天然產(chǎn)物低聚糖在調(diào)節(jié)腸道菌群和免疫調(diào)節(jié)方面的應(yīng)用
糖類廣泛存在于自然界中，在生命活動過程中起著重要作用，不僅是維持生命活動的主要能量來源，更與蛋白和脂類結(jié)合成糖蛋白、糖脂，參與到細(xì)胞識別、免疫應(yīng)答等過程中。根據(jù)所含糖分子的個數(shù)不同，可將糖類分為單糖、低聚糖和多糖。其中低聚糖因其結(jié)構(gòu)不如多糖復(fù)雜而又具有多種活性而得到關(guān)注。
圖 1. 低聚糖的合成方法[1]。
根據(jù)低聚糖的來源和結(jié)構(gòu)的不同可以對其進(jìn)行分類，其中母乳低聚糖 (Human milk oligosaccharides, HMOs)、低聚木糖和殼聚糖受到較多關(guān)注。
對于大多數(shù)嬰兒來說，母乳是最獨(dú)特和理想的營養(yǎng)來源。母乳中的營養(yǎng)成分包括抗體、激素以及 200 多種被明確定義的 HMOs[2]。母乳低聚糖是結(jié)構(gòu)多樣且復(fù)雜的非共軛聚糖，是繼乳糖和脂類之后人乳的第三大固體成分，大體上可被分為三類 (表 1)[3]。值得注意的是，不同母體的母乳低聚糖的差距很大，母體的分泌狀態(tài)、遺傳、地理位置、飲食和體重指數(shù)都會對 HMOs 造成影響[4]。
備注：2′FL: 2′-fucosyllactose; 3′FL: 3′-fucosyllactose; LNnT: lacto-N-neotetraose; LNT: lacto-N-tetraose; 3′SL: 3′-sialyllactose; 6′SL: 6′-sialyllactose; Neutral (Fucosylated) HΜΟ: 中性 (含巖藻糖基) 母乳低聚糖; Neutral N-containing НMO: 中性含氮母乳低聚糖; Acid (sialylated) HMO: 酸性 (唾液酸化的) 母乳低聚糖。
HMOs 能夠促進(jìn)益生菌生長，抑制有害菌黏附，保護(hù)腸道屏障，調(diào)控腸道細(xì)胞增殖與分化，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫，促進(jìn)認(rèn)知功能發(fā)育等 (圖 2)[5][6]。其中 2′FL 、 3′FL、LNnT 、 LNT 、3′SL 和 6′SL 是被研究的較多的 HMOs。
圖 2. HMOs 對于嬰兒過敏性疾病的影響[6]。
據(jù)文獻(xiàn)報道，LNnT 對嬰兒具有優(yōu)越的益生元特性，其他作用如免疫調(diào)節(jié)、抗炎、預(yù)防壞死性小腸結(jié)腸炎、抗粘連抗菌劑、抗病毒活性和促進(jìn)腸上皮細(xì)胞成熟等也已得到證實[7]。此外，2′F L 可調(diào)節(jié) CD14 在人類腸上皮細(xì)胞中的表達(dá)，從而減弱 LPS 誘導(dǎo)的炎癥[8]。
近日，2′F L 和 LNnT 正式批準(zhǔn)為食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑,可應(yīng)用于嬰幼兒配方奶粉、兒童調(diào)制乳粉,以及特殊醫(yī)學(xué)嬰兒食品中，標(biāo)志著國內(nèi)嬰配領(lǐng)域的母乳低聚糖時代正式開啟。
殼聚糖(chitosan) 是由beta1-4 linked D-glucosamine和N-acetyl-D-glucosamine 連接而成的聚合物，因具有生物降解性、生物相容性、無毒性、抑菌、抗癌、降脂、增強(qiáng)免疫等多種生理功能，被廣泛應(yīng)用于多種生物醫(yī)學(xué)和生物領(lǐng)域，包括用作藥物載體和組織工程載體材料等[10]。例如，以殼聚糖、碳酸氫鈉及膠原為基本原料，通過冷凍干燥方法制備的殼聚糖膠原海綿，具有良好的抗菌止血及促進(jìn)組織愈合效果[11]。
圖 3. 殼聚糖膠原海綿的抗菌止血性能[11]。
海綿兼具殼聚糖的抗菌止血性能及膠原良好的生物相容性和天然可降解性，碳酸氫鈉的微發(fā)泡作用強(qiáng)化海綿的止血效果，用于降低傷口感染發(fā)生率，并促進(jìn)組織愈合。
低聚糖具有多種生理活性，尤其在調(diào)節(jié)腸道菌群和免疫調(diào)節(jié)方面有著重要作用。其應(yīng)用范圍也很廣泛，不僅應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域，更可用作載體和材料。
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調(diào)節(jié) CD14 的表達(dá)，緩解結(jié)腸炎，調(diào)節(jié)腸道菌群。 |
| 具有益生元、免疫調(diào)節(jié)、促進(jìn)新生兒大腦發(fā)育和抗菌功能。 |
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一種唾液酸化的人乳低聚糖，可以促進(jìn)雙歧桿菌的增殖并塑造腸道菌群。 |
| 可作為合成各種低聚糖的起始原料，具有益生元作用。 |
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可用于研究 α-乳清蛋白的糖化和磷酸化。 |
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可通過促進(jìn)益生菌的增殖或在腸道內(nèi)產(chǎn)生有益物質(zhì)，間接防止結(jié)腸癌細(xì)胞生長。 |
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內(nèi)源性代謝物，可以抑制 TNF-α 誘導(dǎo)的未成熟上皮細(xì)胞中的 IL-8 分泌。 |
| 六個木糖殘基組成的低聚木糖，可作為木聚糖水解性能測定的底物。 |
| Chitotetraose (tetrahydrochloride)
KYA 激活放線菌植物物種中 AM 真菌依賴性保守共生信號通路。 |
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具有益生元作用、免疫調(diào)節(jié)作用、抗炎作用、腸道細(xì)胞反應(yīng)調(diào)節(jié)作用、抗菌活性和抗病毒活性。已被廣泛添加到嬰兒配方奶粉中。 一種人乳低聚糖，可預(yù)防新生大鼠壞死性小腸結(jié)腸炎。 |
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