母乳低聚糖对人体保护作用的研究进展

摘 要：母乳低聚糖（Human Milk Oligosaccharides，HMOs）是母乳中特有的物质，含量丰富，种类在200种以上。HMOs具有预防肠道疾病、抗病毒、抑菌以及调节免疫等功能，对婴幼儿生长发育具有重要影响。目前美国、欧盟、澳大利亚等国家已经允许将HMOs作为营养强化剂添加到婴幼儿食品中，我国对HMOs已进行多次受理评审。本文综述了HMOs对人体的保护作用以及合成与应用现状，旨在为开发HMOs配方产品提供一定的参考。

关键词：母乳低聚糖；营养强化剂；保护作用；产品配方设计

Research Progress on Protective Effects of Human Milk Oligosaccharides on Human Body

LIANG Chen， QI Yue*， CHEN Long， LU Yuzhe， WU Gaofeng

（Shanghai Newbaze Nutritiondairy Co.， Ltd.， Shanghai 200000， China）

Abstract： Human milk oligosaccharides （HMOs） are a special substance in human breast milk. There are more than 200 kinds of HMOs. HMOs has the functions of preventing intestinal diseases， antiviral， antibacterial， regulating immunity and protecting nursing mothers， which has an important influence on infant growth and development. At present， the United States， the European Union， Australia and other countries have allowed the addition of HMOs as nutritional supplements to infant food， and China has conducted multiple acceptance reviews on HMOs. The protective effects of HMOs on human body， synthesis and application status were reviewed in order to provide some reference for the development of HMOs formulations.

Keywords： human milk oligosaccharides; nutrient supplements; protective effect; product formulation design

母乳被认为是婴儿出生6个月内最佳的营养来源，相关研究表明，母乳喂养有助于婴儿获取营养、增强免疫力，还有利于降低成年后患糖尿病、高血压、肥胖的风险[1-2]。由于乳母个体乳汁有差异或受工作的影响，母乳哺育得不到充分保证。因此，需设计与母乳接近的配方奶粉来满足婴幼儿的营养需要。

母乳低聚糖（Human Milk Oligosaccharides，HMOs）是母乳中特有的物质，其含量仅次于乳糖和脂肪。HMOs含量受到多种因素的影响，如基因、哺乳阶段、地域及人种等，其中最主要的影响因素是乳母基因型及哺乳阶段[3]。乳母生产后3 d内，母乳中的HMOs含量可超过20 g·L-1，而半个月后成熟乳中的含量约为10～15 g·L-1[4]。

研究发现HMOs在调节婴儿肠道菌群[5]、预防小肠结肠炎[6]、增强免疫[7]及认知学习[8]等方面发挥着重要作用。HMOs主要是由葡萄糖、唾液酸、岩藻糖、N-乙酰葡糖胺及半乳糖5种核心单体结构组成。不同HMOs结构上会出现不同岩藻糖化和唾液酸化，因此可将母乳中的HMOs分为中性岩藻糖基化HMOs、酸性唾液酸化HMOs、中性非岩藻糖基化HMOs[9]。其中，中性岩藻糖基化HMOs被认为是成熟母乳中含量最高的HMOs，包括2'-岩藻基乳糖（2'-Fucosyllactose，2'-FL）、3'-岩藻基乳糖（3'-Fucosyllactose，3'-FL）等[10]。

相关研究预测人类母乳中的HMOs种类超过千种，这主要是因为组成单体的分子结构和空间构型不同[11]。目前已被报道的HMOs超过200种[12]，研究较多的有2'-岩藻糖基乳糖、3'-岩藻糖基乳糖、乳糖-N-新四糖（Lacto-N-neotetraose，LNnT）、乳糖-N-四糖（Lacto-N-tetraose，LNT）、6'-唾液酸乳糖（6'-Sialyllactose，6'-SL）和3'-唾液酸乳糖（3'-Sialyllactose，3'-SL）等[13]。目前美国食品药品管理局和欧洲食品安全局已经批准了2'-FL、LNnT、LNT、3'-唾液酸乳糖钠盐和6'-唾液酸乳糖钠盐等作为新型食品原料，这些成分均可应用于婴幼儿奶粉和食品补充剂[14]。2016年以来，我国卫健委发布8次将2'-FL、LNnT作为营养强化剂使用的受理信息；国家食品安全风险评估中心共发布5次关于2'-FL、LNnT的征求意见。2023年，中国食品科学技术学会发布了母乳低聚糖的科学共识，意在进一步推进HMOs产业的升级、发展以及HMOs在我国食品行业中的合法使用[15]。

目前，配方奶粉中使用的低聚半乳糖和低聚果糖实质上是模拟HMOs，但二者均为直链结构且组成单体也较为单一，无法全部实现众多种类的HMOs功能[16]。对于无法得到母乳喂养的婴儿，食用含有HMOs的配方奶粉具有多重营养保护意义，因此本文对HMOs在人体保护作用方面的研究进行综述，为HMOs在婴幼儿配方奶粉的应用提供一定的参考。

1 HMOs对人体的保护作用

1.1 预防肠道疾病

坏死性小肠结肠炎（Necrotizing Enterocolitis，NEC）是对早产儿健康具有严重威胁的一种肠道疾病，死亡率高达30%，症状为肠缺血、坏死[17]。NEC的致病机制尚不清晰，肠道微生物失调、细菌大量繁殖和肠道炎症都被认为与其有关[18]。研究发现HMOs对NEC具有一定的预防和干预作用。WEJRYD等[19]通过高效液相色谱法研究了NEC患儿和健康婴儿的乳母乳汁中HMOs种类和含量的不同，发现同期内NEC患儿乳母乳汁中的HMOs种类和含量较低。AUTRAN等[20]研究了HMOs中的二唾液酸乳糖-N-四糖（Disialy-Lacto-N-tetraose，DSLNT）与NEC发病率的关系，逻辑回归和方程分析发现NEC患儿乳母和健康婴儿乳母的乳汁中DSLNT的含量存在差异，前者含量明显偏低，因此推测单纯母乳喂养的婴儿，母乳中DSLNT含量低可能会增大婴儿患NEC的风险。GOOD等[21]通过16S核糖体RNA扩增子序列分析发现2'-FL能够增强内皮型一氧化氮合酶（endothelial Nitric Oxide Synthase，eNOS）表达来增强肠灌注从而预防NEC，实验也观察了NEC小鼠及eNOS缺陷NEC小鼠喂养2'-FL的情况，发现NEC小鼠肠道内的促炎标志物减少、小肠黏膜结构得到保护，而eNOS缺陷NEC小鼠出现小肠缺血、炎症、肠黏膜结构损坏的现象。NIEKERK等[22]的研究也发现与食用婴儿配方奶粉的婴儿相比，食用母乳的婴儿NEC发病率降低，母乳喂养有利于早产儿的肠道健康。

1.2 抗病毒、抑菌

HMOs具有抗病毒的作用，在一些由病毒、细菌引起的感染中，病原体会黏附在上皮细胞表面聚糖上，一些唾液酸化和岩藻糖基化的HMOs与上皮细胞的聚糖具有类似结构，能与病原体结合，防止病原体在宿主体内定植[23]。LIN等[24]发现特定的非唾液酸化HMOs对无乳链球菌具有抑菌活性，无乳链球菌以非唾液酸化的HMOs为碳源，HMOs进入体内后能修饰无乳链球菌的结构，进而抑制其增殖。2'-FL能抑制空肠弯曲菌和肠道的结合，YU等[25]利用人体外上皮细胞（HEp-2、HT-29）和小鼠感染模型研究HMOs对空肠弯曲菌的抑制现象，细胞实验发现，2'-FL可抑制80%的空肠弯曲菌侵袭（p<0.05），抑制60%～70%黏膜促炎信号白介素（Interleukin，IL）-8的释放，抑制80%～90% IL-1β的释放，抑制50%巨噬细胞炎症蛋白2的释放（p<0.05）；而小鼠感染模型发现，小鼠摄入2'-FL后，空肠弯曲菌定植减少80%，体重减轻5%，肠道炎症组织学特征减少50%～70%，急性期黏膜免疫应答炎症信号分子诱导减少50%～60%（p<0.05）。

1.3 调节肠道菌群

HMOs能发挥益生元的作用被肠道微生物吸收利用，使肠道菌群发生改变[26]。由于人的胃肠道中没有酶解HMOs的特定酶，绝大部分的HMOs可以到达结肠，成为肠道微生物的碳源，被其选择性利用[27]。例如，一些两歧双歧杆菌，因具有岩藻糖糖苷酶基因，能在胞内形成糖苷酶通过ABS转运蛋白将岩藻糖运输到胞内进行水解[28]。HMOs被微生物代谢的同时也为机体提供了营养物质，研究表明，2'-FL、3'-FL、LNnT能被肠道中的双歧杆菌和拟杆菌利用，这些益生菌能代谢产生维生素C、B族维生素、氨基酸等物质，有益于婴幼儿的生长发育[29]。当人体内双歧杆菌占优势时，能抑制有害菌的代谢活动，减少胺类、酚类、吲哚等有害物质的产生。此外，HMOs被微生物利用后，能产生短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acid，SCFA），SCFA可使肠内环境的pH值变低，抑制病原菌的繁殖，保护了婴儿的肠道健康。相关研究表明SCFA除了有助于肠上皮细胞成熟之外，SCFA的正常分泌可能还有助于预防婴儿出现过敏、哮喘现象[30-31]。

1.4 调节免疫

HMOs参与人体的免疫调节，纯母乳喂养的婴儿患哮喘、过敏、肠炎等疾病的概率远低于配方奶粉喂养的婴儿，其原因可能与母乳中的HMOs成分有关[32]。HMOs参与免疫调节的作用机制呈多样化的特点。AZAGRA等[33]通过小鼠模型研究了饲喂2'-FL对肠道免疫系统的影响，发现饲喂2'-FL的小鼠在第16天时血浆中的免疫球蛋白IgG和IgA升高，肠系膜淋巴结T细胞亚群增多。HE等[34]研究发现，HMOs具有干预微生物受体的作用，2'-FL能通过干预Toll样受体4受体信号通过，从而发挥抗炎作用。EIWEGGER[35]将脐带血单核细胞与酸性唾液酸化HMOs共培养，发现与对照组相比，HMOs的加入提高了CD3+、CD4+和CD3+、CD8+细胞产生干扰素γ的比例（p<0.05），提高了CD3+、CD8+细胞产生白细胞介素IL-13的比例（p<0.05），表明HMOs能促进T细胞的细胞因子的产生和活化。此外，HMOs作为一种益生元能被肠道中长双歧杆菌、短双歧杆菌等有益菌利用，其增殖代谢产生的乙酸等物质可以增强肠上皮细胞的屏障和免疫防御，使人体免受大肠杆菌的侵袭[36]。

2 母乳低聚糖的应用

许多研究已经证实HMOs的安全性和生理功能，2014年欧洲食品安全局最早批准HMOs的使用，截至目前，欧盟、澳大利亚、美国等地均批准了HMOs在婴配粉产品中的使用[37]。雀巢、惠氏等品牌已在1～4段配方奶粉产品中加入了HMOs成分，目前我国法规规定，产品中不允许添加HMOs，但可通过跨境电商购买国外的HMOs产品。与低聚木糖和低聚果糖相比，配方奶粉中使用HMOs进一步还原了母乳的营养，对婴幼儿营养具有重要意义。我国对HMOs也进行了很多深入研究，国家卫健委对HMOs的多次受理，也表明这一功能性原料获批使用指日可待。