陽田恬 呂宏偉 賀喜 范志勇 宋澤和

摘 ?要：乳寡糖（Milk Oligosaccharides，MOs）是一類存在于母乳中的天然益生元，在母乳中為僅次于脂肪和乳糖的第三大固有成分。MOs本質為一系列結構復雜的糖分子，豬乳寡糖（Porcine Milk Oligosaccharides，PMOs）主要分為巖藻糖MOs（fucosylated-MOs，fuc-MOs）、中性MOs（neutral-MOs，neu-MOs）和唾液酸化MOs（sialylated-MOs，sia-MOs）。MOs不僅可被動物腸道消化吸收，還可作為底物被腸道微生物利用。PMOs具有調節(jié)腸道菌群結構、調節(jié)免疫應答和抵抗有害微生物黏附的能力，因而在仔豬腸道菌群塑造和免疫構建過程中發(fā)揮著重要功能。本文闡述了PMOs的組成成分、MOs的生理功能及其代謝，旨在為PMOs應用于動物生產(chǎn)提供理論參考。

關鍵詞：乳寡糖;生理功能;代謝;豬乳寡糖

中圖分類號：S816.2 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2019）08-0021-03

腸道是動物體中最大的免疫器官，而幼齡時期是動物體免疫系統(tǒng)激活的重要階段，此階段腸道菌群的塑造和免疫應答過程對動物后續(xù)生命階段的生長發(fā)育和抗病能力具有持久影響[1]。仔豬在斷奶前后，由于自身腸道功能和免疫系統(tǒng)發(fā)育不完善，易受到外源因素（如環(huán)境、飲水和食物等）影響而發(fā)生腹瀉，嚴重影響其生長速度和養(yǎng)殖效益[2]。同時，仔豬腸道健康依賴于有益菌在腸道定植過程中處于優(yōu)勢地位，使用抗菌物質抑制腸道中的細菌數(shù)量并不能長期有效地對仔豬抗病能力產(chǎn)生有益的影響。此外，外源添加劑的使用對幼齡仔豬腸道具有未知風險，如過敏反應和黏膜損傷等。

母乳不僅為幼齡仔豬生長發(fā)育提供能量、蛋白和礦物質等營養(yǎng)素，而且還含有多種細胞因子、免疫球蛋白及母乳干細胞等免疫活性物質。與外源添加劑相比，母乳本身即為新生仔豬構建免疫系統(tǒng)的關鍵因素，具有低風險和高利用率等優(yōu)勢。乳寡糖（Milk Oligosaccharides，MOs）是一種天然的益生元，是乳汁中低于脂肪和乳糖的第三大固有成分[3]，對仔豬腸道菌群塑造和免疫系統(tǒng)的構建過程具有積極的影響。目前，人類食品領域對于人乳寡糖（Human Milk Oligosaccharides，HMOs）的研究已進入應用階段，但對豬乳寡糖（Porcine Milk Oligosaccharides，PMOs）的研究仍相對滯后，需要引起廣大研究者的關注。

1 ?PMOs簡介

PMOs在乳腺上皮細胞中的高爾基體合成，通常由3～10個單糖組成，其基本單體有己糖（Hexose，Hex）、N-乙酰己糖胺（N-acetylhexososamine，HexNAc）、L-巖藻糖（L-Fucose，F(xiàn)uc）、N-?；窠?jīng)氨酸（N-acetylneuraminic Acid，NeuNAc）和N-羥乙酰神經(jīng)氨酸（N-glycolylneuraminic Acid，Neu5Gc），經(jīng)檢測，其種類在30～60種之間[4-7]。PMOs主要分為巖藻糖MOs（fucosylated-MOs，fuc-MOs）、中性MOs（neutral-MOs，neu-MOs）和唾液酸化MOs（sialylated-MOs，sia-MOs）。在整個泌乳期，中性MOs的含量高于酸性MOs，初乳PMOs的種類和含量最高，而常乳PMOs的種類和含量減少，其中游離唾液酸的濃度降低，結合和總唾液酸的濃度增加[7]。

由于不同物種的胃腸道系統(tǒng)不同，寡糖種類和比例各有差異。表1顯示已鑒定的PMOs共有94種[7]，唾液酸化結構的數(shù)量占豬乳總數(shù)量的16%～80%，占人乳總數(shù)量的10%～30%。PMOs是高度唾液酸化的，HMOs是高度巖藻糖化的，牛乳寡糖（Bovine Milk Oligosaccharides，BMOs）是高度唾液酸化和低巖藻糖化的[8]。初乳中HMOs的含量為22 g/L～23 g/L，常乳中的為12 g/L～13 g/L;BMOs含量極低，比人乳濃度低20～100倍，在初乳中約為1 g/L，在常乳中約為0.5 g/L[7，9]。豬乳和人乳存在25種共同的MOs結構，而牛乳和人乳僅存在15種共有結構。

2 ?MOs的代謝

MOs主要在腸道中被消化吸收，經(jīng)腸道吸收到血液中，在血液中以游離和化合物形式存在，然后通過血液轉運參與體循環(huán)，小部分通過血腦屏障進入大腦，促進大腦發(fā)育[10]，未消化部分主要到達結腸[11]，但其在結腸中的降解產(chǎn)物尚不清楚，最終以糞便或尿液形式排出體外[12-13]。Jantscher-Krenn等[14]證明，大鼠攝入MOs后，在到達結腸之前，其在小腸段的相對豐度顯著變化。表明腸道選擇性吸收MOs。HMOs在糞便中的主要核心結構是乳酰-N-四糖（Lacto-N-tetraose，LNT），排泄的變化遠高于尿液;而在尿液中，大約15%的HMOs以10 mg/d～ ?100 mg/d LNT或10 mg/d～100 mg/d 乳酰-N-巖藻五糖（Lacto-N-fucopentaose II，LNFP II） ? 排出[15]。

MOs的降解程度會受到胃腸道微生物的組成和活動的影響。Underwood等[16]研究表明早產(chǎn)兒對HMOs的吸收和排泄會對腸道微生物群造成影響，fuc-HMOs和sia-HMOs的百分比在個體之間高度可變，尿液和糞便中HMOs組成存在差異，這與糞便變形菌和厚壁菌門的改變有關。Dotz等[17]在嬰兒糞便和尿液中發(fā)現(xiàn)了其母乳中不存在的Se-特異性HMOs和Le-特異性HMOs。Rudloff等[18]在早產(chǎn)仔豬配方中分別添加5 d和11 d的HMOs，結腸中微生物群組成和內容物均出現(xiàn)差異，從第5天高水平的厚壁菌門（以梭菌為主）變?yōu)榈?1天由螺桿菌和彎曲桿菌主導的高水平的變形菌。

3 ?MOs的生理功能

3.1 ?改善腸道微生態(tài)

MOs能夠調節(jié)動物腸道菌群，通過為腸道提供利于有益菌（雙歧桿菌和乳桿菌）生長的環(huán)境，促進它們的增殖，而有益菌進一步發(fā)酵產(chǎn)生有機酸，包括乳酸、短鏈脂肪酸（Short Chain Fatty Acids，SCFAs）、丁酸鹽、乙酸鹽和丙酸鹽，降低腸道中內容物的pH，從而抑制有害菌的生長[19-20]。其中，SCFAs還可以在促進分化的同時抑制增殖以及緊密連接的發(fā)育，改善腸屏障功能。乳酸菌和雙歧桿菌在人體腸道內消耗和降解HMOs，MOs尤其是sia-MOs可作為益生元，供給乳酸菌和雙歧桿菌碳源，并促使它們快速增殖[21-22]。Marcobal等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在嬰兒雙歧桿菌和擬桿菌共同接種的情況下，HMOs中的一種成分乳糖基-N-新四糖（Lacto-N-neotetraose，LNnT）為嬰兒雙歧桿菌提供了顯著的生長優(yōu)勢，并使其相對豐度由2%左右增加至40%以上。乳酸菌和雙歧桿菌在機體腸道內定植，改善腸道微生態(tài)環(huán)境，具有一定的免疫調節(jié)功效[24]。Kavanaugh等[25]證明，HMOs能促進長雙歧桿菌嬰兒亞種ATCC 15697對HT-29和Caco-2人腸道細胞的黏附能力。Difilippo等[26]研究表明，仔豬微生物菌群首先利用小分子的PMOs，如neu-PMOs和sia-PMOs，然后利用大分子的neu-PMOs。

3.2 調節(jié)免疫應答

MOs可通過直接或間接作用影響免疫系統(tǒng)，從而調節(jié)免疫應答。一方面，MOs調節(jié)免疫反應相關的細胞因子和趨化因子的水平，通過刺激腸道成熟[27-28]、預防過敏反應[29]和調節(jié)炎癥標志物的細胞表達水平[30-31]三條途徑來調節(jié)機體免疫應答。中性HMOs被轉運到腸上皮細胞中，并通過受體介導的胞吞作用穿過上皮單層細胞，減弱炎癥信號轉導的關鍵步驟，預防、阻止以及逆轉炎癥的發(fā)生，這可部分歸因于HMOs能淬滅黏膜的過度炎癥反應。另一方面，MOs通過介導宿主腸道微生物群組成，可間接影響其免疫系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)HMOs能夠調節(jié)仔豬黏膜免疫、結腸微生物組成以及降低輪狀病毒誘導仔豬腹瀉的持續(xù)時間[32]，新生仔豬對唾液乳糖具有良好的耐受性，其對腸道發(fā)育無不利影響[33]。MOs還可與參與病原體識別的受體結合，即Toll樣受體（Toll-Like Receptors，TLR）、樹突狀細胞特異性ICAM3-捕獲非整合素（Dendritic Cell-Specific ICAM3-Grabbing Non-integrin，DC-SIGN）、唾液酸結合性免疫球蛋白樣凝集素（Siglecs）、半乳凝素和選擇素，增加它們的信號轉導表達，影響免疫穩(wěn)態(tài)[34]。

此外，研究表明，MOs可有效預防壞死性小腸結腸炎（Necrotising Enterocolitis，NEC），且可能具有高度的結構特異性，但目前機制尚不明確。Jantscher-Krenn等[35]用患有新生兒壞死性小腸結腸炎的小鼠進行試驗，在處理組中加入HMOs，96 h后大鼠的存活率從73.1%提升至95.0%。HMOs的特殊成分雙唾液酸-N-四糖（Disialyllacto-N-Tetraose，DSLNT）可用于預防或治療配方奶喂養(yǎng)嬰兒造成的新生兒壞死性小腸結腸炎[36]。Good等[37]研究表明，HMOs中的2FL通過增加血管擴張分子內皮型一氧化氮合酶表達維持腸系膜灌注來預防新生兒壞死性小腸結腸炎。

3.3 抗有害微生物的黏附與侵襲

在某些情況下，疾病是由于細菌[38]、真菌[39]、病毒[40-42]以及原生動物寄生蟲病原體[43]附著于上皮細胞表面、入侵后增殖引起的。而MOs具有與寡糖相似的結構，可用作可溶性誘餌受體，與細菌、病毒和真核生物結合到達黏膜表面，或者通過直接結合上皮表面受體，阻斷病原體的進入，避免它們的復制，進而阻止其進入細胞，顯示出抗微生物黏附作用。MOs抵抗阿米巴蟲黏附是通過與非巖藻糖基化末端Gal結合，形成GalNAc凝集素，促進寄生蟲附著以及腸上皮細胞的殺傷和吞噬作用。

MOs還可以直接與上皮細胞相互作用，防止細菌侵襲。Lin等[44]研究表明，含3SL的HMOs能抑制凋亡的細胞內信號通路，保護膀胱上皮細胞免受尿道致病性大腸桿菌感染產(chǎn)生的有害細胞毒性和促炎作用。

4 ?小結

MOs作為天然和安全的活性物質，在調節(jié)動物腸道菌群平衡、激發(fā)動物體免疫和抵抗有害微生物黏附方面發(fā)揮著重要的作用。目前人類對PMOs的研究處于發(fā)展的階段，結構種類方面的研究在不斷加強，生理功能以及吸收和代謝機制研究較少，局限于HMOs。研究PMOs中的有效功能成分，開發(fā)PMOs添加劑應用于動物生產(chǎn)，對新生仔豬的營養(yǎng)研究與發(fā)展具有重要意義?！酢?/p>

參考文獻：（44篇，略）