王煜林，吉日木圖，何 靜

（內蒙古農業(yè)大學 乳品生物技術與工程教育部重點實驗室 呼和浩特 010018）

母乳是嬰幼兒成長最自然、最安全、最完整的天然食物，它含有嬰幼兒所需的所有營養(yǎng)和抗體。母乳喂養(yǎng)具有促進腸道定植、神經發(fā)育和降低嬰兒感染疾病的積極影響。Sankar 等[1]的研究證明：母乳喂養(yǎng)可降低嬰幼兒因飲食感染而導致相關死亡的概率，以及母乳中有多種成分可以為嬰兒提供免疫保護。例如：免疫球蛋白和各種其它蛋白質、低聚糖和脂肪酸等。Koopman 等[2]發(fā)現，當用牛奶代替母乳喂養(yǎng)時，食用全脂牛奶的兒童與喝低脂牛奶的兒童相比，食用全脂牛奶的兒童患胃腸疾病的概率顯著低于喝低脂牛奶的兒童。

母乳喂養(yǎng)常受到許多因素的影響，在一些情況下可能無法母乳喂養(yǎng)和不得不中斷或停止母乳喂養(yǎng)。在中國只有29.2%的嬰兒達到純母乳喂養(yǎng)，在全球也只有38%。嬰兒配方奶粉成為最佳的母乳喂養(yǎng)替代品。然而，嬰兒的消化系統(tǒng)發(fā)育不夠完善，僅可消化吸收母乳脂肪，而無法將配方奶粉中的乳脂肪完全消化吸收。探究其原因：1）母乳脂肪球的特殊結構及其與脂肪酶的相互作用。2）MFGM 中的液態(tài)有序相區(qū)域和液態(tài)無序相區(qū)域能夠給胃脂肪酶和膽鹽提供結合位點，而脂肪酶更傾向于吸附在液態(tài)無序相區(qū)域。3）MFGM 中富含的肌醇磷脂和磷脂酰絲氨酸為陰離子極性脂質，可以通過靜電相互作用促進胃脂酶的定向和吸附，這三方面的作用機制會有效促進嬰兒對母乳脂肪的消化[3]。相比母乳，嬰兒配方奶粉中脂肪常以動物油脂的物理混合，依靠酪蛋白、乳清蛋白和卵磷脂等其它乳化劑經過一系列加工制得，因此嬰幼兒配方奶粉脂肪球表面多為酪蛋白和乳清蛋白組成的較厚界面，這便導致嬰兒配方奶粉脂肪球結構與母乳脂肪球結構的差異，使其喪失了能與脂肪酶高效結合的作用位點，因此嬰兒對于配方奶粉的消化率較低[4]。綜上所述，為了滿足嬰兒時期較高的能量需求，提高嬰兒對于脂肪的消化吸收，制備模擬母乳脂肪球結構的嬰兒配方奶粉可能是一種有效的改善方式。本綜述的目的是總結MFGM 及其如何調節(jié)嬰兒健康的文獻，特別關注其神經發(fā)育、免疫系統(tǒng)、微生物群的建立和代謝健康方面。

1 乳脂肪球膜（MFGM）結構和組成

MFG 是由蛋白質、膽固醇、糖蛋白、糖脂、中性脂質和極性脂質等組成的復雜體系，它以一種微小的球狀物存在于奶中，直徑大約為0.2～15 μm，橫截面積在10～20 nm，外表被很薄的膜所包裹，這層膜被稱為MFGM[5]。研究發(fā)現，MFGM 的起源來自于細胞的不同部分，包括內質網膜、乳腺分泌細胞的頂端質膜和細胞質。故而圍繞在乳脂肪球外圍共有3 層膜，其含有約76%的蛋白質、7%的磷脂和1.9%的唾液酸[6]。此外，MFGM 還是一種天然的乳化劑，具有高度的結構和獨特的極性脂類，如：磷脂酰膽堿，PC；磷脂酰乙醇胺，PE；鞘磷脂，SM；磷脂酰肌醇等，膜特異性蛋白（主要是糖蛋白），甘油三酯，固醇（主要是膽固醇）和糖脂。MFGM 衍生蛋白具有抗菌、抗病毒、抗癌及其抗炎等多種生物活性[7]。

諸多研究證實，MFGM 對機體健康發(fā)揮積極作用。例如，MFGM 中的磷脂組分和一些MFGM蛋白都具有抗癌活性；將MFGM 作為食品補充劑可以有效的抑制乳癌細胞的生長；神經鞘磷脂（SM）通過其代謝物神經鞘氨醇和神經酰胺能夠有效促進細胞的生長發(fā)育[8]；嗜乳脂蛋白能夠調整致腦炎T 細胞對髓磷脂少突細胞糖蛋白的應答[9]，但是目前在配方奶粉中MFGM 含量卻很低。通過Liao 等[10]研究證實，MFGM 蛋白雖然僅占奶中總蛋白的1%～4%，但卻提供了母乳喂養(yǎng)嬰兒攝入能量的約50%，同時脂肪球膜中富含豐富的脂類物質。因此，MFGM 在配方奶粉中的添加利用，已然成為全世界科學家關注的焦點之一。

1.1 MFGM 脂類

MFG 的脂質部分由甘油三酯（98%）、極性脂質和膽固醇組成，膜中存在的主要極性脂質主要分為兩大類：磷脂（PLs）和鞘脂（SLs），占總乳脂含量的0.2%～1.0%，但占MFGM 中脂肪含量的26%～40%[12]，其中主要的極性脂是卵磷脂（PC）35%，磷脂酰乙醇胺（PE）30%，鞘磷脂（SM）25%，磷脂酰（PI）5%，磷脂酰絲胺酸（PS）3%，葡萄苷酰鞘胺醇（GluCer），乳糖神經酰胺（LacCer）以及微量的神經節(jié)苷酯。

PLs 和SLs，起源于肺泡內的乳腺上皮細胞。PLs 是由一個甘油骨架和兩個脂肪酸尾以及一個帶電荷的磷酸鹽組成，SLs 由一個神經酰胺骨架組成。PLs 以多種形式存在，乙醇胺、絲氨酸、肌醇或膽堿分子與磷酸基團相連所構成。磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺是MFGM 的主要PLs。MFGM 中SLs主要是鞘磷脂形式，即一個髓鞘基團連接到帶電的磷酸鹽上。

圖1 MFG 結構圖[11]Fig.1 MFG structure diagram[11]

中性脂主要是一些甘油三酸酯、甘油二酯、單甘油酯、膽固醇和其它酯類物質組成。膽固醇結合到MFGM 的磷脂酰膽堿膜中，起到穩(wěn)定雙層的作用[12]。研究表明：人乳含有約150 mg/L 的膽固醇，嬰兒配方奶粉卻只含有0～50 mg/L 的低濃度膽固醇[13]。此外，嬰兒配方奶粉與母乳喂養(yǎng)相比，嬰兒配方奶粉中常添加植物甾醇，該物質會通過膽鹽與卵磷脂膠束競爭降低膽固醇吸收，從而使得嬰幼兒對膽固醇的攝入需求無法達標[14]。因此，可以通過添加MFGM 成分提供膽固醇，從而有助于減輕植物甾醇含量不足的問題，繼而降低嬰兒發(fā)生營養(yǎng)不良事件的概率。

1.2 MFGM 蛋白

對于不同物種來源的乳，乳脂肪球膜中蛋白質的含量在25%～70%。這些膜蛋白的含量非常低，占脂肪球總質量的25%～60%，總乳蛋白質的1%～2%[15]。在牛的MFGM 中共鑒定出120 種蛋白質，其中71%的蛋白質是與膜相關的，29%是細胞質所分泌。這些結果是通過分離牛MFGM 所產生的，通過一維電泳結合液相色譜和串聯質譜對其進行分級[16]。通過研究，MFGM 的主要蛋白質已被鑒定為脂肪磷脂（ADPH）、親丁酸磷脂（BTN）、黏蛋白1（MUC1）、黃嘌呤脫氫酶/氧化酶（XDH/XO）、分化簇36（CD36）、乳酸黏附蛋白、周期性酸席夫III（PAS III）和脂肪酸結合蛋白（FABP）[17]。這些蛋白質具有廣泛而多樣的生物活性。例如，ADPH 控制脂質向MFG 的轉運[18]。BTN 是免疫球蛋白超家族的成員之一。它具有結構上的作用，因為它通過結合XDH/XO 和ADPH 形成三方上層結構，連接MFGM 內外膜。BTN1A1 是人類MFGM的主要亞型，調節(jié)乳脂分泌[12]。MUC1 是黏蛋白家族的一員。它是一種具有高度糖基化胞外結構域的糖蛋白，可作為誘騙受體，對病原體發(fā)揮抗黏附作用。此外，MUC1 的作用可以通過與XDH/XO 的協(xié)同作用而增強。XDH/XO 是一種氧化還原酶，通過產生活性氧和氮來發(fā)揮其抗菌作用[19]。乳酸黏附蛋白，又稱PAS 6/7 或MFG-E8，參與免疫反應和細胞凋亡的調節(jié)。FABP 是一種脂肪酸轉運體，調節(jié)LCFA 進入乳腺上皮細胞，是合成甘油三酯和磷脂的關鍵步驟[20]。

乳脂肪球膜蛋白的結構和其具有生物活性的成分可以在嬰兒生長和免疫調節(jié)過程中提供必需的營養(yǎng)物質，而且可以通過調節(jié)各種代謝來幫助嬰兒腸道的結構和功能成熟。此外，乳脂肪球膜蛋白周圍的抗菌肽和表面碳水化合物不僅可能對腸道微生物種群的建立具有促進作用，而且與機體早期免疫和抵抗炎癥有關[21]。綜上所述，MFGM 蛋白的含量雖低，但種類齊全，對嬰幼兒的生長發(fā)育具有積極的促進作用。

1.3 MFGM 中的礦物質和維生素

維生素是人和動物為維持正常的生理功能，必須從食物中獲得的一類微量的有機物質，而礦物質也僅占人體質量的5%左右，雖然維生素和礦物質的含量很低，但在機體的組成和生理活動中，以及人體生長、代謝、發(fā)育過程中有著重要的作用。1984 年Fransson 等[22]報道了母乳特有的一些礦物質與乳脂組分有關，礦物質在MFGM 中所占比例分別為鐵（61%）、銅（73%）、鋅（64%）、鈣（67%）和鎂（71%）。因為MFGM 是3 層膜，所以有部分礦物質位于MFGM 內部的單層膜。其中鐵主要通過XDH/XO（黃嘌呤脫氫酶/黃嘌呤氧化酶）的輔因子與MFGM 結合[23]。堿性磷酸酶是主要的鋅結合蛋白，鋅通過堿性磷酸酶結合MFGM[24]。乳中的鈣主要與酪蛋白膠束結合。研究發(fā)現，牛奶中有16%鈣的在乳脂中，67%的鈣位于MFGM。

乳中包括親水性和親脂維生素，其中親脂性維生素主要存在于MFGM 或者MFG 中。研究發(fā)現，乳中的維生素A 主要以視黃醇酯的形式存在，并且維生素A 與MFGM 的聯系相較于MFG 更為密切[25]。乳中α-生育酚物主要位于MFGM 中，保護MFGM 磷脂免受脂質過氧化，γ-生育酚主要存在于MFG[26]。維生素D 是脂溶性維生素的一個家族，由于維生素D3和β-乳球蛋白的結合，β-乳球蛋白在熱處理反應中直接結合MFGM，因此，β-乳球蛋白可作為MFGM 和維生素D3之間聯系的“橋梁”[27]。核黃素是一種親水維生素，67%存在于乳清中，6%存在于乳脂中，其中乳脂中的大部分核黃素與MFGM 蛋白有關，可與MFGM 黃嘌呤氧化酶（XO）結合[28]。綜上所述，MFGM 作為配方奶粉中的一種補充維生素和礦物質的添加物已然成為了一個必然的趨勢。

2 MFGM 的功能

圖2 描述了MFGM 對嬰兒的影響。在腸道內，MFGM 可與腸道環(huán)境相互作用，通過誘餌和直接殺菌活性保護嬰兒免受病原菌的侵害。例如，Dewey 研究證實，MFGM 中的糖基化蛋白質和脂質在腸道健康中發(fā)揮重要作用，能有效促進有益菌的定植[29]。Agostoni 等[30]研究證實，MFGM 中的聚唾液酸是神經細胞黏附分子（NCAM）的重要組成部分，在突觸中起關鍵作用。MFGM 中的唾液酸（來自神經節(jié)苷脂）、鞘磷脂和膽堿等能有效促進嬰兒大腦發(fā)育。Engels 研究證實，MFGM 中的膽固醇、磷脂和膽堿等具有促進嬰兒新陳代謝和健康的作用[31]。

圖2 MFGM 影響到嬰兒的多個健康系統(tǒng)[11]Fig.2 MFGM affect multiple health systems of infants[11]

2.1 MFGM 對大腦發(fā)育的作用

目前為止，國內外已有多款嬰兒配方奶粉中添加MFGM 或MFGM 中的成分，因為諸多研究表明，MFGM 可有效促進嬰兒神經發(fā)育。例如，Niklas 等[32]通過對比含有MFGM-10 嬰兒配方奶粉和母乳喂養(yǎng)對嬰兒發(fā)育的作用中發(fā)現，含有MFGM-10 嬰兒配方奶粉組的嬰兒認知能力明顯高于母乳喂養(yǎng)組的認知能力。其中攝入SM 會明顯增加幼鼠的總髓磷脂脂質含量和腦苷脂含量，從而表明MFGM 中的極性脂質在嬰兒的大腦中發(fā)育發(fā)揮著極其重要的作用。在Schipper 等[33]的一項研究中，向青春期小鼠提供富含磷脂的飲食，并對其進行認知測試。結果顯示，富含磷脂飲食可有效改善小鼠的短期記憶，同時不會影響其長期記憶。為了繼續(xù)探究，Liu 等[34]給仔豬喂含有PL 或神經節(jié)苷脂的補充劑食物，通過T-迷宮測試發(fā)現攝入補充劑的仔豬可有效提高其空間記憶能力，這種變化對應于人類大腦的形態(tài)學變化。

膽堿是一種附著在MFGM 的磷酸酯基團上的甲基供體營養(yǎng)素，對嬰幼兒的神經發(fā)育同樣起到促進作用，并且膽堿已被證明可以影響胎鼠海馬體中的DNA 甲基化和增強神經細胞群。通過許多模型對比發(fā)現，大鼠的乳汁中含有高濃度的膽堿，這與人類相似[35]。YO 等[36]證實，嬰兒在出生后，母乳中的膽堿濃度比母體血液中的高15 倍，并且嬰兒的膽堿狀況與母乳中的濃度呈正相關，從而證明出這種營養(yǎng)素在嬰兒出生后發(fā)育的持續(xù)重要性。綜上所述，這些證據都在揭示MFGM 中的脂質成分對嬰幼兒神經發(fā)育的積極作用。

2.2 MFGM 對免疫和腸道發(fā)育的作用

大量學者證明，MFGM 成分能夠直接與新生兒腸道接觸，支持其發(fā)育并增強其屏障特性，提高嬰兒免疫系統(tǒng)抵抗感染的能力。例如，Fuller 等[37]對MFGM 降低感染風險的能力進行了研究，發(fā)現從酪乳和奶油中提取的MFGM 能夠在體外抑制輪狀病毒感染；Sprong 等[38]通過動物試驗證實，感染單核細胞增生李斯特氏菌的大鼠在喂食高濃度富含MFGM 的甜酪乳粉后減少了病原菌的定殖和易位；Zanabria 等[39]研究了MFGM 對免疫和腸道發(fā)育的調節(jié)作用，發(fā)現其除了影響各種免疫細胞的能力之外，同時能夠誘導癌細胞凋亡和改善腸屏障功能。隨著MFGM 的探究不斷深入，不少學者也進行了體內試驗。例如，Wauters 等[40]的對照試驗證實，在牛奶中添加MFGM 后，MFGM 的干預可有效降低2.5 至6 歲兒童發(fā)熱的發(fā)生率和發(fā)熱天數；Poppitt 等[41]在一項對8～24 個月的嬰兒進行為期12 周的試驗發(fā)現，額外添加MFGM 的全脂奶粉喂養(yǎng)的兒童，由輪狀病毒引發(fā)腹瀉的持續(xù)時間減短；此外，Zavaleta 等[42]將乳清衍生的MFGM 添加到嬰兒的補充食品中，結果證實，MFGM 的添加降低了嬰幼兒腹瀉患病率和減少血性腹瀉的發(fā)作次數。

2.3 MFGM 蛋白成分對免疫和腸道發(fā)育的作用

乳脂肪球膜蛋白能夠調節(jié)人體的自身免疫力，構筑機體對抗外來物質入侵的第一道防線；從腸道健康的角度，乳脂肪球膜蛋白表現出對多種致病菌的抑制作用；增肌并提升運動能力，更是契合了當今我國人民的健康需求。其中，MFGM 中的黃嘌呤脫氫酶具有抗胃腸道微生物活性的作用，黃嘌呤脫氫酶在胃腸道內里的不同細胞中均有表達，其抗微生物功能與腸道中的活性氧、過氧化物和過氧化氫的產生有關[43]。并且，Novakovic 等[44]研究證實MFGM 蛋白具有抑制感染的能力，主要是MFGM 中的嗜酪素、LADH 和脂肪酸結合蛋白可在體外抑制F4ac 陽性大腸桿菌對豬腸細胞的黏附。同時，Raymond 等[45]研究證實MFGM 中的MUC1 和MUC4 能夠有效抑制病原體生長的能力，尤其是可以抑制腸道沙門氏菌SL1344 的入侵。研究表明，MFGM 中的LADH 蛋白具有參與清除受損細胞，促進傷口愈合的作用。綜上所述，推斷MFGM 蛋白可能有助于嬰兒的腸道發(fā)育。

2.4 MFGM 脂類成分對免疫和腸道發(fā)育的作用

乳脂肪球膜中的脂質主要由中性脂、極性脂，以及少量的糖脂組成。目前研究證實，MFGM 中的極性脂有助于大腦發(fā)育和增強神經認知功能，也可用于改善老年人血管和神經功能來預防記憶衰退，同時促進嬰幼兒大腦發(fā)育，減少母乳喂養(yǎng)和配方奶粉喂養(yǎng)嬰兒之間磷脂的攝入差距[46]。其次，MFGM 具有抗癌活性，特別是SM 和鞘糖脂已經被證明具有最強的抗增殖作用。Sprong 等[47]發(fā)現，MFGM 中的PL 和SL 具有抗食源性病原體的殺菌活性；同時，Fuller 等[48]通過分離酪乳和奶油中的MFGM 發(fā)現：MFGM 可在體外有效抑制輪狀病毒的感染；Wang 等[49]在使用磷脂濃縮物灌胃葡聚糖硫酸鈉誘導的小鼠中發(fā)現MFGM 中的磷脂可有效降低葡聚糖硫酸鈉誘導的炎癥性腸炎的作用。綜上所述，推斷MFGM 脂類成分對免疫和腸道發(fā)育具有積極影響。

3 MFGM 對腸道微生物及嬰幼兒代謝的作用

“乳酸菌之父”梅契尼科夫認為：腸道健康的人身體才健康，腸道菌群產生的毒素是人體衰老和疾病產生的主要原因。近年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展，許多學者就MFGM 與腸道微生物之間的聯系進行了大量的研究。Bhinder 等[50]發(fā)現，與飼喂非MFGM 配方奶粉的幼鼠相比，MFGM 喂養(yǎng)的幼崽微生物多樣性和豐富度顯著增加。RG 在最新的研究中提到，乳清衍生的Lacprodan PL-20（磷酸的衍生物）提取的乳基磷脂能夠有效增加腸道細菌的相對豐度和短鏈脂肪酸的含量[51]。此外，Berding 等[52]的一項研究檢測了含有GOS、牛乳鐵蛋白和MFGM-10 的試驗飲食，發(fā)現與仔豬體重的增加有關的內梭菌屬、類桿菌屬、綠膿桿菌屬和梭狀芽孢桿菌屬的含量顯著增加。另一項仔豬研究發(fā)現，飼喂含有乳脂的MFGM 片段的配方奶粉，與飼喂植物油配方奶粉的對照仔豬相比，在飼喂MFGM 片段配方奶粉的仔豬中，導致變形桿菌和擬桿菌增加，厚壁菌減少，并且引起了黏膜免疫變化[53]。因此推斷，MFGM 中的未消化成分可能在嬰幼兒腸道微生物群的發(fā)育中起作用，但是，MFGM 對該作用的具體作用機制還尚未清楚。

最近，已經有許多學者證實了MFGM 在嬰幼兒發(fā)育時的積極影響，不僅僅是在大腦發(fā)育，而且發(fā)現與其代謝有關。有研究表明，MFGM 配方奶粉與母乳相比，二者均含有膽固醇，但配方奶粉中的膽固醇含量遠低于母乳。并且，母乳喂養(yǎng)的嬰兒最初膽固醇水平較高，在兒童時期趨于穩(wěn)定。而長期的母乳喂養(yǎng)會降低嬰兒心血管風險[54]。因此，可以借此評估MFGM 是否影響膽固醇代謝。在早先關于神經發(fā)育結果的仔豬試驗中，發(fā)現添加MFGM的仔豬血清膽固醇、高密度脂蛋白（HDL）和低密度脂蛋白升高[55]。Timby 等[56]發(fā)現嬰兒攝入了添加MFGM 的奶粉后高密度脂蛋白和同型半胱氨酸的水平顯著提高。同時，研究證實，PC（35 ∶2）、SM（35 ∶2）和SM（39 ∶1）被確定為母乳喂養(yǎng)和配方喂養(yǎng)嬰兒的潛在生物標志物，并被確定為嬰兒肥胖的標志，補充MFGM 的配方奶粉可能會減少配方奶粉喂養(yǎng)的代謝特征。同時在添加MFGM 的奶粉中，肌醇水平有增加的趨勢，膽堿和膽堿降解代謝物水平也較高。所以推斷，MFGM 在嬰兒新陳代謝中起著重要作用。

4 展望

近年來，關于MFGM 的研究深受國內外學者們的關注。越來越多MFGM 對于嬰幼兒發(fā)育和生長方面的報道層出不窮。MFGM 作為一種由蛋白質、脂類等組成的混合物，可在嬰兒發(fā)育中發(fā)揮生物活性作用，特別是在神經發(fā)育、腸道免疫、微生物和代謝方面均有著積極的影響，可滿足兒童時期嬰兒對營養(yǎng)的需求。故而MFGM 目前被添加到一些嬰兒配方奶粉中。并且通過大量數據的證實，MFGM 是一種安全且有保證的添加物。所以，添加這種富含乳制品的成分可能會縮小嬰兒配方奶粉與母乳營養(yǎng)成分之間的差異，為嬰兒的早期發(fā)育提供幫助。