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动物乳及婴幼儿配方奶中唾液酸的研究及应用进展

2013-04-08刘景任婧刘翠平孙克杰郭本恒

食品研究与开发 2013年11期
关键词:唾液酸母乳婴幼儿

刘景,任婧,刘翠平,孙克杰,郭本恒,*

(1.光明乳业股份有限公司乳业研究院,上海 200436;2.乳业生物技术国家重点实验室,上海 200436)

1 唾液酸概述

唾液酸是一类带羧基的酸性九碳糖类化合物的酰基衍生物的总称,存在于高等动物体内。最早由Blix等从唾液腺粘蛋白中提取分离得到,因而命名为唾液酸[1]。起初研究人员将具有氨基糖酸基本结构的化合物命名为神经氨酸,将神经氨酸的一系列酰化物称为唾液酸。后来其定义扩大,还包括神经氨酸的各种衍生物。现今研究认为唾液酸属于糖类,系统命名为5-氨基-3,5-二脱氧-D-甘油-D-半乳壬酮糖,根据5 号碳上不同的连接基团构成五十多种不同的唾液酸衍生物。其中最主要的两种唾液酸为N-乙酰神经氨酸(Neu5Ac)和N-羟乙酰神经氨酸(Neu5Gc)。前者是人体中存在的主要形式,后者则多存在于大猩猩等动物体内。另外还包括自然界存在较少(如鱼卵中)的去氨基神经氨酸(KDN)[2]等多种衍生物。

唾液酸在自然界分布很广,已经发现唾液酸存在于许多生物体内,随着生物进化程度的增加,唾液酸在生物体内的含量及其衍生物类型亦增加。有研究认为唾液酸类化合物和生物进化有关,能增强生物体对环境的适应性[3]。

2 唾液酸的作用机理与生理功能

唾液酸的生物学功能具有多样性。其作用机理基本上可以分为以下3 类:①唾液酸本身能被识别的受体作用。唾液酸作为多种抗原受体(包括巨噬分子和毒素等)的识别位点,可以阻碍病原体附着在细胞上,使细胞产生免疫抗体。这种特性决定了唾液酸对细胞膜的生理功能和酶的活性都具有重大影响,在抗细菌、抗病毒、抗肿瘤、消炎等方面具有重要作用[7]。②通过阻止或减弱细胞或分子对其特异性识别部位的接触所起到的掩蔽作用。实验发现,新生细胞中唾液酸的含量要明显高于衰老的细胞。用唾液酸酶处理过的细胞注入机体后会在几小时内死亡,而正常细胞的寿命却为120 d[8]。唾液酸复合物末端的唾液酸能阻止细胞表面上重要的抗原位点和标记识别,避免这些复合物被免疫系统识别和降解。③细胞之间的信息传递作用。唾液酸在脑中含量很高,与神经节苷脂结合,可能与神经细胞的生长和突起延长有关,参与神经的传导和兴奋。一些神经性疾病,如早老性痴呆(Alzheimer′s)症、帕金森症以及精神分裂症患者血液或脑中的唾液酸含量下降,经药物治疗康复后,其含量又回复正常水平[4]。下面将详细描述唾液酸在人脑中的作用以及对婴幼儿的影响。

2.1 唾液酸与脑部发育

在人体内,脑中唾液酸含量最高,是其他细胞所含唾液酸水平的20 倍,但并不恒定[9]。大脑的生长和成熟与唾液酸所参与形成的酸性糖脂与蛋白含量的增加有关。唾液酸是神经细胞突触膜上的神经节昔脂和唾液酸糖蛋白的重要结构组成成分,其结构对突触形成和神经传导起着重要的作用。唾液酸能够促进神经细胞的分化、发育和再生,参与突触的传递,参与记忆和学习功能。人的记忆力作为神经系统的重要功能之一,主要表现在对外界刺激的反应程度和神经冲动的传导速度上。这种信息传递及神经冲动的传导必须通过突触来实现。唾液酸正是大脑细胞膜及突触的脑部营养物质[10],所构成的稳定的突触连接是记忆力形成的结构基础。而衰老和先天性发育迟缓综合症等脑部神经系统病变则与唾液酸量下降有关[11]。

2.2 唾液酸在哺乳期内对婴儿的作用

据研究发现,在哺乳期内,唾液酸具有许多特殊的生理作用,比如可作为抵抗肠道致病菌的保护因子、提供益生元功能、激活免疫系统等等[5,12],但其明显的生理作用则是有助于婴幼儿大脑的发育。研究发现人脑发育的黄金期是从妊娠期到二周岁,这一阶段是脑细胞数量调整体积增大、功能完善、神经联结网络形成的关键时期,也是大脑发育与智力发展的并行时期。对于大脑发育来讲,唾液酸是必不可少的营养因子之一,婴幼儿需要足够的唾液酸去满足大脑正常发育的需要。成人自身可由肝脏合成内源性唾液酸,但婴幼儿的肝脏和其他器官尚未发育成熟,自身合成的唾液酸并不能满足其机体的需要。

由于在哺乳期,只有母乳或婴幼儿配方食品/乳粉(infant formulas,IF)才可以用以喂养新生儿,而作为母乳替代品的牛乳里唾液酸的含量大大低于母乳,因此近年来一些国外婴幼儿食品制造商通过在婴幼儿乳粉或婴幼儿食品中补充外源性唾液酸,期望达到增加脑部唾液酸含量的效果。美国某公司推出“SA(唾液酸)计划”,在其配方奶粉中提高唾液酸含量,使其更接近母乳的黄金标准[13]。日本某公司的蛋黄唾液酸低聚糖则是用蛋黄制取的一种功能性碳水化合物,作为婴儿的食品配料和营养增补剂,适合用于婴儿断奶食品及住院患者营养品[14]。

2.3 唾液酸与婴儿疾病

唾液酸还应用于治疗新生儿缺氧缺血性脑病(HIE)的临床治疗中。戎书敏[15]和夏晶娟[16]利用唾液酸的衍生物单唾液酸四己糖神经节苷脂钠治疗新生儿低氧缺血性脑病,发现能有效地减轻临床症状,改善该病所致的神经系统后遗症,是治疗低氧缺血性脑病的安全、有效的药物。

3 母乳与婴儿配方奶中唾液酸的比较

人类母乳中唾液酸的含量较高,而牛奶和配方奶中则非常低。在足月产乳母初乳中唾液酸含量为1 550 mg/L,随后逐渐降低。过渡乳中唾液酸含量为1 070 mg/L,1 个月和3 个月的成熟乳中含量分别为610 mg/L 和320 mg/L。在哺乳期的前3 个月,早产儿乳母乳汁中唾液酸的含量比足月产乳母乳汁多13%~23%。与母乳相比,以牛乳为基础成分设计的婴儿配方奶中唾液酸含量很少:为足月儿设计的配方奶中唾液酸含量仅65 mg/L,为早产儿设计的配方奶中含唾液酸195 mg/L。人类母乳中73.8%的唾液酸以低聚糖结合的形式存在,23.4%与糖蛋白结合,其余2.8%处于游离状态。而在配方奶中,70.0%的唾液酸与蛋白结合[17]。

人类母乳与婴儿配方奶中唾液酸的种类也有差别,母乳中只含有Neu5Ac,在以牛乳为基础设计的婴儿配方奶中有将近5%的唾液酸是Neu5Gc。因此,与母乳喂养婴儿相比,配方奶喂养的婴儿额外摄入了Neu5Gc。Neu5Gc 可嵌入人体的糖聚合物中,可能形成某些免疫反应性疾病的抗原[18]。因此,母乳中的唾液酸具有特异性的成分,人工配方奶很难完全效仿。

在另一项对于母乳喂养儿和人工喂养儿的比较研究中发现,母乳喂养儿比人工喂养儿能够吸收更多的唾液酸进入大脑,其唾液中的唾液酸含量明显比人工喂养儿高[19]。但是另有研究持不同的观点,认为没有直接证据证明婴儿奶粉中必须加入唾液酸等多糖类物质[20]。世界卫生组织(WHO)则建议最好以母乳哺喂婴儿。

作为电力系统的重要组成部分——变电站,其稳定持续工作是变电站工作的首要目标。[5]由于设备具有高压带电的特点,所以对设备的运维检修时,检修人员的安全保障措施变得非常重要。根据电力系统变电站对设备巡视、检修工作的安全管理和变电站安全生产管理的需求,本文拟通过在普通视频监控的基础上,补充必要的信息设备,丰富站内数据采集手段,预判设备运行状态;运维优化策略,减少到站巡视次数;实现设备数据智能预警,提前消除隐患;实现故障告警和顺控操作验证技术,及时处理设备故障等方法结合大数据挖掘和分析方法实现对变电站的安全管控。

4 唾液酸用于婴幼儿配方食品的安全性评估

婴幼儿处于生长发育的关键期,出生时有些器官组织尚未完全发育成熟,出生后这些器官的发育易受到包括营养因素在内的各种环境因素的影响,因此婴幼儿食品中补充营养素的合理性与安全性非常重要,它不仅可以在婴幼儿期内发挥短期作用,也可能对儿童期甚至成人期产生长远影响。

国家标准明确规定,乳基婴儿配方食品,指以乳类及乳蛋白制品为主要原料,加入适量的维生素、矿物质和/或其它成分,仅用物理方法生产加工制成的液态或粉状产品。适于正常婴儿食用,其能量和营养成分能够满足0~6 月龄婴儿的正常营养需要[21]。可以看出,婴儿配方乳粉是供婴幼儿食用的液体制品或还原奶粉的人乳替代品,是人工喂养婴儿获取营养素的唯一来源,也是保证较大婴儿(包括母乳喂养儿)合理营养的重要途径。另一方面,它也是婴儿期营养素补充的重要载体,在婴幼儿膳食中具有特殊地位。因此婴儿期营养素安全性比其他时期更加重要,配方奶中加入的新成份必须对婴儿无危险性或者危险性极小。

目前对婴儿配方奶中添加的常规食物成分(如维生素和矿物质)进行的安全性评价已发挥了良好的作用,但由于可用来模拟人乳的配方奶的新成分具有多样性的特点,再加上婴幼儿本身及其对营养素需求的特殊性。因此,需要针对婴儿配方奶新成分的安全性提出专项评价方法。虽然母乳(尤其是初乳)中唾液酸化的成分已被证实能帮助婴儿抵抗肠道感染以及促进记忆和智力的发育,但是唾液酸作为婴幼儿食品的添加剂和营养强化剂仍需进行慎重的安全评估。

由美国医学科学院成立的婴儿配方奶新添加成分评价委员会于2004 年为美国食品药品管理局(FDA)及加拿大卫生部提供了关键性评价方法[22],为进一步提出用于保证婴儿配方奶新成分安全性的评价工具和方法奠定了基础。为了确保婴儿--这一敏感人群能够食用尽可能安全的食品,现有婴儿配方奶粉新成分安全性评价方法中需要解决的关键问题、以及相应的解决策略阐述如下。

4.1 婴幼儿配方奶中新成分安全性评价需要阐述的关键问题

1)一般方法评价阶段:由于婴儿配方奶中可加入的新成分多种多样,关键问题在于最大程度地确保其安全性。在临床前试验阶段,需要选择评价新婴儿配方奶可能的有害作用的最佳指标。

2)临床试验阶段:进行用于评价新的配方奶对婴儿可能产生的不良作用的临床试验,选择试验适用的时间和条件,以及婴儿健康成长的评价指标。

3)市场监测阶段:新配方奶进入市场后,需要开发跟踪其对婴儿功效的方法以及调查新配方奶在市场上的持续安全性的方法。

4.2 针对上述关键问题所提出的建议

婴儿配方奶新添加成分评价委员会建议生产厂商应针对添加于婴儿配方奶的每种新成分成立高质量的专家组,并通过这些专家组与管理机构进行协商。每个专家组应根据循证医学的原则,采用决策树法确定临床前研究、临床研究以及市场监测的方法以确保新成分的安全性。

婴儿配方奶安全性评价的方法需要标准化(如毒理学研究)。由于针对不同性质的成分需要采取有针对性的特定安全性评价方法,因此科学缜密的方法系统中也需要有一定的灵活性。

婴儿配方奶新添加成分评价委员会推荐了一套直接步骤。在临床前研究中采用处于适当发育阶段的不同数量和种类的动物模型。至少选用两种动物模型,同时必须明确这些研究的合理性以及局限性。还必须考虑适当的种属、年龄和安全系数。这些研究中应包括标准化的指标以及每个器官系统的具体指标。

婴儿配方奶新添加成分评价委员会建议,在婴儿配方奶作为营养成分主要来源的阶段,生长研究应一直成为婴儿配方奶临床评价的核心内容。应提出具体的指导原则对正常生长进行定义,并制定所关注安全性的边界水平。除生长研究外,委员会建议同时测定新添加成分对器官、免疫系统以及内分泌系统的影响;并评价发育行为的最终效果,其中包括感觉-运动、认知发育、性格和神经功能。

婴儿配方奶新添加成分评价委员会还建议生产厂商应该实施适当的市场监测策略,这些策略应该以临床前研究、临床研究以及对婴儿的可能有害作用为依据。

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