蔣思瑾，石 璐，周 靜，楊 靜，程 悅，韓 蓓

(1.西安交通大學醫(yī)學部公共衛(wèi)生學院，陜西 西安 710061；2.西安交通大學第二附屬醫(yī)院兒科，陜西 西安 710004；3.西安市臨潼區(qū)婦幼保健院營養(yǎng)科，陜西 西安 710699)

母乳是嬰幼兒最天然、最營養(yǎng)的食物來源，對嬰幼兒的生長和發(fā)育至關重要。世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國兒童基金會建議，嬰兒出生后應盡早開始母乳喂養(yǎng)，6個月內純母乳喂養(yǎng)，之后配合輔食持續(xù)母乳喂養(yǎng)至2歲或更長[1]。母乳成分是母乳喂養(yǎng)的主要優(yōu)勢之一，除了含有常規(guī)的營養(yǎng)成分(蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素、礦物質、水)，母乳中還含有大量特殊的生物活性成分，如母乳低聚糖(human milk oligosaccharides，HMOs)、活性蛋白、生長因子、細胞因子、微生物等[2]。HMOs雖然不能被嬰幼兒吸收代謝，但能被腸道微生物利用，并選擇性刺激雙歧桿菌、乳桿菌等腸道有益菌的生長，對腸道菌群穩(wěn)定和腸道免疫屏障的形成具有積極的影響[3]。越來越多的研究證明母乳低聚糖對嬰幼兒健康有著重要作用，因此本文對當前國內外母乳低聚糖的重要作用及其影響因素的研究進行梳理，現(xiàn)綜述如下。

1 母乳低聚糖的種類和結構

HMOs是母乳中第三豐富的固體成分，僅次于乳糖和脂肪，約占母乳碳水化合物的20%，HMOs是人類特有的，其他哺乳動物中沒有相同的低聚糖分子和組成。牛乳成分的嬰兒配方奶粉中缺乏HMOs，是導致配方奶粉喂養(yǎng)嬰兒免疫紊亂發(fā)病率高的主要原因[4]。HMOs可分為三類：中性巖藻糖基低聚糖、中性非巖藻糖基低聚糖和唾液酸化低聚糖，目前已經被確定結構的HMOs有200多種[2]。HMOs主要由5種單糖構成，分別是D-葡萄糖(Glucose,Glc)、D-半乳糖(Galactose,Gal)、N-乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine,GlcNAc)、L-巖藻糖(Fucose,Fuc)和N-乙酰神經氨酸(唾液酸，Sialic acid,Neu5Ac)[4]。HMOs能夠抵抗胃腸道的水解和消化，且無法被小腸吸收，因此對宿主而言它們幾乎沒有營養(yǎng)功能，但能被腸道微生物代謝，產生各種有益作用[3]。

2 HMOs與嬰兒健康

2.1 HMOs促進腸道內有益菌增殖，調節(jié)嬰兒腸道菌群平衡

嬰兒腸道菌群與嬰兒的發(fā)育和免疫系統(tǒng)的形成密切相關[5]。母乳喂養(yǎng)的嬰幼兒，隨著母乳消化吸收而到達嬰兒腸道的HMOs，一部分隨糞便排出體外，另一部分在嬰兒腸道中被某些有益菌作為底物發(fā)酵產生短鏈脂肪酸(short chain fatty acids,SCFAs)和乳酸，從而創(chuàng)造了一種不利于大多數(shù)病原微生物生長的酸性環(huán)境[6]。HMOs能夠選擇性地促進腸道中的有益細菌生長，尤其是某些雙歧桿菌、乳酸桿菌和擬桿菌，形成健康的腸道微生物群[7]。研究表明，母乳喂養(yǎng)嬰兒的糞便細菌組成與嬰兒配方乳粉喂養(yǎng)的嬰兒不同；雖然雙歧桿菌在母乳喂養(yǎng)嬰兒和配方乳粉喂養(yǎng)嬰兒的糞便中均為主導菌群，但不含HMOs的嬰兒配方乳粉喂養(yǎng)的嬰兒糞便中雙歧桿菌含量低于母乳喂養(yǎng)的嬰兒；除雙歧桿菌外，母乳喂養(yǎng)嬰兒的糞便中乳酸桿菌和鏈球菌較多，而嬰兒配方乳粉喂養(yǎng)嬰兒的糞便中葡萄球菌、大腸埃希菌和梭狀芽孢桿菌較多[8]。

2.2 HMOs保護嬰兒免受病原體入侵

大量體內體外研究表明，HMOs及其代謝產物具有拮抗病原體入侵的作用。由于HMOs和腸黏膜細胞上與微生物結合的多糖含有類似的抗原表位，可以作為可溶性誘餌受體競爭性地結合病原體，減少其與腸黏膜結合的機會，因此HMOs在腸道的存在可以有效阻止病原體的附著和入侵腸上皮[8]，見圖1。不同結構的HMOs能夠結合不同的致病菌，例如2′-巖藻糖基乳糖(2′-fucosyllactose,2′-FL)可阻止空腸彎曲菌與腸黏膜結合，預防空腸彎曲菌感染及其產生的黏膜炎癥[2]；3′-唾液酸乳糖(3′-sialyllactose,3′-SL)可以抑制腸致病性大腸埃希菌與腸黏膜結合所引起的感染性腹瀉和敗血癥等[7]。

圖1 腸道內的HMOs保護嬰兒免受病原體入侵的作用機制示意圖Fig.1 Schematic diagram of the mechanism of HMOs in the intestine to protect infants from pathogen invasion

HMOs還可以預防病毒對嬰幼兒的感染。有研究表明，2′-FL可顯著抑制G1P[8]型輪狀病毒感染，而3′-SL和6′ -唾液酸乳糖(6′-sialyllactose,6′-SL)對G2P[4]型輪狀病毒感染的抑制能力最強[9]；組織血型抗原(histo-blood groupantigens,HBGAs)是諾如病毒粘附的關鍵結合位點和碳水化合物表位，不僅存在于紅細胞表面，也存在于胃腸道、泌尿生殖道和呼吸道的黏膜上皮中，由于α-巖藻糖基HMOs與HBGAs的結構相似，因此諾如病毒可通過與α-巖藻糖基HMOs結合[10]，而減少其對嬰幼兒的感染。

2.3 HMOs促進嬰兒大腦發(fā)育

唾液酸是支持嬰幼兒大腦發(fā)育的重要營養(yǎng)物質，嬰幼兒需要足夠的唾液酸以維持大腦和中樞神經系統(tǒng)的正常發(fā)育和功能[7]。成人自身可由肝臟合成內源性唾液酸，但嬰幼兒的肝臟和其他器官尚未發(fā)育成熟，自身合成的唾液酸并不能滿足身體的需要[11]。孕期婦女的唾液和血漿中有高濃度的唾液酸，可通過胎盤進入胎兒體內，保障了胎兒對唾液酸的需求；對于哺乳期的嬰幼兒，可以通過母乳獲得充足的唾液酸，初乳中唾液酸含量高達1 500mg/L，6個月后降低并維持在250mg/L左右。

有研究表明，參與人腦組織中神經節(jié)苷脂和糖蛋白構成的唾液酸大多是以唾液酸化HMOs形式存在，與神經突觸和神經傳導關系密切，能促進嬰兒的認知發(fā)育，增強學習和記憶能力[12]。而唾液酸化HMOs是母乳HMOs的3個主要組分之一，特別是在初乳中，占總量的20%～30%。一項分析猝死嬰兒的額葉皮層樣本的研究發(fā)現(xiàn)，接受母乳喂養(yǎng)的嬰兒額葉皮質灰質中的神經節(jié)苷脂結合和蛋白質結合的唾液酸濃度分別比配方奶喂養(yǎng)嬰兒的高32%和22%(P<0.01)[13]。Cho等[14]在一項觀察性研究中發(fā)現(xiàn)3′-SL與認知水平，尤其是語言功能呈正相關關系。因此可以認為，母乳中的唾液酸化HMOs是嬰幼兒大腦認知功能發(fā)育不可或缺的生物活性物質。

2.4 HMOs促進早產兒康復

早產兒較足月兒在嬰兒期更易患病及死亡。壞死性小腸結腸炎(necrotizing enterocolitis,NEC)是早產兒最常見、最致命的腸道疾病之一，母乳HMOs在防治NEC方面發(fā)揮關鍵作用[3]。在過去30年中，世界范圍內的NEC死亡率幾乎沒有變化，重癥病例的死亡率則高達25%[15]。NEC的主要危險因素是早產、病原菌定植和嬰兒配方奶粉喂養(yǎng)[16]。目前，NEC最有效的防治策略包括母乳喂養(yǎng)、捐贈母乳喂養(yǎng)及益生菌添加喂養(yǎng)[17]。與配方奶粉喂養(yǎng)的早產兒相比，母乳喂養(yǎng)的早產兒患NEC的風險降低了6～10倍[15]。HMOs對NEC的保護機制可能包括抑制腸上皮細胞的Toll樣受體4(TLR4)信號[6]、降低腸道通透性、通過選擇性增加有益菌來促進有益的腸道微生物群落結構的建立[18]。在一項病例對照試驗中，Autran等[15]發(fā)現(xiàn)NEC病例中幾乎所有母乳樣本中的二唾液酸基-乳糖基-N-四糖(disialyllacto-N-tetraose,DSLNT)，是母乳HMOs中的一種唾液酸化HMOs，其濃度均顯著低于對照組，由此推測母乳中DSLNT含量是一種潛在的標記物，可用于識別有NEC風險的嬰兒，并篩查高危的捐贈母乳。

3 影響母乳HMOs種類和含量的因素

母乳HMOs的種類和含量受多種因素影響，包括遺傳、孕期狀況、分娩方式、泌乳階段、遺傳、膳食、環(huán)境等，詳見圖2。

圖2 影響母乳HMOs種類和含量的因素Fig.2 Factors affecting the type and content of HMOs in breast milk

3.1 泌乳階段與HMOs

母乳中的HMOs含量和種類與母親產后的泌乳階段有著密切聯(lián)系。一般而言，在泌乳的早期階段，HMOs的總體含量較高，由初乳(1～7天)中的20～25g/L到成熟乳(15天以后)中的5～20g/L[12]。而單個HMOs的濃度也是根據(jù)泌乳階段的變化而變化。雖然已被發(fā)現(xiàn)的母乳HMOs有200多種，但是以表1中的15種HMOs為主，這15種占HMOs總量的75%[19]。整個泌乳期最豐富的中性巖藻糖基HMOs是2′-FL，最豐富的中性非巖藻糖基HMOs是LNT，最豐富的唾液酸化HMOs是6′-SL[20]。研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)HMOs在初乳后表現(xiàn)出減少或保持穩(wěn)定的趨勢，而3′-FL在初乳后表現(xiàn)出增加的趨勢[21]，這也許意味著3′-FL在嬰兒生長發(fā)育的后期階段發(fā)揮作用。因為母乳成分發(fā)生變化，通常是為了滿足生長中嬰兒的營養(yǎng)和發(fā)育的動態(tài)需求。

表1 主要HMOs的名稱及分類[19]Table 1 Names and classifications of main HMOs

3.2 遺傳因素與HMOs

母親的遺傳和生理狀態(tài)也是影響HMOs組成的主要因素。巖藻糖基HMOs的組成和含量主要由多種巖藻糖基轉移酶(fucosyltransferase,FUT)的活性決定，巖藻糖基轉移酶主要由分泌基因(Se)和Lewis(Le)基因編碼[20]。Se基因編碼巖藻糖基轉移酶2(fucosyltransferase 2,FUT2)，該酶通過α-1,2鍵將巖藻糖基連接到HMOs的核心結構上；Le基因編碼巖藻糖基轉移酶3(fucosyltransferase 3,FUT3)，該酶通過α-1,3鍵或α-1,4鍵將巖藻糖基連接到HMOs的核心結構上[22]。Se基因和Le基因都有顯性表達和隱性表達兩種。Se基因顯性表達時(Se+)，F(xiàn)UT2具有活性，相應的α-1,2鍵巖藻糖HMOs含量多，如2′-FL、LNFP-I，稱為分泌型[12]；反之，Se基因隱性表達時(Se-)，F(xiàn)UT2不具有活性，相應的α-1,2鍵巖藻糖HMOs含量較少或檢測不到，稱為“非分泌型”[12]。Le基因顯性表達時(Le+)，F(xiàn)UT3具有活性，通過FUT3作用的α-1,3鍵或α-1,4鍵的巖藻糖HMOs含量多。當Le基因隱性表達時，母乳缺乏這些具有α-1,3鍵或α-1,4鍵的巖藻糖，如LNFP-II和3′-FL[23]。FUT2/3失活遺傳變異存在于高達30%的人群中，導致Se-/Le-陰性表型，顯著影響母乳HMOs總量和濃度[24]。

FUT2/3失活遺傳變異主要是Se和Le基因單核苷酸位點多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)引起的。一項研究表明Se基因的SNP位點rs601338的G/A多態(tài)性是來自美國的母親控制母乳α-1,2巖藻糖基寡糖水平的關鍵位點，但該位點的基因型并不影響中國母親母乳α-1,2巖藻糖寡糖的表達[25]，另一個SNP位點rs1047781的A/T多態(tài)性則是控制中國母親ɑ-1,2巖藻糖基寡糖水平的關鍵位點[26]。

3.3 膳食因素與HMOs

母乳中HMOs的濃度和成分也會受到哺乳期母親飲食的影響，研究表明哺乳期婦女膳食中宏量營養(yǎng)素攝入量與HMOs濃度有一定關聯(lián)。Azad等[27]發(fā)現(xiàn)總蛋白質攝入量和唾液酸-乳糖-N-四糖b(Sialyllacto-N-tetraose b,LSTb)之間存在微弱的負相關，該研究還發(fā)現(xiàn)谷物攝入量和巖藻糖基乳糖-N-六糖(Fucosyllactose-N-hexose,FLNH)之間存在正相關。Quin等[28]的研究中報告，幾種磺化的HMOs與單不飽和脂肪和多不飽和脂肪攝入量呈正相關，與飽和脂肪和膳食膽固醇攝入水平呈負相關。近期的研究也證實了改變哺乳期婦女的飲食，特別是碳水化合物的來源，會在短時間內導致一些主要HMOs成分的改變。在一項交叉對照喂養(yǎng)研究中，Seferovic等[29]發(fā)現(xiàn)高脂肪飲食(>40%的總能量)導致唾液酸化HMOs濃度降低，葡萄糖與半乳糖飲食相比更容易影響巖藻糖基HMOs的分布。在這項研究中將哺乳期婦女隨機分到攝入特定的膳食碳水化合物—葡萄糖組或半乳糖組，經過30～57h嚴格飲食再經過1～2周“洗脫”期后再進行自身交叉試驗，結果表明相對于半乳糖飲食，葡萄糖飲食的母乳中巖藻糖基化HMOs顯著減少，而唾液酸化HMOs無明顯變化。該研究還將哺乳期婦女隨機分配到高碳水化合物飲食或高脂肪飲食(等熱量、等氮營養(yǎng)成分)，經過8天嚴格飲食再經過1～2周“洗脫”期后再進行自身交叉試驗，與高碳水化合物飲食組相比，高脂飲食組哺乳期婦女的母乳唾液酸化HMOs顯著降低，巖藻糖基HMOs無明顯變化。

選擇植物性膳食還是動物性膳食對HMOs是否有影響，在一項評估純素食、部分素食和非素食膳食對哺乳期婦女的母乳HMOs組成的研究發(fā)現(xiàn)，這三類飲食的母乳樣本中總HMOs成分沒有顯著性差異，且總的巖藻糖基HMOs和唾液酸化HMOs含量也無顯著性差異[30]。哺乳期婦女飲食中的微量營養(yǎng)素含量對HMOs是否有影響，現(xiàn)階段的證據(jù)也有限。一項研究中發(fā)現(xiàn)飲食中維生素A攝入量較高的哺乳期婦女的母乳中唾液酸化HMOs濃度較高[31]。

總的來說，評估母親膳食攝入與HMOs含量和分布的相關研究較少，且評估方法的差異太大，膳食與HMOs之間的關系仍處于推測狀態(tài)，懷孕期間的飲食攝入和食物的質量似乎對HMOs沒有顯著影響[27]，而一些單獨的飲食成分和補充劑可能短期對HMOs有影響[28]。

3.4 體質量指數(shù)與HMOs

在分析孕前體質量指數(shù)(body mass index,BMI)與HMOs是否相關時，研究結果之間出現(xiàn)了一些分歧。Ferreira等[32]發(fā)現(xiàn)孕前BMI與LNnT濃度呈正相關，但Samuel等[24]發(fā)現(xiàn)，孕前BMI與LNnT、LNT及LNFPV濃度呈負相關；同時在哺乳的前4個月，只有3′-SL和6′-半乳糖基乳糖(6′-Galactosyllactose,6′-GL)與孕前較高的BMI呈正相關。Larsson等[33]的研究結果卻并未發(fā)現(xiàn)孕前BMI與這些HMOs之間的關聯(lián)?？赡芤驗檫@些研究是在不同的隊列中進行的，遺傳因素或地理位置存在比較大的影響。

在分析產后BMI與HMOs是否相關時，研究結果比較一致，總HMOs和總巖藻糖基化HMOs含量與產后BMI均呈正相關，特別是2′-FL。對于單個HMOs與產后BMI的關聯(lián)，McGuire等人[34]發(fā)現(xiàn)產后BMI和與2′-FL和FLNH呈正相關，與DSLNT和LNnT呈負相關。Isganaitis等[35]發(fā)現(xiàn)，產后1個月的BMI與2′-FL、LNFP I顯著負相關，與LNFPII和LNFP III顯著正相關，但這些相關性并未延伸至產后6個月。Larsson等[33]發(fā)現(xiàn)，產后5個月的BMI與6′-SL和LSTb呈負相關，與2′-FL呈正相關?？傊?，需要更多的證據(jù)來證實母親BMI與單一HMOs之間的關聯(lián)。

3.5 其他因素

除了以上因素外，母乳中HMOs的含量可能還受到環(huán)境、胎齡、分娩方式等因素的影響。非洲岡比亞的一項人群研究報道，與在旱季哺乳時相比，在雨季哺乳的母親產生的HMOs濃度較低[36]。此外，加拿大的一項研究表明，氣候、陽光和過敏原暴露等其他季節(jié)性因素可能會影響加拿大哺乳期婦女的HMOs合成[27]。胎齡方面，與足月產后的母乳相比，早產后的母乳中含有更高的3′-SL、LSTb、DSLNT、LSTa、LSTc和更低的6′-SL[37-38]。剖宮產產婦的母乳中2′-FL、3′-SL、6′-GL濃度低于陰道分娩產婦的母乳，剖宮產和陰道分娩期間母體產生的生理差異，如應激反應、激素分泌等可能是HMOs組成產生差異的原因[38]。

4 總結與展望

HMOs的含量在母乳固體成分中僅次于乳糖和脂肪。越來越多的證據(jù)表明，HMOs對嬰幼兒健康有著重要作用，HMOs有益生元、病原體抑制、抗炎、免疫調節(jié)和促進大腦發(fā)育等作用。母乳中HMOs的含量和種類受泌乳階段、遺傳因素、飲食、BMI、環(huán)境、胎齡和分娩方式等因素的影響。但是目前對于HMOs的研究方法缺少“金標準”，各研究中母乳采集的時間和方式，以及HMOs的檢測和分析方法各有不同，且研究對象樣本量相對較少，使得在獲取標準化HMOs數(shù)據(jù)時出現(xiàn)一定困難，影響進一步的研究結果。因此，優(yōu)化研究方法、擴大樣本量將使我們能夠更好地了解影響母乳中HMOs分布的各種因素，而后我們希望通過調節(jié)相關因素優(yōu)化HMOs分布進而促進嬰兒的健康水平。此外，HMOs對嬰兒的臨床意義及影響機制尚未完全明確，未來需要更多相關方面的研究進行深入探討。