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众所周知,母乳喂养能够将母乳中特定的免疫成分如免疫球蛋白、细胞因子等传递至婴儿,为婴儿提供免疫保护。最近的研究发现,母乳中的免疫调节成分还包括母乳中的游离氨基酸(FAA),在对抗感染和过敏性疾病中发挥作用,目前一篇综述总结了相关的研究进展。
一、母乳游离氨基酸概述
母乳中的游离氨基酸含量约占总氨基酸含量的5-10%,与母乳蛋白质含量在哺乳前三个月持续下降不同,母乳中的FAAs水平在泌乳期并不呈下降趋势,谷氨酰胺、谷氨酸、甘氨酸、丝氨酸和丙氨酸在泌乳的前3个月持续增加,而大多数其他FAAs的水平在泌乳期间保持相对稳定。此外,母乳中的游离氨基酸不受饮食中氨基酸的影响,这提示我们FAA似乎是受到某种机制调控的,但相关的机制尚不明确,有研究表明,FAA的调控可能与催乳素有关。
母乳FAAs中,谷氨酸含量最为丰富,在任何泌乳阶段都占到总FAA含量的50%以上。此外,谷氨酸从泌乳期第1个月到第6个月,由1.25mmol/L增加到1.75mmol/L。含量位居第二的是谷氨酰胺,从泌乳期第1个月到第6个月,浓度增至0.6mmol/L。
二、母乳游离氨基酸的生物学功能
与蛋白质相比,FAAs可以与身体各个部位、多种细胞表面的特定受体相互作用,进而激活特定的细胞内信号通路并产生生理效应,但FAA的作用主要体现在对肠道功能的调节,包括:调节肠道上皮细胞、肠道免疫细胞和肠道菌群的功能:
1、调节肠道上皮细胞
谷氨酰胺和谷氨酸是肠上皮细胞(IECs)和免疫细胞的重要能量底物,促进肠道上皮细胞生长,并维持婴儿肠道屏障功能,而肠道的屏障功能已经被证实是防止过敏的关键因素。
2、调节免疫细胞及细胞因子的功能
谷氨酸和谷氨酰胺可调节肠道中的多种,包括上皮内淋巴细胞(IEL)、肠道肥大细胞、单核细胞、B细胞和T细胞等在内的免疫细胞的功能,进而影响抗感染和抗过敏免疫过程。谷氨酰胺还具有抗炎作用,在降低促炎细胞因子分泌的同时增加抗炎细胞因子。
3、调节肠道菌群功能
谷氨酰胺和谷氨酸丰富的饮食可调节肠道菌群的构成,显著提高肠道菌群的多样性,增加肠道益生菌的数量,如双歧杆菌(Bifidobacteria)、罗斯氏菌(Roseburia)、普氏栖粪杆(Faecalibacterium prausnitzii),而这些益生菌的增加可降低过敏性疾病的发生风险。
4、抗氧化作用
谷氨酰胺和谷氨酸是谷胱甘肽的前体物质,而谷胱甘肽是细胞内主要抗氧化剂,可防止肠道上皮细胞(IEC)和免疫细胞的氧化应激损伤。而有研究表明,氧化应激可导致过敏性疾病的发生和发展,因此,谷胱甘肽等抗氧化剂被认为是过敏性疾病的治疗策略。
图1. 母乳中游离谷氨酸和谷氨酰胺对婴儿肠道的作用总览
(↑表示上调↓表示下调;IEC:肠道上皮细胞;IEL:肠道淋巴细胞;GC:杯状细胞;TH1:辅助性T细胞1;TH2:辅助性T细胞2;IgA:免疫球蛋白A;绿色圆点:谷氨酸;橙色圆点:谷氨酰胺)
小结和展望
母乳中游离氨基酸以谷氨酸和谷氨酰胺代表,对婴儿的感染和过敏具有保护作用。然而,普通配方奶中游离谷氨酰胺和谷氨酸的含量比母乳含量低,母乳喂养和配方奶喂养的儿童FAA的摄入量有显著差异,未来需要进一步的研究探讨游离氨基酸的补充是否能弥补配方喂养和母乳喂养儿童之间免疫相关疾病发生的差异,并探讨最佳的摄入量。
参考文献:
1.Sadelhoff J, Wiertsema S, Garssen J, et al. Free amino acids in human milk: a potential role for glutamine and glutamate in the protection against neonatal allergies and infections[J]. Frontiers in Immunology, 2020, 11: 1007.