母乳核苷酸与婴幼儿健康研究进展

贾宏信，苏米亚，陈文亮，揭良，刘海安

（光明乳业股份有限公司乳业研究院，上海乳业生物工程技术研究中心，乳业生物技术国家重点实验室，上海 200436）

0 引 言

母乳是婴儿的最佳食物，是婴幼儿母乳代用品的金标准[1]。目前大多数婴幼儿配方奶粉通过牛乳及其制品加工而成，非蛋白质氮化合物，如核苷酸(nucleotide，NT)、核苷和核酸的含量远低于母乳[2-4]。核苷酸对于维持正常生命非常重要，但因其能在体内合成，所以他并不是必需营养物质。但对于新生儿来说，因其体内合成的核苷酸不能满足其快速生长的需要，因此核苷酸又被认为是条件必需营养素[5-7]。

研究表明，婴幼儿喂养强化核苷酸的配方奶粉，在体重增加、身长、头围、肠道耐受性等指标上与母乳喂养更接近[8-9]，且配方粉添加核苷酸还可以降低腹泻风险[10-11]，提高免疫[12-15]及改善血浆血脂参数[16-17]等。本综述详细分析了母乳中核苷酸的水平，及核苷酸强化对于婴幼儿的健康影响。

1 母乳核苷酸

核苷酸是非蛋白质氮化合物，是核苷的磷酸酯，存在于母乳中，也存在于其他物种的乳中[2-4]。核苷酸由3部分组成，一是含氮杂环碱基，二是戊碳糖（核糖或脱氧核糖），三是磷酸基团。含氮杂环碱基是嘌呤（主要是腺嘌呤和鸟嘌呤）和嘧啶（主要是胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶）两种杂环化合物的衍生物[7]。核苷酸形成过程中，嘌呤或嘧啶与β-D-核糖呋喃糖（核糖）或2-脱氧-β-D-核糖呋喃糖（2-脱氧核糖）通过缩合而形成核苷，然后核苷再与磷酸发生酯化反应形成核苷酸，因此由核苷形成的核苷酸可分为核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸。核苷的磷酸酯化反应理论上可发生于核糖核苷糖环的2'，3'，或5' 羟基，以及2'-脱氧核糖核酸糖环的3' 或5' 羟基。进而分别形成：2'-核糖核苷酸，3'-核糖核苷酸，5'-核糖核苷酸，3'-脱氧核糖核苷酸和5'-脱氧核糖核苷酸。常见的核苷磷酸酯化反应多发生在5'羟基，形成核苷-5'-磷酸（5'-核苷酸）[5]。

1.1 母乳中核苷酸含量

母乳中高达30%（质量分数） 的总氮为非蛋白氮，其中游离核苷酸约占非蛋白氮的2%～5%[7]。报道显示，母乳中游离核苷酸的平均浓度范围为10.6～213.6 μmol/L（约3.6～72 mg/L），母乳中常见的游离核苷酸为腺苷酸 (adenosine monophosphate，AMP)、胞苷酸(cytidine monophosphate，CMP)、尿苷酸(uridine monophosphate，UMP)、鸟 苷 酸(guanosine monophosphate，GMP)、胞苷二磷酸（cytidine diphosphate glycerol，CDP）[6,18-25]，其浓度分别为：AMP 0.662～28.75 μmol/L，CMP 2.067 ～49.1 μmol/L，UMP 0.5 ～15.45 μmol/L，GMP 0.36～8.726 μmol/L，CDP 1.75～129.86 μmol/L。而母乳中肌苷酸(inosine monophosphate，IMP)和胸苷酸（thymidine monophosphate，TMP）仅在少数研究[18-19,22,25]中有报道，见表1。另外，对于初乳、过渡乳和成熟乳中核苷酸的浓度来说，不同地区其变化趋势并不一致，如在中国、瑞典母乳中CMP 和AMP 的浓度都随泌乳期延长而升高，而在日本、美国、西班牙这两种核苷酸反而随泌乳期延长而降低。

表1 人乳中游离核苷酸浓度 μmol/L

与游离核苷酸类似，母乳中游离核苷的浓度随泌乳期的延长并未表现出确定的、一致的增高或降低趋势，如在德国、瑞典母乳中的核苷主要表现为初乳高于过渡乳，过渡乳高于成熟乳的趋势[27-29]，而来自日本母乳（夏季样本）的数据则表现为先升高再降低的趋势[18]。研究显示[18,27-33]，母乳中常见的核苷为腺嘌呤核苷（Adenosine，ado），胞嘧啶核苷（Cytidine，cyd），鸟嘌呤核苷（Guanosine，guo）和尿嘧啶核苷（Uridine，urd)，而次黄嘌呤核苷（Inosine，ino）仅在少数研究[19,28]中有报道，见表2。除游离核苷、核苷酸外，母乳中还存聚合核苷酸和细胞核苷酸。因此，Leach 等[30]提出人乳中总潜在可利用核苷（total potential available nucleoside，TPAN）的概念，母乳样本通过核酸酶、焦磷酸酶和碱性磷酸酶处理后，测得TPAN 的浓度，Leach 通过分析得出欧洲母乳中TPAN 的浓度为（平均值及范围），初乳137 μmol/L（82～164 μmol/L），过渡乳177 μmol/L（144～210 μmol/L），成熟乳（泌乳1 mon）240 μmol/L（172～402 μmol/L）及成熟乳（泌乳3 mon）202 μmol/L（156～259 μmol/L）。Leach 等[30]的研究说明母乳中TPAN的浓度在泌乳前期（泌乳前一个月内）会随着泌乳的延长而升高，后期会随着泌乳的延长而降低。这一结果与Tressler 等[32]报道的亚洲（中国、新加坡和菲律宾）乳母母乳中TPAN 的浓度变化趋势相一致。进一步的研究发现[32]，TPAN 的主要来源是RNA（约占TPAN的43.3%）和游离核苷酸（约占TPAN 的39.9%），其次为核苷酸加合物（约占TPAN 的10.9%）和游离核苷（约占TPAN 的6.3%）。具体到TPAN 中的核苷，胞苷、尿苷、鸟苷和腺苷分别占TPAN 的44.5%，23.1%，16.5%和16.1%。

表2 人乳中核苷浓度 μmol/L

1.2 母乳核苷酸影响因素

已有数据（表1 和表2）显示母乳中核苷酸和核苷的浓度范围波动很大，这一范围波动不但体现在同一泌乳阶段不同地域之间的波动及不同泌乳阶段同一地域之间的波动，也体现在同一地域不同报道之间的差异。但总的来说，母乳中核苷酸和核苷的浓度均与泌乳阶段有关，同一地域同一报道的不同泌乳阶段核苷和核苷酸是存在差异的，且这种差异不具有统一性[24,27,30,33]。Sugawara 等[18]曾根据季节、哺乳期和地理区域收集了2727 份母乳样本，详细分析了母乳中游离的3 种核苷（胞苷、尿苷、腺苷）和6 种核苷酸（CMP，UMP，AMP，GMP，IMP 和CDP）的具体浓度，证明母乳中核苷和核苷酸的浓度与泌乳期相关，总体上表现为先随泌乳期（3～482 d）的延长而降低，而后升高再降低的趋势，如图1 所示，成熟乳中核苷和核苷酸的高值出现在成熟乳前期（15～60 d）。同时，其研究也表明母乳中核苷和核苷酸明显存在季节和地域差异，具体体现在总的核苷和核苷酸在相同泌乳期冬季高于夏季，母乳中总的游离核苷和核苷酸浓度最高的地域约是浓度最低的地域的6.5 倍和2 倍（冬季样本），7.5 倍和3 倍（夏季样本），且母乳中核苷和核苷酸的浓度最高值和最低值在不同季节出现在不同地域。

图1 母乳中核苷和核苷酸随泌乳期的变化

1.3 其他哺乳动物乳中核苷酸、核苷含量

目前乳基婴幼儿配方食品的开发主要用牛乳和羊乳为原料，且主要用牛乳。但是已有研究[2-4]表明牛乳、羊乳与母乳的核苷和核苷酸浓度存在明显差异，且其主要的核苷酸和核苷种类也略用不同。在母乳中CMP，UMP，AMP 和GMP 为主要的核苷酸；ado，cyd，guo 和urd 为主要的核苷；但在牛乳、羊乳中CMP，UMP 和AMP 为主要的核苷酸；cyd，urd，ino，guo，ado为主要核苷；且UMP，urd，ino 为占比最高的核苷酸或核苷，这区别于母乳，母乳中CMP 为占比最高的核苷酸，urd 和crd 为占比最高的核苷（表1～表3）。另外，类似于母乳，在牛乳、山羊乳、绵羊乳中，核苷和核苷酸的浓度都表现出在分娩后达到最高，然后大多数又表现为随着泌乳期的延长而降低[4,34]。在牛乳中，非蛋白氮仅占总氮的2%～5%，这导致婴幼儿配方奶粉中的核苷酸含量显著低于母乳[7]。另外，研究显示[35]，婴幼儿配方主要用原料脱盐乳清粉、浓缩乳清蛋白粉的核苷酸含量也远低于母乳，这说明用牛乳和乳清粉生产的婴幼儿配方粉其核苷酸或核苷水平会远低于母乳。Gill 等[26]和Inoue 等[36]曾对未添加核苷酸的婴幼儿配方奶粉进行了5 种核苷酸（CMP，UMP，AMP，GMP和IMP）含量的检测，结果发现仅有CMP 被检出。由于婴幼儿配方奶粉开发的目标是尽可能接近母乳，因此如开发更近母乳的婴幼儿配方奶粉则需要根据母乳中核苷酸的种类与浓度添加核苷酸。

表3 牛乳、绵羊乳、山羊乳中核苷和核苷酸浓度 μmol/L

2 核苷酸与婴儿健康

2.1 婴幼儿配方食品核苷酸的强化

2.1.1 核苷酸的强化

自20 世纪60 年代中期以来，日本（1965 年）、西班牙（1983 年）、美国（1988 年）、欧盟委员会食品科学委员会（1991 年）等已先后允许将核苷酸添加到婴幼儿配方食品（包括足月儿配方和早产配方奶粉）中[7]。我国卫生部也于2005 年正式发布公告，允许婴幼儿奶粉中添加核苷酸，且GB 14880-2012《食品营养强化剂使用标准》限定了核苷酸的添加量为0.12～0.58 g/kg，核苷酸的化合物来源为5' 单磷酸胞苷、5' 单磷酸尿苷、5' 单磷酸腺苷、5'-肌苷酸二钠、5'-鸟苷酸二钠、5'-尿苷酸二钠、5'-胞苷酸二钠。目前配方食品中添加核苷酸的主要理由是：母乳中含有大量的核苷酸，而基于牛乳开发的婴幼儿配方奶粉，核苷酸含量较低；动物和临床研究表明，膳食核苷酸可促进婴幼儿胃肠道、免疫系统等的发育，有助于婴幼儿的健康发育[7,37]。

2.1.2 核苷酸强化的安全性

大量的临床实验显示，如表4，婴幼儿喂养强化核苷酸的配方奶粉，在体重增加、身长、头围、肠道耐受性等指标上与母乳喂养更接近[8-9,11,38]，且配方粉添加核苷酸还可以降低腹泻风险[10-11]，提高免疫[12-15,38-40]，改善肠道微生态[41]及血浆血脂[16-17,42-44]等。Wang 等[45]的Meta分析显示，补充核苷酸可以显著增加婴幼儿体重增加率、头围和头围增加率，但对婴幼儿的体重( 包括Z 评分) 和身长( 包括Z 评分)并无影响。另外，Gutiérrez-Castrellón 等[46]曾通过系统综述和meta 分析确定添加核糖核苷酸的婴幼儿配方奶粉的有效性、安全性和剂量反应效应表明，强化核苷酸（（0.45～2.58）mg/100 kJ，约（9.5～54）mg/100 g 粉）的婴幼儿配方奶粉对婴幼儿的健康有积极益处，可提高免疫系统的成熟度和降低腹泻的发病率，且无任何风险。因此，婴幼儿配方食品中核苷酸的强化对婴幼儿来说不单是安全的而且是有益的。

表4 核苷酸补充的临床实验

（续表4）

2.2 核苷酸与足月儿健康

已有的临床报道显示，膳食核苷酸对与足月儿的有益作用主要体现在：可以有助于降低足月儿腹泻发病率；改善血脂健康；促进婴儿细胞免疫系统发育，增强婴幼儿对疫苗的反应，以及提高自然杀伤细胞活性等作用，见表4。在降低腹泻发生率方面，Brunser 等[10]通过3 个月的随访，发现婴幼儿喂养强化核苷酸的奶粉（20 mg/L），婴幼儿的腹泻发作次数、腹泻天数及首次发作次数都显著低于未强化核苷酸的乳粉，且核苷酸补充组有45.0%，未强化组有31.1%的婴幼儿从未出现过腹泻。而核苷酸的高剂量添加（72 mg/L）也被证明对降低足月儿腹泻风险有显著作用[11]，且无不良事件的发生。膳食核苷酸对足月儿的血脂健康作用主要体现在可以提高其血浆不饱和脂肪酸水平[16]，提高高密度脂蛋白水平，降低低密度脂蛋白水平[17]。而对于婴幼儿的免疫健康，则表现为对自然杀伤细胞细胞毒性、白细胞介素-2 及免疫球蛋白A 水平的提高[11-12，50]，对特定抗体（如Hib 抗体和白喉抗体浓度，脊髓灰质炎病毒1 型中和抗体等）活性或浓度的提高[38-39]，及对婴儿红细胞膜脂质中ω6 和ω3 族多不饱和脂肪酸、红细胞磷脂不饱和指数的提高上[48-49]。当然，核苷酸除了以上的有益作用外，还存在对婴幼儿肠道健康的作用，如降低婴幼儿肠道拟杆菌门-卟啉单胞菌-普普氏菌属（Bacteroides-Porphyromonas-Prevotella，BPP）与双歧杆菌属rRNA 的比率，相对提高婴幼儿肠道有益菌的作用[41]。但是，这一有助于肠道健康的作用在不同研究中表现并不一致，如Balmer 等[47]研究则显示，核苷酸的添加会使婴幼儿肠道内的大肠杆菌数量升高，双歧杆菌的数量下降。因此，核苷酸对婴幼儿肠道健康的作用还需要进一步的研究。

2.3 核苷酸与早产儿健康

现有临床证据表明，添加核苷酸的配方奶粉可促进早产儿免疫系统的成熟，改善血脂健康，促进早产儿的追赶生长及提高膳食脂耐受性（表4）。研究表明[13-14]，婴幼儿配方奶内添加低剂量（约11mg/L）的核苷酸，就能有利于早产儿的免疫系统发育，提高婴幼儿血清IgM 和IgA 水平，降低血清IgG 水平。早产儿由于在子宫内发育时间较短，某些器官发育尚不完全，因此出生后需要经过一段时间的追赶发育。而有限的临床数据[8]显示，婴幼儿配方内强化核苷酸（约37 mg/L）喂养早产儿，相比于未添加核苷酸的配方喂养，从研究开始到早产儿2 个月大时，核苷酸组的平均体重增加量和身长增加量显著高于对照组（106.3 VS 94.7 g/kg基线/周，21.8 VS 19.7 mm/m 基线/周）；至6 个月时，核苷酸组的平均体重增加量、身长增加量和头围增加量都显著高于对照组的平均水平（80.1 VS 71.8 g/kg基线/周，身长16.2 VS 15.0 mm/m 基线/周，11.8 VS 10.8 mm/m 基线/周），说明核苷酸补充配方奶粉有利于早产婴儿的追赶性生长。在血浆脂蛋白组成方面，核苷酸对于早产儿的作用要高于对于足月儿的作用，如Sánchez-Pozo 等的研究[42]显示，配方奶粉中添加核苷酸会增加早产儿血浆脂蛋白浓度、血浆酯化率及总胆固醇浓度；但不会影响足月儿的血浆脂蛋白浓度、血浆酯化率及总胆固醇浓度，说明核苷酸对足月儿脂蛋白的影响明显小于对早产婴儿的影响。Morillas 等[43]与Sánchez-Pozo 等[44]则通过详细分析早产儿血浆载脂蛋白组成、血浆载脂蛋白A-I 和载脂蛋白A-IV 水平、血浆卵磷脂胆固醇脂酰转移酶（Lecithin-cholesterol acyltransferase，LCAT）活性、血浆胆固醇酯的脂肪酸组成，发现核苷酸可以提高婴儿总载脂蛋白浓度，提高载脂蛋白A-I 和载脂蛋白B-100 的水平，提高婴儿的血浆LCAT 活性，来改善早产儿膳食脂的耐受性。虽然现有证据表明，核苷酸有利于早产儿的健康，但是已有的临床数据，存在样本量小及临床用强化核苷酸水平较单一（核苷酸强化水平11 mg/L 左右）等缺陷；另外对于早产儿的临床实验其结果也不统一，如Pita 等[51]研究显示补充核苷酸（7.8 mg/100 g 粉）配方可以增加婴儿红细胞膜脂质中ω6、ω3 族多不饱和脂肪酸含量，提高婴儿红细胞磷脂不饱和指数，但Woltil等[52]和Axelsson 等[53]在相同补充剂量下和更高剂量下补充核苷酸并未观察到一致的结果。因此，核苷酸对于早产儿的有益健康，还需要更多的临床实验来支持。

3 结果与展望

母乳含有丰富的核苷酸（平均浓度范围为10.6～213.6 μmol/L），且研究显示，依据母乳核苷酸水平强化的婴幼儿配方，有助于促进婴幼儿的生长发育，降低腹泻风险，促进细胞免疫系统发育等。婴儿配方奶粉核苷酸补充的基本原理是，母乳成分通常被认为是婴儿营养的最佳成分，母乳是婴儿配方奶粉研发的黄金标准。有数据表明母乳中含有大量的核苷酸和核苷，而牛乳、羊乳中核苷酸和核苷的水平远低于母乳，且有临床数据表明核苷酸有助于婴幼儿的健康。但是需要注意的是，迄今为止已报到的临床研究的数量仍然有限（表3），且大部分研究以健康足月儿为对象，对于早产儿的临床数据仍然不足；另外，已开展临床研究的配方，核苷酸水平是以模拟母乳的水平为主，缺乏可靠的、有效的剂量安全性评估研究。鉴于此，未来还需要进一步开展不同地区母乳核苷酸和核苷的水平研究，丰富母乳核苷酸和核苷数据；及开展各核苷酸在婴儿体内的作用机制和利用率研究，以便婴幼儿配方更精准的模拟母乳。