁中2-岩藻化乳糖(2’-FL)和乳糖二岩藻四糖(LDFT)水平明显高于第2、3天,而乳糖-N-四聚糖(LNT)水平第1~3天逐渐升高。目前,尚不明确某种具体HMO的存在与否和数量多少对婴儿的营养需求和免疫调节机制发育是否有作用。

4 HMO的结构

目前常用的HMO分离和结构鉴定方法有:高效液相色谱法(HPLC)、毛细管电泳(CE)[13] 、质谱分析法(MS) [14] 、核磁共振、荧光标记糖电泳和试剂阵列分析方法等。

HMO保护婴儿抵御病原体攻击的能力很大程度上依赖于特殊的HMO基序。人类母乳中HMO单体共有5种基本结构:N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc),L-岩藻糖(Fuc),D-葡萄糖(Glc),D-半乳糖(Gal)和N-乙酰神经氨酸(唾液酸,NeuAc)。这些单体以不同比例组合构成HMO。除极个别HMO,目前分离得到的HMO其还原端都有一个乳糖基。糖链的延长是在酶作用下,在Gal残基非还原端通过β1-3或β1-6键与GlcNAc连接,然后通过β1-3或β1-4键与另一个Gal连接,这样就形成了许多HMO核心结构。这些核心结构进一步变化是在这些核心部位或核心结构延长部位再接上Fuc残基和(或)NeuAc残基。单糖结构的不同空间构型,不同糖基序列,不同糖置换,和α-、β-键的延长,导致HMO广泛的同质异构现象。结构变化可以产生无数HMO 不 同 结 构 ,人 类 母 乳 至 少 含 有 数 千 种 HMO。Ninonuevo等 [6] 指出,在人类母乳总样本中已鉴定出大约200种HMO分子,其中主要是中性的岩藻糖HMO。






参考文献:
[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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