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审稿人:盛晓阳
伊利联合新西兰奥克兰大学医学与健康科学院,共同在影响因子6.576的Frontiers in Nutrition发布了乳脂球研究综述,全面梳理了过去30年的乳脂球膜研究,包括乳脂球成分及其衍生成分的组成、在泌乳期的变化情况、在人群之间的差异以及这些变化和差异对婴儿健康的影响。
研究的主要发现
乳脂球膜的磷脂、神经节苷脂、胆固醇、脂肪酸和蛋白质这些成分在整个泌乳期间的浓度各不相同,这种变化很可能反映了成长中婴儿不断变化的需求。
多种因素,如乳母饮食和地域差异已被证明会影响人类乳脂球的成分构成。
根据不同的泌乳期及地域差异,在婴儿配方粉中添加适量的乳脂球膜(MFGM)可确保婴儿最佳的认知、免疫和肠道发育。
乳脂球及其结构
脂肪是母乳的重要营养成分,母乳脂肪包括多种不同脂质种类:甘油三酯、甘油二酯、游离脂肪酸(FA)和胆固醇等。乳脂肪球(MFG)在粗面内质网中合成,并通过细胞质转运,通过乳腺上皮细胞的顶膜分泌,这使得甘油三酯被三层膜结构所包裹,分别为:双层外膜,细胞质(富含蛋白质)和单层内膜,称为乳脂球膜(MFGM)。这种结构使脂肪在乳汁中保持为天然乳化状态(图1)。
图1.乳脂球分泌过程及乳脂球膜结构
乳脂球甘油三酯核心脂肪酸构成及其变化
由甘油三酯核心和MFGM组成的乳脂球是母乳中脂肪酸的主要形式,其中,饱和脂肪酸(SFA)、单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)分别占母乳总脂肪含量的35%-45%、36%-39%和18%,而短链脂肪酸(SCFA)和中链脂肪酸(MCFA)的占比相对较小,仅为8%。
一项来自全球55个国家共4374个足月母乳样本的研究数据显示,含量最丰富的SFA,即棕榈酸、亚油酸和油酸,在泌乳期保持稳定,一些长链多不饱和脂肪酸似乎逐渐减少,而中链脂肪酸则随泌乳期而增加(图2)。
图2.初乳(1-7天)、过渡乳(8-15天)和成熟乳(15-60天)中脂肪酸类别的分布情况,源自Floris等作者的汇总全球母乳样本数据分析
PUFA:多不饱和脂肪酸;n-3 PUFA:n-3多不饱和脂肪酸;n-6 PUFA:n-6多不饱和脂肪酸;MUFA:单不饱和脂肪酸;SFA:饱和脂肪酸,MCFA:中链脂肪酸
乳脂球膜及其构成在泌乳期含量的变化
乳脂球膜的构成较甘油三酯核心更为复杂,蛋白质和脂质的比例约为1:1,其中脂质包括磷脂、神经节苷脂和胆固醇,而MGFM中的蛋白质更为复杂,涉及200-400余种生物活性蛋白。还含有其他微量成分,如:核糖核酸(RNA)。
磷脂
磷脂是MFGM中的关键脂质种类,其中:磷脂酰乙醇胺(PE,6%-36%),磷脂酰胆碱(PC,14%-38%)和鞘磷脂(SM,27%-43%)是主要的磷脂,磷脂酰丝氨酸(PS)和磷脂酰肌醇(PI)是相对较少的成分。不同国家和地区所报道的乳脂球膜磷脂占比差异较大,在中国人群中进行的一项研究表明,在成熟乳中PC的占比较高,而SM的占比则较低,与其它国家有所不同(图3)。
图3.不同地域初乳(C)、过渡乳(TM)和成熟乳(MM)中磷脂种类的分布
PE:磷脂酰乙醇胺;PI:磷脂酰肌醇;PS:磷脂酰丝氨酸;PC:磷脂酰胆碱;SM:神经鞘磷脂
神经节苷脂
神经节苷脂是乳脂球膜中具有调节肠道免疫、参与神经系统发育功能的生物活性物质,神经节苷脂和总乳脂之间的浓度呈显著正相关,总神经节苷脂在初乳中浓度较高,其次是过渡乳,成熟乳中含量最低。
由于神经节苷脂存在于脂肪滴周围的MFGM中;因此,如果神经节苷脂在 MFGM中的比例是恒定的,并且MFG的大小相似,那么随着脂肪含量的增加,神经节苷脂含量也增加。根据相关报道,亚洲母亲母乳中的神经节苷脂总浓度较高(7-25.3 mg/L)。表1总结了既往研究中中国母亲母乳中神经节苷脂的含量及其在泌乳期的变化情况。
表1.中国母亲母乳中神经节苷脂的含量
胆固醇
胆固醇是细胞膜和髓鞘的重要组成部分,一般来说,母乳胆固醇在整个哺乳期间动态变化,在初乳中水平最高,在分娩后的第一个月显著下降(表1)。
不同国家报告的母乳胆固醇水平有所差异,伊拉克、西班牙、葡萄牙和中国母乳中的胆固醇有相似的范围,而波兰母乳中的胆固醇浓度最低,非洲母乳中的胆固醇浓度最高。
蛋白质
蛋白质占MFGM总量的25%-60%,占母乳总蛋白质含量的1%-4%。其中主要蛋白质包括粘蛋白1(MUC 1)、黄嘌呤氧化还原酶(XOR)、嗜乳脂蛋白(BTN)、乳黏蛋白、CD36、亲脂蛋白和脂肪酸结合蛋白(FABP)。
蛋白质组学技术的应用揭示了MFGM蛋白的多样性和生理作用。除了营养作用之外,MFGM蛋白被证明在细胞通讯、信号传导、免疫功能、新陈代谢和能量产生方面发挥作用。但蛋白质组学研究通常不提供绝对的定量数据,仅能通过比较相对水平,提供有关MFGM蛋白质在哺乳过程中的变化信息。在近期一项基于无标记串联质谱的蛋白质组学的研究中,光谱计数数据可对MFGM蛋白进行相对定量,揭示了许多次要MFGM蛋白在泌乳期的相对水平的变化,这些蛋白质表达的变化可能与婴儿的特定发育阶段有关。
糖蛋白和磷蛋白
蛋白质糖基化和磷酸化是常见的蛋白翻译后修饰,涉及多种生物学和细胞功能。许多MFGM蛋白质是糖基化蛋白,例如粘蛋白、乳凝集素和嗜乳蛋白。研究显示,N-糖蛋白在泌乳期发生变化,在成熟乳与初乳中的表达存在差异。糖基化模式也可以反映婴儿在成长过程中的个体需求,初乳中与免疫相关的N-糖基化水平增加,说明它们可能在婴儿免疫系统的形成中起重要作用。
而MFGM的定量磷蛋白质组学分析表明,初乳和成熟乳具有不同的磷酸化谱。其中,与细胞过程和免疫相关的磷蛋白仅在人初乳中被发现。
乳脂球膜的健康功效及影响因素研究进展
多项基于动物模型的研究已经证实,MFGM对不同的成长阶段的仔代在促进认知发育、提高免疫健康、调节肠道微生物、改善肠道健康方面的作用,MFGM还有可能与仔代的代谢健康有关。多种因素,如脂肪球大小数量,遗传因素、母体饮食和地理位置等,已被证明会影响MFGM的组成。
小结
尽管目前已有文献中的乳脂球膜成分分析方法尚未标准化,但研究结果已显示,MFGM特异性磷脂、神经节苷脂、胆固醇、游离脂肪酸和蛋白质的相对浓度水平在哺乳期间中发生变化,这种变化可能反映了生长中婴儿不断变化的需求。还有证据表明,母亲的饮食和地域差异等因素会影响乳脂球膜的某些成分。
此外,越来越多的研究表明,乳脂球膜除了有包裹和传递脂质的作用外,还包含一系列对成长中的婴儿的健康(认知发育、肠道发育和功能以及免疫健康等)具有重要影响的成分。
这些发现对婴儿配方粉的研发提供了支持,根据不同的泌乳期及地域差异,在婴儿配方粉中加入适量的MFGM或神经节苷脂等成分,对于确保婴儿最佳认知、免疫和肠道发育和功能非常重要。
图4.PUFA:多不饱和脂肪酸;MCFA:中链脂肪酸;DHA:二十二碳六烯酸;ARA:二十碳四烯酸;DPA:二十碳五烯酸;LA:长链脂肪酸;ALA:α-亚麻酸;OL:油酸;PE:磷脂酰乙醇胺;PI:磷脂酰肌醇;PS:磷脂酰丝氨酸;PC:磷脂酰胆碱;SM:神经鞘磷脂;GD3:二唾液酸神经节苷脂;GM3:单唾液酸二己糖神经节苷脂
参考文献:
[1]Thum C, Wall C, Day L, Szeto IM, Li F, Yan Y, Barnett MP. Changes in Human Milk Fat Globule Composition Throughout Lactation: A Review. Frontiers in Nutrition. 2022;9.