母乳是婴儿最理想的天然食物，含有大量的营养素、微量营养素、免疫因子、母乳低聚糖（human milk oligosaccharides，HMOs）和有益菌如双歧杆菌等，为婴儿的生存和健康提供有效保障。世界卫生组织建议母乳喂养至少至生后6个月，也可继续喂养至2岁或更长时间。HMOs作为仅存于母乳中的碳水化合物，其含量仅次于乳糖和脂质。HMOs以各种形式和结构存在于母乳中，且不同母亲的乳汁中HMOs组成和结构存在较大个体差异，主要与遗传背景、哺乳阶段，以及母亲饮食方式、生活习惯和生活环境有关。HMOs作为一种益生元，在肠道不被消化酶分解，可通过促进双歧杆菌等有益菌生长而影响肠道菌群的定植，辅助建立肠道微生态平衡，促进肠黏膜免疫的成熟和发育，降低感染性及过敏性疾病的发病率，对婴儿近远期健康发挥了积极作用。本文就近几年来HMOs与婴儿健康的研究进展进行综述。

HMOs是一种由N-乙酰葡萄糖胺、D-葡萄糖、D-半乳糖、L-岩藻糖和唾液酸衍生物N-乙酰神经氨酸五种单糖组成的非结合复合多糖。从结构上来看，所有HMOs在还原末端均携带一个乳糖核心基团，以β-1，3键或β-1，6键连接半乳糖β-1，3-N-乙酰氨基葡萄糖（Ⅰ型链）或半乳糖β-1，4-N-乙酰氨基乳糖（Ⅱ型链）向外延伸 ^［ 1 ］ 。该序列可在岩藻糖基转移酶（fucosyltransferase，FUT）和唾液酸基转移酶作用下，通过α-1，2、α-1，3或α-1，4键和α-2，3或α-2，6键分别加入岩藻糖或唾液酸单糖进一步修饰。迄今为止，人们已从母乳中鉴定出200余种游离低聚糖结构 ^［ 2 ］ 。母乳中HMOs组成和含量的个体差异主要与母亲的Secretor基因（Se）和Lewis基因（Le）有关，Se基因编码α-1，2-FUT（FUT2），FUT2将岩藻糖连接到乳糖或乳糖-N-四糖，分别合成2'-岩藻糖基乳糖（2'-fucosyllactose，2'-FL）和乳糖-N-岩藻五糖Ⅰ。Le基因编码α-1，3/4-FUT（FUT3），FUT3将岩藻糖添加到乳糖-N-岩藻五糖Ⅰ和2'-FL，分别形成乳糖-N-二岩藻六糖Ⅰ和乳糖二岩藻四糖，也可将岩藻糖直接转移到乳糖-N-四糖、乳糖和乳糖-N-新四糖，分别形成乳糖-N-岩藻五糖Ⅱ、3'-岩藻糖基乳糖（3'- fucosyllactose，3'-FL）和乳糖-N-岩藻五糖Ⅲ。依据FUT2和FUT3酶活性表达，可将母乳大致分为4种组合：（1）Se ⁺/Le ⁺；（2）Se ⁺/Le ^-；（3）Se ^-/Le ⁺；（4）Se ^-/Le ^-［ 3 ］ 。HMOs在不同哺乳期母乳中浓度不尽相同，在初乳中浓度最高（平均9~22 g/L），随着哺乳的进程，HMOs浓度从过渡乳（平均8~19 g/L）、成熟乳依次逐渐下降，从出生一个月内母乳中HMOs浓度6~15 g/L下降至6个月后的4~6 g/L，表明哺乳期各阶段HMOs优势含量存在差异 ^［ 4 ］ 。大多数HMOs随着哺乳进程而逐渐下降，而3'-FL随哺乳进程呈上升趋势，尽管目前尚不清楚其原因，但推测3'-FL可能在纯母乳喂养期之后发挥特殊作用 ^［ 5 ］ 。母乳中HMOs含量的变化除与上述遗传因素及哺乳期各时间段有关外，也会受到母亲饮食结构、生活习惯和环境等诸多因素影响 ^［ 6 ］ 。也有研究发现，早产儿母亲母乳中HMOs含量高于足月儿母亲 ^［ 7 ］ 。HMOs虽能直接到达结肠，多被结肠微生物利用，但目前仍不十分清楚HMOs在婴儿肠道中的降解过程。

母乳成分复杂，含丰富的乳糖、脂质、蛋白质和HMOs等，尤其HMOs在肠道细胞增殖和成熟方面发挥重要作用，帮助维持上皮细胞屏障功能，保护胃肠道免受细菌和毒素的侵扰。肠道菌群作为肠道微生态的重要组成部分，对机体发挥诸多生理功能，包括物质代谢、营养吸收、防御感染、促进免疫成熟和调节免疫应答等，以维持机体健康。生命早期是肠道菌群建立、免疫发育的关键“窗口期”，尤其微生物群落的建立和演替受诸多因素如分娩方式、喂养方式、生活方式、抗生素应用以及疾病和环境暴露等影响 ^［ 8 ］ 。HMOs具有抵抗胃酸、胰腺酶及刷状边缘酶的降解作用，绝大部分以完整形式到达远端小肠和结肠，被肠道微生物群所利用，其摄入总量的1%~4%和40%~50%可分别通过尿液和粪便排出，仅1%被吸收入血 ^［ 9 ］ 。Borewicz等 ^［ 10 ］ 通过研究母乳喂养婴儿肠道微生物群组成与母乳中HMOs分布的关系发现，HMOs可致婴儿肠道中61.5%的微生物群发生变化，主要与双歧杆菌属、拟杆菌属和乳杆菌属有关。母乳喂养婴儿肠道双歧杆菌为绝对优势菌，其原因是双歧杆菌能合成大量有利于HMOs水解的酶，如α-半乳糖苷酶、α-己糖胺酶、α-1，2-岩藻糖苷酶等，降解HMOs生成短链脂肪酸，可作为结肠细胞及某些微生物群的能量来源，并降低肠腔pH值，形成肠道酸性环境，进而抑制病原体生长 ^［ 11 ］ 。一些肠道微生物和条件致病菌如大肠杆菌、产气荚膜梭菌、葡萄球菌和肠杆菌不能利用HMOs，可被降解HMOs的双歧杆菌的发酵产物抑制 ^［ 12 ］ 。这些研究结果均表明，HMOs对肠道微生态菌群的定植与演替发挥了积极的调节作用。

肠黏膜屏障是机体重要的防御屏障，在调节肠道稳态、维持宿主先天和获得性免疫中发挥着重要作用。HMOs通过调节肠上皮细胞凋亡、增殖和分化，与肠道树突状细胞表面的聚糖相互作用，促进肠黏膜屏障的成熟 ^［ 13 ］ 。碱性磷酸酶是维持肠黏膜屏障功能的重要分子，通过裂解细菌内毒素主要成分脂多糖中的磷酸基团使其失活。肠道上皮细胞内含有HMOs受体，HMOs可调节碱性磷酸酶，促进肠上皮细胞的分化与维持黏膜完整。HMOs除直接调节肠上皮细胞分化成熟外，还影响免疫信号分子。凝集素是一种调节免疫系统功能的重要生物信息分子，不同结构的HMOs可与其相互作用调控婴儿肠道免疫系统。树突状细胞特异性细胞间黏附分子-3是一种典型的C型凝集素受体，其可与2'-FL和3'-FL等α-岩藻糖基化的HMOs结合进一步调控免疫系统 ^［ 14 ］ 。HMOs调节肠道免疫的作用还体现在调节细胞Toll样受体信号表达。Cheng等 ^［ 15 ］ 研究发现，部分HMOs可识别和激活多种细胞Toll样受体，并能增加肿瘤坏死因子-α和IL-10的产生，特别是3'-FL可通过调节多种细胞Toll样受体发挥抗炎作用。另有研究发现，少量HMOs可从胃肠道吸收进入循环系统，诱导脐血T细胞产生干扰素-γ和IL-10，参与肠道免疫的发展和成熟。

NEC是一种复杂、多因素致病的新生儿肠道疾病，肠道发育不成熟、肠道屏障功能障碍、肠道菌群失调、过度炎症反应、免疫调节异常等多种因素均可导致NEC的发生和进展 ^［ 16 ］ 。HMOs作为肠道益生元可选择性调节肠道内特定微生物群种类如双歧杆菌、拟杆菌等，部分临床研究表明 HMOs 对NEC具有一定的保护作用 ^［ 17 ］ 。Wang等 ^［ 18 ］ 通过动物实验发现，HMOs能降低NEC模型鼠血清和回肠中IL-8浓度，机制是通过减少肠上皮细胞Toll样受体4表达，加速隐窝细胞周转，从而保护肠上皮细胞免受损伤。也有研究发现2'-FL和6'-唾液酸乳糖能降低肠道中多种细胞Toll样受体激活核因子κB介导的炎症，从而抑制NEC的发生 ^［ 19 ］ 。一项新生大鼠NEC模型的研究表明，添加HMOs配方奶喂养的新生大鼠存活率提高，病理学评分显著降低，并证实二唾液酸-N-四糖可发挥抗NEC作用 ^［ 20 ］ 。Rasmussen等 ^［ 21 ］ 给早产NEC模型仔猪生后立即补充含HMOs配方奶粉，可改善肠道功能、减少致病菌定植，增加对NEC的抵抗力。母婴队列研究显示HMOs在降低母乳喂养儿NEC发生风险中发挥重要作用。以上研究结果表明，HMOs通过影响肠道微生物群和肠黏膜免疫功能，对降低NEC发生风险起到了关键作用。

研究显示，母乳喂养儿较人工喂养儿受病毒、细菌和真菌等微生物感染的机率要低，可能与HMOs有关。作为启动感染的首要条件，许多病原微生物均需黏附在肠黏膜的糖萼上才能侵袭肠上皮细胞，HMOs与肠黏膜细胞表面的多糖结构含有类似抗原表位，作为可溶性诱饵受体，能够和一些致病菌竞争在婴儿肠道上的结合位点，从而阻止致病菌对肠道的侵袭 ^［ 22 ］ 。HMOs也可通过调节宿主肠道微生物群，从而改变其免疫反应能力，降低各种病原微生物与相应细胞受体结合的亲和力。一项转基因小鼠体外实验表明，2'-FL可能是与空肠弯曲杆菌结合的特异性抗黏附剂。HMOs也可呈剂量依赖性阻止溶组织阿米巴附着于肠道上皮细胞，并抑制其细胞毒性。同样，HMOs通过降低沙门菌与Caco-2细胞和Int-407细胞的黏附性，对沙门菌和致病性大肠杆菌产生不同程度的抑制作用 ^［ 23 ］ 。HMOs也具有抗病毒作用，通过模仿受体位点阻止病毒进入细胞和在细胞内复制而发挥作用。诺如病毒是引起儿童病毒性腹泻的主要病原体之一，研究已证实，组织血型抗原的表达可增加诺如病毒易感性，2'-FL和3'-FL在结构上模拟组织血型抗原与诺如病毒相结合，从而发挥HMOs抗诺如病毒作用 ^［ 24 ］ 。一项动物实验研究显示，HMOs减少非结构蛋白4 mRNA表达而影响轮状病毒对小肠黏膜的侵袭 ^［ 25 ］ 。一项研究显示，HMOs可剂量依赖性降低白色念珠菌对早产儿肠上皮细胞的侵袭。综上，HMOs既可直接充当抗黏附抗菌剂减少微生物感染，也可通过提高非致病菌共生体的竞争优势来间接抑制致病菌生长。

婴幼儿时期身体尚未发育完全，患过敏性疾病的风险较高，现已成为全球主要的公共卫生问题之一。“卫生假说”认为，生命早期缺乏微生物暴露可能导致Th1/Th2免疫失衡，进而诱发IgE介导的过敏反应。一些研究显示，生命早期肠道微生物定植模式改变可能会诱导和维持免疫耐受性失败，增加远期过敏性疾病的发生风险 ^［ 26 ］ 。HMOs通过调节肠道内微生物菌群的组成，从而降低过敏性疾病的发生。与母乳喂养相比，缺乏HMOs的传统婴儿配方奶粉喂养婴儿其过敏风险会更高，尤其在牛奶蛋白过敏患儿中更为明显 ^［ 27 ］ 。最近一项研究表明，存在于乳糖-N-岩藻五糖Ⅲ中的Lewis X抗原可介导HMOs与树突状细胞特异性细胞间黏附分子-3结合，从而调节婴儿对食物的耐受性，当乳糖-N-岩藻五糖Ⅲ浓度较高时则可减轻牛奶蛋白过敏，而牛奶蛋白过敏婴儿母亲乳汁中6'-唾液酸乳糖、二唾液酸-N-四糖、乳糖-N-岩藻五糖Ⅰ和乳糖-N-岩藻五糖Ⅲ水平较低 ^［ 28 ］ 。另有研究发现2'-FL和6'-唾液酸乳糖可通过诱导IL-10产生调节性T细胞的数量来减轻食物过敏症状 ^［ 29 ］ 。一项包括28个地区420例婴儿的前瞻性队列研究显示，喂养富含2'-FL配方奶粉的婴儿湿疹发生率较低。Sprenger等 ^［ 30 ］ 发现母乳中2'-FL水平与过敏性疾病如湿疹、IgE相关性过敏存在负相关性。有研究检测了285例母亲体内19种HMOs水平，并评估了其子代患过敏性疾病的风险，结果显示母乳中含中性HMOs比酸性HMOs在18岁时患哮喘的风险更低 ^［ 31 ］ 。

HMOs作为母乳的重要成分，在维护母乳喂养儿健康方面有重要意义。越来越多证据表明，母乳的保护作用部分归因于HMOs，如调节肠道有益菌生长、促进免疫系统发育、降低感染性疾病严重程度及发生风险，对预防婴儿近远期某些疾病发挥着重要作用。虽然HMOs的有益作用逐渐被证实，但关于HMOs合成、代谢和发挥功能的机制尚不完全清楚，尤其是如何调节肠道微生态及作用的特定微生物群等还需进一步研究，HMOs对婴儿健康的更多潜在益处尚待探究。

参考文献（略）