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母乳丰富的营养成分及其对婴儿健康的益处,使得它从“简单的食物”成为了高度复杂的母婴营养沟通系统。目前,尚有诸多的母乳成分不清楚,科学上关于母乳及其健康影响的探索仍然在不断发展,母乳像是一个宝库,持续地为婴儿配方食品的研发提供新的可能,miRNA是近期从母乳中鉴定出的一种新成分。它们转移到子代所发挥的生理功能以及它们对婴儿的特殊益处,越来越引起人们的关注。
一、什么是miRNA?
microRNA(miRNA),是由约22个核苷酸组成的短链RNA,因其调节基因表达的重要功能而受到广泛的关注。它可与信使RNA(mRNA)上与之相匹配的碱基序列相结合,从而调节mRNA的开启和关闭,参与蛋白质的合成,并改变蛋白质的结构。进而参与生命过程中一系列的重要进程,包括发育、病毒防御、造血过程、器官形成、细胞增殖和凋亡、脂肪代谢、肿瘤发生等,也被视作多种疾病治疗的潜在靶点[1]。
在人体的多种体液,如血清、唾液、泪液中均发现miRNA的存在,直到2010年,母乳中的miRNA才被发现[2], 截止目前,已在母乳中鉴定出1400多种miRNA[3]。
miRNA在环境中极易被核糖核酸酶降解,而最近,来自南京大学的研究发现,它们在细胞外的环境中不被降解的关键在于它们位于囊泡结构中,该结构又称作外泌体,外泌体的膜结构,能为miRNA提供屏障,保护它们免受无处不在的RNA酶的破坏(图1)[4]。
图1.miRNA和外泌体形成和组成的示意图。外泌体是由内涵体产生,并由细胞膜直接向外出芽产生的[5]
二、母乳miRNA在肠道中不被消化
要了解母乳中miRNA的潜在作用,必须先明确它们在婴儿的肠道中是否能够被降解或失活,研究人员提出了两种理论。一种是营养假说,认为miRNA只是一种营养成分的形式,在肠道中被分解并吸收。另一种是功能假设,表明miRNA具有调节作用并影响婴儿的基因表达。为了验证这些假说,科学家们,设计了模拟婴儿肠道消化条件的体外研究、小鼠研究及临床研究[6]。总体上,最终的研究结论显示,因外泌体的保护,能使得miRNA避免受核酸酶消化,可通过肠道上皮细胞的吸收传递给婴儿,并通过血液到达各种器官和组织,从而发挥潜在的功能(图2)[7]。
三、miRNA的生理功能
母乳miRNA的免疫调节功能的研究最为深入,多项研究显示,母乳miRNA可调节婴儿先天性和获得性免疫应答及T细胞、B细胞的分化,促进婴儿免疫系统发育成熟,减少婴儿感染的风险[8,9]。同时,也有研究发现,早产儿母亲的母乳富含针对新陈代谢的miRNA,与足月分娩的母亲乳汁中发现的有所不同,这些组成的变化,或可帮助早产儿追赶生长[10]。此外,某些特定种类的miRNA在婴儿器官发育中的起到保护作用[1]。
图2.外源性microRNA在婴儿体内的转运途径,及其生理作用
小结
miRNA是母乳中发现的新成分,参与体内许多生理病理过程、物质代谢途径及婴儿组织器官的发育。这一母乳中新成分的发现,给婴幼儿营养相关研究带来新的机遇,对配方乳的研发也带来了一定启发,但母乳中miRNA的组分、含量及其生物学功能的相关研究才刚起步,随着研究进一步的深入开展,可为新生儿健康生长发育和疾病的预防及诊治提供新的思路和方法,为优化配方奶粉的组成提供科学依据。
参考文献:
[1]余章斌, 郭锡熔. 重视母乳中的一种新成分: microRNA[J]. 中国当代儿科杂志, 2012, 14(09): 719-723
[2]Kosaka N, Izumi H, Sekine K, et al. microRNA as a new immune-regulatory agent in breast milk[J]. Silence, 2010, 1(1): 1-8.
[3]胡瑞, 李菁, 母乳miRNA的研究进展[J]. 国际儿科学杂志, 2017
[4]Herb B. Extracellular RNA[J]. Nature, 2020, 582(7812): S1.
[5]Wang X, Zhou Y, Gao Q, et al. The Role of Exosomal microRNAs and Oxidative Stress in Neurodegenerative Diseases[J]. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2020, doi.org/10.1155/2020/3232869
[6]Nguyen T. Unravelling the mysteries of microRNA in breast milk[J]. Nature, 2020, 582(7812): S12-S13.
[7]Carrillo-Lozano E, Sebastián-Valles F, Knott-Torcal C. Circulating microRNAs in Breast Milk and Their Potential Impact on the Infant[J]. Nutrients, 2020, 12(10): 3066.
[8]Kosaka N, Izumi H, Sekine K, et al. microRNA as a new immune-regulatory agent in breast milk[J]. Silence, 2010, 1(1): 1-8.
[9]Zhou Q, Li M, Wang X, et al. Immune-related microRNAs are abundant in breast milk exosomes[J]. International journal of biological sciences, 2012, 8(1): 118.
[10]Carney M C, Tarasiuk A, DiAngelo S L, et al. Metabolism-related microRNAs in maternal breast milk are influenced by premature delivery[J]. Pediatric research, 2017, 82(2): 226-236.