低聚糖和Sn-2棕櫚酸甘油酯對嬰兒腸道有益菌影響的臨床研究進展

趙夢雅，張維

（黑龍江飛鶴乳業有限公司，北京100020）

0 引 言

人乳成分復雜，其富含的低聚糖（Human milk oligosaccharides,HMO）、Sn-2棕櫚酸甘油酯等成分能促進嬰兒腸道有益菌群的生長，有利于嬰兒腸道發育和健康[1-2]。根據流行病學的研究，喂養嬰兒奶粉的孩子腸道有益菌群豐度少于母乳喂養兒，且腸道疾病發概率約為母乳喂養兒的3～10倍[3-4]。為改善人工喂養嬰兒腸道健康狀況，一些促進腸道有益菌生長的物質被添加入嬰兒配方奶粉。本文總結了食用添加低聚糖、Sn-2棕櫚酸甘油酯的配方奶粉對嬰兒腸道有益菌數量影響的臨床研究。

1 母乳喂養與嬰兒腸道有益菌群

嬰兒腸道微生態對嬰兒生長發育有重要影響，母乳是影響嬰兒腸道菌群建立的關鍵因素之一[5]。作為乳汁中第三大組成成分，HMO在成熟乳中的含量約為5-20 g/L，能促進腸道有益菌增殖[6]。HMO通常由5種單糖組成，即葡萄糖（glucose,Glc）、半乳糖（galactose,Gal）、N-乙酰葡糖胺（N-acetylglucosamine,GlcNAc）、巖藻糖（fucose,Fuc）及 N-乙酰神經氨酸（N-acetylneuraminic acid,Neu5Ac）[1]。其核心結構共有13種，最簡單的是乳糖殘基，該結構通過β-1,3或β-1,6鍵連接二糖可形成其它核心結構[1]。這些核心結構又通過α-2,3或α-2,6鍵連接N-乙酰神經氨酸殘基生成酸性HMO；或者通過α-1,2、α-1,3、α-1,4鍵連接巖藻糖殘基生成中性HMO[1]。目前已發現的HMO結構超過150種，由于受母親分泌類型和Lewis血型影響，乳汁含有的低聚糖類型存在個體差異。目前認為HMO不能被嬰兒消化道分泌的酶水解，作為底物被大腸中的微生物發酵利用，促進腸道內雙歧桿菌屬細菌增殖[1]；其次，HMO能夠提高雙歧桿菌屬細菌與腸上皮細胞的結合能力，增加腸粘膜屏障功能，抵御致病微生物的入侵[7]；第三，HMO經腸道微生物發酵，生成短鏈脂肪酸，通過與腸上皮細胞的G蛋白偶聯受體結合促進嬰兒免疫系統成熟[8]。

除HMO外，Sn-2棕櫚酸甘油酯也可能與嬰兒腸道有益菌群有關。Sn-2棕櫚酸甘油酯是指棕櫚酸酯化在甘油Sn-2羥基上的甘油酯。這種結構的甘油三酯在人乳和牛乳中都天然存在，但人乳中的含量顯著高于牛乳。人乳中約有60%的棕櫚酸酯化在甘油的Sn-2羥基上，牛乳中Sn-2棕櫚酸甘油酯占棕櫚酸約為40%，而在嬰兒配方粉中經常添加的植物油，如大豆油、棕櫚油中，含量僅為5%～20%[9]。臨床研究表明，Sn-2棕櫚酸甘油酯能夠減少棕櫚酸與鈣離子的結合，避免因形成鈣皂導致的嬰兒糞便硬化[2]。此外，動物實驗發現高濃度（70%）Sn-2棕櫚酸甘油酯能夠提高大鼠糞便中產乙酸菌含量，進而增加大鼠糞便中短鏈脂肪酸含量[10]。

喂養方式影響嬰兒期腸道菌群的定植，相較于母乳喂養兒，配方粉喂養兒腸道微生物種類更多，有益菌含量相對較少。Ossa等[11]發現配方粉喂養嬰兒腸道菌群中擬桿菌門微生物含量顯著低于母乳喂養兒，而厚壁菌門細菌含量高于母乳喂養兒。Madan等[12]發現配方粉喂養兒腸道內雙歧桿菌屬細菌數量顯著低于母乳喂養兒，推測與母乳低聚糖有關。Timmerman等[13]亦發現母乳喂養兒腸道中雙歧桿菌屬細菌數量顯著高于配方粉喂養兒，且腸道微生物多樣性低于人工喂養兒。兩種喂養方式造成的嬰兒腸道菌群，特別是有益菌含量差異可能為嬰兒后期帶來不良的健康影響。已有研究發現配方粉喂養的孩子超重比例高于母乳喂養兒[14-15]。而根據流行病學研究，腸道中雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬含量較低，葡萄球菌屬細菌含量較高的嬰兒，在后期發展為肥胖的概率更高[16-18]。由此推斷，腸道菌群組成的變化可能是造成配方粉喂養兒后期肥胖的因素之一。目前發現食用添加低聚糖、Sn-2棕櫚酸甘油酯的嬰兒配方奶粉可刺激嬰兒腸道有益菌增殖。

表1 低聚半乳糖對嬰兒腸道菌群影響的臨床研究

2 低聚糖對嬰兒腸道有益菌的影響

2.1 低聚半乳糖對腸道有益菌數量的影響

低聚半乳糖（galacto-oligosaccharides，GOS）是以乳糖作為底物，經β-半乳糖酶轉糖苷作用得到的一種寡聚糖混合物[19]。由于GOS不能被嬰兒消化酶分解，卻可以被腸道內特定細菌發酵，具有促進人腸道中雙歧桿菌屬細菌增殖的功能，作為益生元被添加入嬰兒配方奶粉中[20]。通過匯總GOS對嬰兒腸道菌群影響的臨床研究，發現在嬰兒配方奶粉中GOS的添加量從2.4 g/L到5 g/L不等，且食用添加GOS配方粉的嬰兒腸道內雙歧桿菌屬細菌數量顯著高于不含低聚糖配方粉組嬰兒，與母乳喂養兒腸道有益菌含量無統計學差異（見表1）[21-26]。此外，配方粉中添加GOS能夠降低嬰兒糞便p H，提高糞便中乙酸濃度，軟化嬰兒糞便。由于排便次數及糞便性質與腸道內細菌種類及豐度有關，雙歧桿菌屬細菌數量的提升能夠緩解便秘癥狀，因此配方粉中添加低聚糖可以幫助嬰兒緩解便秘癥狀[27-29]。需注意的是，不同公司生產的GOS在結構上差異較大[20]。盡管目前GOS結構對嬰兒腸道菌群的影響未被探明，但未來或許可以利用不同結構的GOS，調配出刺激某些特定菌種增殖的嬰兒配方粉供嬰兒食用。

2.2 低聚果糖對腸道有益菌數量的影響

低聚果糖（fructo-oligosaccharide，FOS）可通過兩種方式進行工業化生產：菊科植物中的多聚物經內切菊粉酶作用，生成聚合度為2-60的寡聚物[30]；蔗糖經細菌轉果糖作用合成聚合度小于5的寡聚物[31]。FOS的消化吸收方式與GOS相似，目前也作為益生元被添加入嬰兒配方奶粉中[32]。Kapiki[33]發現和喂養不含低聚糖的配方奶粉比，喂養添加FOS的配方粉不僅能夠增加嬰兒排便次數，還顯著提高嬰兒腸道內雙歧桿菌屬細菌數量，與母乳喂養兒無統計學差異。

2.3 復配低聚半乳糖/低聚果糖對腸道有益菌數量的影響

母乳低聚糖結構和組成復雜，70%為中性低聚糖，30%為酸性低聚糖[6]。質譜分析發現母乳低聚糖中，來源于乳糖且聚合度小于13的糖苷含量最多，而聚合度高的糖苷含量較低[34]。為模仿母乳低聚糖組成，在食品工業領域將短鏈GOS（聚合度在3-8之間）與長鏈FOS（聚合度大于23）按照9∶1的比例復配，得到分子量分布與母乳低聚糖相似的復配物[35]。通過總結配方粉中添加復配GOS/FOS對嬰兒腸道菌群影響的臨床研究，喂養復配GOS/FOS配方粉能顯著提高嬰兒腸道中雙歧桿菌屬細菌含量，軟化嬰兒糞便，使嬰兒排便次數更接近母乳喂養兒。此外，相較于母乳喂養，復配低聚糖能顯著提高嬰兒糞便中分泌型免疫球蛋白A（sIgA）、短鏈脂肪酸含量，提示可能促進嬰兒免疫系統發育（見表2）[36-48]。sIgA能夠與微生物結合，防止致病菌黏附于腸黏膜表面，維持腸道微生態的平衡。短鏈脂肪酸作為腸道微生物發酵產物，不僅為機體提供能量，還能通過刺激血漿中淋巴B細胞分化、增加血漿中CD4+T細胞活性、提升腸道中sIgA結合能力，促進免疫系統發育[49]。綜上研究，復配低聚糖不僅能提高有益菌在嬰兒腸道內定植數量，對嬰兒免疫系統發育也有促進作用。

2.4 2’-巖藻糖基乳糖對腸道有益菌數量的影響

雖然母乳低聚糖種類繁多，結構復雜，但不同結構的低聚糖含量差異較大。Austin等[50]發現2’-巖藻糖基乳糖（2’-fucosyllactose,2’-FL）為含量最高的一類寡聚糖之一，初乳中含量平均約為2 600 mg/kg，成熟乳中含量減少到1 300 mg/kg。2’-FL由L-巖藻糖、D-半乳糖及D-葡萄糖組成。近年來針對2’-FL的研究逐漸展開，現有研究僅報道了2’-FL能夠被長雙歧桿菌屬細菌所利用，生成短鏈脂肪酸[51]。將2’-FL添加入嬰兒配方粉的臨床研究數量較少，且僅關注該特殊配方奶粉的安全性，對嬰兒腸道有益菌影響的研究目前尚在進行中（ClinicalTrials.gov Identifier：NCT 03109223）。

表2 復配低聚半乳糖/低聚果糖對嬰兒腸道菌群影響的臨床研究

3 Sn-2棕櫚酸甘油酯對嬰兒腸道有益菌的影響

Sn-2棕櫚酸甘油酯（Sn-2 palmitate）在工業生產中，是將棕櫚油或動物油脂與油酸等作為底物，通過脂肪酶催化，經酯交換反應生成[52]。Bar-Yoseph等[2]發現，當配方粉中Sn-2棕櫚酸甘油酯含量超過40%時，能顯著提高嬰兒腸道對棕櫚酸和鈣的吸收率，軟化嬰兒糞便。匯總現有臨床研究，發現市售嬰兒配方粉Sn-2棕櫚酸甘油酯添加量在40%左右，食用此種配方粉能夠提高嬰兒對脂肪、鈣的吸收，改善嬰兒便秘、哭鬧情況，并增加嬰兒腸道中有益菌數量（見表3）[53-56]。這些腸道有益菌不僅能夠阻止致病菌在嬰兒腸道的定植，降低嬰兒腹瀉的發病率，還能產生B族維生素和短鏈脂肪酸，利于嬰兒免疫系統的發育[57]。值得注意的是，到目前為止，僅有一個臨床研究證實喂養僅添加Sn-2棕櫚酸甘油酯的配方奶粉能促進嬰兒腸道雙歧桿菌和乳酸桿菌屬細菌的增值，但作用機理尚不明確，有待進一步研究。盡管根據Bar-Yoseph等[2]的統計，嬰兒腸道對脂肪、鈣的吸收率與Sn-2棕櫚酸甘油酯的添加量成正比，但添加更高劑量Sn-2棕櫚酸甘油酯（＞40%）的奶粉在安全性及功效性方面仍需進一步論證。

表3 Sn-2棕櫚酸甘油酯對嬰兒腸道菌群影響的臨床研究

4 總結與展望

雖然低聚糖、Sn-2棕櫚酸甘油酯能夠促進嬰兒腸道有益菌群的增殖，但是喂養添加這些成分配方粉的嬰兒，其腸道菌群組成與母乳喂養的嬰兒仍然存在著差異，這種差異對嬰兒生長發育以及成年后健康的影響，仍然未知。這種差距可能與母乳和配方粉成分的差異有關。例如，母乳中天然存在的含量較多的低聚糖有2’-巖藻糖基乳糖、3-巖藻糖基乳糖、乳酰-N-四糖、3’-唾液酸乳糖等，含量在泌乳的前六個月內處于動態變化中，均在260 mg/kg以上[50]。然而，目前能夠進行工業化生產的天然低聚糖只有2’-巖藻糖基乳糖一種，且同一段位配方粉中2’-FL的含量沒有差別。這提示，要想讓喂養配方奶粉的嬰兒腸道菌群更接近于母乳喂養兒，對于母乳的研究和母乳成分的開發、臨床研究，仍要繼續。

現有研究并未證實導致人工喂養嬰兒易患腸道疾病的原因僅與嬰兒腸道內有益菌含量較低有關，還是由于嬰兒腸道菌群整體構成與母乳喂養兒不同。若原因是后者，僅單純提高嬰兒腸道內有益菌數量并不能說明可以降低嬰兒腸道疾病患病率。后續也許可以重點關注單一提高某些腸道有益菌是否與降低嬰兒腸道疾病患病率有直接關聯。此外，既然目前認為嬰兒腸道菌群的定植與成人期健康有密切關聯，能否將嬰兒腸道菌群作為評價嬰兒生長發育的指標也是研究人員值得思考的問題。目前，對嬰兒生長發育的評價僅從人體測量學角度，按照兒童生長標準曲線，判斷嬰兒生長發育是否符合標準。但是，如何定義正常的嬰兒腸道菌群，并依此建立一個標準的評價體系，對研究人員仍是一大挑戰。或許可以將匯總世界范圍內母乳喂養的健康嬰兒腸道菌群組成信息，繪制母乳喂養兒腸道菌群構成圖譜作為完成這一構想的第一步。