腸道菌群是影響人體多種生理功能的重要因素，自生命早期建立后能夠影響宿主的整個(gè)生命周期。出生后，嬰兒腸道經(jīng)歷了復(fù)雜的微生物定植過程。已有研究表明喂養(yǎng)方式是調(diào)節(jié)胃腸道微生物群組成和代謝功能的關(guān)鍵因素。母乳喂養(yǎng)的嬰兒在其生命的第一周中擁有更穩(wěn)定的微生物群落（雙歧桿菌為優(yōu)勢菌群），這對維持新生兒的健康起重要作用。

母乳是嬰兒營養(yǎng)的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”，也是生長期嬰兒的最佳營養(yǎng)來源。母乳是一種由數(shù)百到數(shù)千種不同的生物活性成分組成的復(fù)雜生物流體，適合于嬰兒未成熟的消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)，其中最豐富的物質(zhì)之一是被稱為母乳低聚糖（HMOs）的非共軛復(fù)合碳水化合物。河北科技大學(xué)食品與生物學(xué)院的袁慧芝、王世杰*等人綜述了HMOs的組成、結(jié)構(gòu)以及在母乳中的含量，重點(diǎn)闡述了HMOs及其代謝產(chǎn)物與嬰兒腸道微生物群間的關(guān)系，最后探討了HMOs配方奶粉喂養(yǎng)對嬰兒腸道菌群產(chǎn)生的有益作用，為推進(jìn)HMOs在嬰幼兒配方食品中的應(yīng)用提供理論支持。

01

HMOs的組成、結(jié)構(gòu)和含量

單糖組成

HMOs是母乳中天然存在的聚合度不高于3的低聚糖的統(tǒng)稱。它在乳糖分子的基礎(chǔ)上終端位置由5 種單體進(jìn)行修飾，這5 種單體分別為葡萄糖（glucose，Glc）、半乳糖（galactose，Gal）、N-乙酰氨基葡萄糖（N-acetylglucosamine，GlcNAc）、巖藻糖（fucose，F(xiàn)uc）和N-乙酰神經(jīng)氨酸（也稱唾液酸，N-acetylneuraminic acid，Neu5Ac）。

主要成分結(jié)構(gòu)及含量

目前，已在母乳中鑒定和表征了200多種不同的HMOs成分。幾乎所有的HMOs在還原端都具有乳糖單元，處于還原端的乳糖核心（Gal-β-1,4-Glc）通過β-1,3-糖苷鍵連接半乳糖β-1,3-N-乙酰氨基葡萄糖（Gal-β-1,3-GlcNAc）或β-1,6-糖苷鍵連接N-乙?；樘牵℅al-β-1,4-GlcNAc）向外延伸，并且可以用巖藻糖或唾液酸進(jìn)一步修飾這些核心HMOs結(jié)構(gòu)，最終形成細(xì)長的線性結(jié)構(gòu)或支鏈寡糖。表2列舉了分泌型母親的乳汁中HMOs主要成分的結(jié)構(gòu)及含量?？傮w而言，分泌型母親的總HMOs濃度（（15.91±2.80）μmol/mL）高于非分泌型母親（（8.94±1.51）μmol/mL）），并且據(jù)統(tǒng)計(jì)大約79%的母親為分泌型母親。

02

HMOs與嬰兒腸道微生物的關(guān)系

HMOs對嬰兒腸道微生物組成的影響

HMOs在形成和維持健康的嬰兒腸道菌群方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。嬰兒的腸道微生物群組成與所代謝的HMOs有關(guān)，由于HMOs對上消化道的低胃液pH值和酶具有抵抗力，在嬰兒胃腸道的上部不能被消化，因此大多數(shù)HMOs到達(dá)結(jié)腸，在結(jié)腸中它們作為特定微生物的底物（即充當(dāng)益生元）影響胃腸道微生物群的組成和活性。然而并非所有的HMOs都會(huì)導(dǎo)致胃腸道微生物群的組成和活性發(fā)生相同的變化，并對宿主的健康產(chǎn)生相同的影響。益生元效應(yīng)可能是結(jié)構(gòu)特異性的，因此有必要了解母乳中特定的HMOs結(jié)構(gòu)與嬰兒腸道微生物群組成之間的對應(yīng)關(guān)系。

嬰兒腸道微生物對HMOs的利用

01.

利用方式：

嬰兒腸道相關(guān)雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）已經(jīng)進(jìn)化出兩種利用HMOs的方式（細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外消化）。兩歧雙歧桿菌（B. bifidum）和LnbX（一種重要的HMOs降解酶）陽性的長雙歧桿菌分泌細(xì)胞外糖苷酶降解細(xì)胞外HMOs，隨后釋放的單糖或二糖被導(dǎo)入到細(xì)胞中進(jìn)一步降解。相反，短雙歧桿菌（B. breve）、嬰兒雙歧桿菌（B. infantis）和LnbX陰性的長雙歧桿菌則通過特定的轉(zhuǎn)運(yùn)體直接將完整的HMOs轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行降解。

02.

利用能力：

新生兒腸道微生物在利用HMOs的能力上存在差異。到目前為止，在嬰兒腸道菌群中發(fā)現(xiàn)的兩大共生菌群，即雙歧桿菌屬和擬桿菌屬，被認(rèn)為是HMOs的有效降解者。雙歧桿菌對HMOs的利用具有物種特異性差異。嬰兒雙歧桿菌具有很強(qiáng)的降解HMOs能力。雖然兩歧雙歧桿菌利用HMOs的能力不如嬰兒雙歧桿菌，但其仍可以將HMOs降解為單糖。擬桿菌對復(fù)合多糖（膳食多糖如木聚糖、果聚糖或宿主衍生的聚糖）有著廣泛的偏好，有效地消耗大范圍的HMOs。而新生兒腸道微生物群的其他菌屬，包括梭菌、腸球菌、大腸桿菌、葡萄球菌和鏈球菌自身不會(huì)降解HMOs，但它們可能利用其他腸道細(xì)菌（如雙歧桿菌和擬桿菌）產(chǎn)生的部分分解產(chǎn)物或發(fā)酵終產(chǎn)物。

03.

產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物：

益生元促進(jìn)健康的一種機(jī)制是通過益生元化合物的發(fā)酵來促進(jìn)代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，結(jié)腸微生物群發(fā)酵HMOs可產(chǎn)生有益的代謝產(chǎn)物，如SCFA?？梢援a(chǎn)生SCFA的腸道細(xì)菌有擬桿菌、雙歧桿菌、乳桿菌等。SCFA在腸道細(xì)菌群落與宿主之間的交流中起著關(guān)鍵作用，對新生兒的腸道健康至關(guān)重要。盡管SCFA的主要作用是作為腸上皮細(xì)胞的能量來源，維持胃腸道的生長發(fā)育，但越來越多的研究表明，SCFA具有更廣泛的系統(tǒng)效應(yīng)，因?yàn)樗鼈兡軌虺洚?dāng)信號分子參與基因表達(dá)的調(diào)控。SCFA可以通過激活腸道中的游離脂肪酸受體和增加腸內(nèi)循環(huán)性厭食激素來抑制食欲，此外SCFA在免疫細(xì)胞的活化和分化中也起著重要作用。發(fā)酵的主要產(chǎn)物是乙酸，它會(huì)降低腸道內(nèi)的pH值，具有抑菌作用，能夠抑制病原菌的生長。除乙酸外，發(fā)酵產(chǎn)物還包括丁酸和丙酸，丁酸和丙酸對腸道健康都很重要，因?yàn)樗鼈兛梢耘c宿主上皮細(xì)胞相互作用，刺激黏蛋白釋放，增加黏膜血流量，調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。乳酸和琥珀酸是SCFA生產(chǎn)過程中的中間代謝產(chǎn)物，但研究較少。

03

HMOs配方奶粉對嬰兒腸道微生物群的影響

嬰兒配方奶粉通常通過增加僅在母乳中發(fā)現(xiàn)的成分含量來更好地模擬母乳的復(fù)雜性。目前嬰兒配方奶粉主要還是包含牛乳成分，缺少人體母乳中發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵生物活性成分（如HMOs），因此配方奶粉喂養(yǎng)和母乳喂養(yǎng)嬰兒的腸道微生物群存在很大不同。已有研究表明配方奶粉可能會(huì)導(dǎo)致嬰兒的腸道微生物組分缺乏雙歧桿菌，從而影響嬰兒的免疫發(fā)育，而HMOs可以通過促進(jìn)雙歧桿菌的定植，有益于配方奶粉喂養(yǎng)嬰兒腸道微生物群的建立。

結(jié) 語

母乳喂養(yǎng)對嬰兒胃腸道微生物群的選擇性定植和成熟（隨著嬰兒的成長，微生物系統(tǒng)發(fā)育的多樣性逐漸增加，經(jīng)過大約2.5 年的發(fā)育接近成人微生物系統(tǒng)，表明達(dá)到成熟）至關(guān)重要。母乳不僅為微生物在母親和嬰兒之間的轉(zhuǎn)移提供了重要的媒介，而且還含有高濃度的低聚糖，進(jìn)一步促進(jìn)了微生物的定植。對于不能母乳喂養(yǎng)的新生兒而言，喂養(yǎng)添加HMOs的嬰兒配方奶粉是一個(gè)更好的選擇。HMOs代表了新生兒營養(yǎng)學(xué)的下一個(gè)前沿領(lǐng)域，如今商業(yè)化生產(chǎn)的HMOs越來越多，HMOs的有益特性使其具有潛力成為改善嬰兒腸道微生物群生態(tài)失調(diào)的功能性成分。此前國外已有商品化的添加2’-FL和LNnT的嬰幼兒配方奶粉，近期歐盟委員會(huì)又批準(zhǔn)了LNT在嬰幼兒配方奶粉中的應(yīng)用，但我國法規(guī)尚未允許HMOs在嬰幼兒配方奶粉中使用。

雖然HMOs的有益作用已得到廣泛證明，但是關(guān)于HMOs合成、代謝和功能的許多問題仍未得到解答，HMOs調(diào)節(jié)整個(gè)腸道微生物群的機(jī)制尚待研究。另外，HMOs與母乳中其他生物活性成分（如細(xì)胞因子、免疫球蛋白和抗菌肽）之間復(fù)雜的相互作用及其對嬰兒腸道微生物群的影響也有待闡明。未來的研究應(yīng)著眼于母嬰配對、大樣本和縱向樣本收集，樣本盡可能包括多樣化的人群，以進(jìn)一步闡明HMOs對嬰兒腸道健康所發(fā)揮的作用。要了解HMOs作為改變后代早期腸道微生物群的潛力，首先要明確在腸道環(huán)境中，什么是預(yù)防疾病的有益微生物群；其次還要確定HMOs中的哪些成分是促進(jìn)建立這種有益微生物群所必需的。

本文《母乳低聚糖與嬰兒腸道菌群相關(guān)性研究進(jìn)展》來源于《食品科學(xué)》2021年42卷13期319-325頁，作者：袁慧芝，荀一萍，蒲曉璐，朱宏，王世杰。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20200605-072。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看文章相關(guān)信息。

修改/編輯：袁藝；責(zé)任編輯：張睿梅

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為進(jìn)一步促進(jìn)動(dòng)物源食品科學(xué)的發(fā)展，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，更好的保障人類身體健康和提高生活品質(zhì)，北京食品科學(xué)研究院和中國食品雜志社在寧波和西寧成功召開前兩屆“動(dòng)物源食品科學(xué)與人類健康國際研討會(huì)”的基礎(chǔ)上，將與鄭州輕工業(yè)大學(xué)、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)、河南工業(yè)大學(xué)、河南科技學(xué)院、許昌學(xué)院于2021年11月27-28日在河南鄭州共同舉辦“2021年動(dòng)物源食品科學(xué)與人類健康國際研討會(huì)”。歡迎相關(guān)專家、學(xué)者、企業(yè)家參加此次國際研討會(huì)。

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