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骨桥蛋白(Osteopontin,OPN)是一种O-糖基化磷酸蛋白,归类于细胞外基质蛋白。从结构上看,OPN中含有特异的RGD(精氨酸—甘氨酸—天冬氨酸,Arg-Glu-Asp)序列,这个序列对OPN的粘附功能起着重要作用。OPN一方面可以通过RGD途径与细胞表面整合素受体结合发挥作用;另一方面也可通过非RGD途径与CD44的变异体结合,从而介导细胞的多种功能,如:细胞的粘附、募集、分化、信号传导及细胞因子表达等[1]。目前发现OPN与机体的矿化、骨形成与重建及免疫等生理功能息息相关[2-4]。
OPN在多种组织及体液中均有表达,在母乳中的含量很高。目前对母乳中OPN的检测研究较少,且检测方法并不一致。但是基于现有研究我们可以发现:
第一,母乳OPN呈现明显的地区差异性,我国的母乳中的OPN水平显著高于其他国家及地区(图1)[5]。目前尚无研究探寻母乳OPN地区差异的原因,环境及膳食因素都有可能对母乳OPN水平产生影响,但推测最有可能与不同地区人群的基因背景有关。如图1所示,我们也可以看出:相较于丹麦、美国,我国的母乳中的OPN水平与韩国、日本更为接近[5]。
第二,母乳中OPN水平随婴儿年龄发生变化:初乳中含量最高,随后逐渐降低(图一)[5]。前期针对母乳中的其他活性蛋白,如乳铁蛋白等的研究也显示出了相似的变化规律,并被证明该变化是为了满足婴儿不同阶段的生长发育需求。因此,母乳初乳中的高OPN含量很可能也对婴儿早期的生长发育起到关键作用。
图1.不同国家不同泌乳周期母乳中OPN水平的比较[5]
1) 免疫防护在研究中科学家首先观察到:OPN基因敲除小鼠在接种牛结核分枝杆菌后往往会引发更严重的感染,因此推测OPN在宿主免疫防御中可能起到重要作用[8]。继而,在结肠炎以及轮状病毒感染的小鼠模型中,学者发现OPN可以通过调节肠道免疫反应,降低炎性因子水平,维护免疫平衡[9, 10]。该作用在我国的一项临床研究中得以证实。该研究分别给予三组无母乳喂养的健康婴儿普通奶粉(无OPN强化)、低计量OPN强化奶粉(65mg/L)和高计量OPN强化奶粉(130mg/L),干预6个月后检测三组婴儿血液中炎性因子水平,并与母乳喂养儿进行比较。结果发现:高剂量强化组婴儿的血苏氨酸、支链氨基酸以及促炎细胞因子TNF-a的水平均较低,且与母乳组婴儿近似,提示OPN可以通过下调炎性细胞因子发挥免疫作用[11]。
2) 促进生长发育除了前述的OPN可调节炎性因子维护肠道免疫健康外,研究显示OPN还可以通过促进肠道的自身成熟,保障肠道免疫功能的发挥。一项动物实验分别给予刚出生的猕猴幼仔母乳、普通奶粉及OPN强化奶粉喂养,结果显示母乳组与OPN强化奶粉组幼猴空肠的mRNA表达更为接近,证明了OPN具有促进肠道发育的作用[12]。此外,科学家还观察到OPN可能与多种组织器官的发育相关。OPN在大脑组织中的含量较高,因此可能同时作用于脑发育。一项动物实验观察采用野生型和OPN敲出型小鼠分泌的乳汁(其母乳分别表现为OPN+及OPN-)喂养野生型小鼠的幼仔(两组幼仔分别记为OPN+/OPN++ ,和OPN-/OPN++ ),发现:OPN可通过促进髓鞘生成促进大脑的发育(图2)[13],且OPN+/OPN++组的小鼠的记忆力更佳。
图2. OPN+/OPN++ ,OPN-/OPN++组小鼠大脑不同区域髓鞘相关基因表达情况的比较[13]
综上所述,我们已经可以明确:
母乳OPN对婴儿早期的免疫及大脑发育十分重要。鉴于OPN的多样作用,母乳OPN对婴儿的生物学影响可能远不局限于此。值得注意的是,虽然母乳与牛乳的OPN具有相似的结构的特点,但是母乳的OPN含量远高于牛乳及以牛乳为基质的普通配方奶粉。因此人工喂养儿可能需要额外的OPN补充。针对母乳喂养儿,由于母乳OPN具有显著的地区差异性,因此也提示我们中国婴儿可能对OPN有特殊的需求。目前,关于母乳OPN的研究才刚刚起步,更多的关于母乳OPN的研究将帮助我们更加了解母乳,了解婴儿的营养需求。
参考文献
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