《The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology》：Vitamin D and its Role in Human Milk Oligosaccharide Production
Molly J. Mead|S. Taylor Woollen|Mathew J. Gregoski|Myla Ebeling|Judy R. Shary|Annalee Furst|Kennedy Spann|Katherine E. Chetta|Bruce W. Hollis|John E. Baatz|Danforth A. Newton|Lars Bode|Carol L. Wagner
美国南卡罗来纳州医科大学儿科系，肖恩·詹金斯儿童医院，查尔斯顿
摘要
引言
人乳寡糖（HMOs）来源于严格调控的糖基化途径，对婴儿的免疫系统、微生物群和神经发育具有多方面的影响。维生素D影响基因转录和细胞代谢，但其在对乳腺糖基化过程中的作用尚未被充分探索。本研究旨在探讨哺乳期间母亲的维生素D水平是否与人乳寡糖的组成有关，以及这种关系是否因母亲的分泌型不同而有所差异。
方法
我们对两项临床研究进行了事后分析：NICHD维生素D哺乳随机对照试验（2005–2012年）和Lactation Immune试验（n = 88人）。在产后1个月和4个月时测量了血清25-羟基维生素D [25(OH)D]水平和19种HMOs的浓度。分泌型通过是否存在2′-岩藻糖来定义。统计分析使用SAS 9.4软件进行，p < 0.05。
结果
研究样本中41%为白人女性，7%为黑人女性，52%为西班牙裔女性。黑人及西班牙裔母亲的25(OH)D水平低于白人母亲（p < 0.001），且西班牙裔母亲更有可能是分泌型（p = 0.006）。在分泌型母亲中，较高的25(OH)D水平与乳-N-岩藻五糖II、乳-N-六糖和岩藻-二唾液酸-乳-N-六糖I等岩藻糖化HMOs的含量增加显著相关，这种关联在产后4个月仍然存在。在非分泌型母亲中，较高的25(OH)D水平与产后4个月6′-唾液酸乳糖含量降低相关。不同分泌型母亲的HMO组成存在显著差异。
结论
维生素D水平与哺乳早期的HMO组成有关，这支持维生素D可能通过调节乳腺糖基化过程来发挥作用，而这种调节作用会受到母亲分泌型的影响。
引言
人乳为新生儿提供全面的营养，包括宏量营养素（如蛋白质、脂肪、碳水化合物）、微量营养素以及多种生物活性成分[1]。这些成分包括维生素（A、B、C、D、E）、生长因子（如表皮生长因子、血管活性内皮生长因子和神经元生长因子）、激素以及人乳寡糖（HMOs）[1]、[2]。HMOs是结构复杂的碳水化合物，也是人乳中最丰富的生物活性成分之一[3]。它们通过增强肠道上皮屏障、促进免疫系统发育和支持神经发育过程，在婴儿健康中发挥核心作用[3]。HMOs通过限制病原微生物的附着并增强黏膜屏障的完整性，降低坏死性小肠结肠炎的风险[4]。作为益生元，HMOs选择性地促进有益肠道细菌的生长[3]，[5]；唾液酸化的HMOs还可能提供合成脑神经节苷脂和参与神经元-小胶质细胞通讯的糖蛋白所需的唾液酸残基[6]。HMOs在乳腺中合成并通过人乳传递给婴儿。这些成分共同支持婴儿早期的生长和多系统发育。
从结构上看，HMOs以乳糖为核心，包含β-D-葡萄糖（Glc）和β-D-半乳糖（Gal）（图2）[3]，此外还含有β-D-N-乙酰葡萄糖胺（GlcNAc）、α-L-岩藻糖（Fuc）和α-D-N-乙酰神经氨酸（Neu5Ac，即唾液酸）[7]。HMO的组成因个体而异，主要受糖基转移酶表达的遗传差异影响。分泌型（Se）基因编码α1-2-岩藻糖转移酶（FUT2），使HMO发生α1-2岩藻糖化[3]、[4]。具有活跃Se基因的母亲（“分泌型”）所分泌的乳汁中富含2′-岩藻糖、乳-N-岩藻五糖I和其他α1-2岩藻糖化HMOs[4]。Lewis（Le）基因编码α1-3/4-岩藻糖转移酶（FUT3），允许在其他位置进行岩藻糖化[4]。因此，表达一种或两种酶的母亲会产生不同的HMO组成，从而导致乳汁成分的个体差异[4]。
除了遗传因素外，HMO的组成和浓度还受哺乳阶段、生育次数、母亲年龄、体重指数、饮食、地理位置、种族、季节以及分泌型和Lewis血型状态的影响[3]、[8]、[9]。相比之下，关于母亲微量营养素状态对HMO生物合成调节作用的了解相对较少。维生素D是一种通过母乳传递给婴儿的激素，对钙平衡、肌肉骨骼发育、免疫调节和肠道健康至关重要[10]、[11]。维生素D受体（VDRs）广泛表达于胃肠道上皮[12]，维生素D充足与肠道和阴道微生物群的良性调节相关[13]、[14]。
维生素D主要通过VDR介导的转录调控在目标基因的维生素D反应元件上发挥作用，这种作用在不同类型的上皮细胞和免疫细胞中具有组织特异性[11]。进入母乳的主要维生素D形式是胆钙化醇（D3）和/或麦角钙化醇（D2），尽管母乳中也含有少量其他形式的维生素D，如25(OH)D。人乳上皮细胞表达CYP27B1，能够将循环中的25-羟基维生素D [25(OH)D]转化为活性形式1,25-二羟基维生素D [15]。激活的VDR信号通路调节免疫细胞中的细胞分化、代谢、免疫信号传导和糖基化途径相关基因[11]、[16]。这些发现表明，维生素D信号通路也可能类似地影响乳汁细胞中的糖基转移酶活性，从而调节HMO的合成。
很少有研究探讨母亲饮食——特别是微量营养素状态——对HMO组成的影响。更少有研究关注哺乳期间母亲维生素D水平（通过循环中的25-羟基维生素D测量）及其对HMO产生的影响。一项针对55名参与者的初步数据显示，母亲的维生素D水平与人乳中HMO的组成和浓度存在关联[17]。基于这些发现，本事后分析的主要目的是确定哺乳期间母亲的维生素D水平是否与人乳寡糖组成有关，以及这些关联是否因母亲的分泌型不同而有所差异。我们假设较低的维生素D水平可能与HMO组成的改变有关。
次要目标是探讨母亲的ABO血型与HMO组成之间的关联。虽然Lewis血型对HMO组成的影响已通过FUT介导的糖基化得到证实[3]、[4]，但临床确定的ABO血型与HMO组成之间的具体关系仍不甚明确。
研究概述与设计
这项探索性研究旨在探讨母亲维生素D水平与人乳寡糖（HMO）组成之间的关联，是一项结合了随机双盲比较疗效和安全试验及试点研究数据的事后分析（图1）。随机对照试验（NICHD维生素D哺乳研究）评估了三种剂量维生素D?补充剂对哺乳期妇女及其婴儿的影响，以及非哺乳期的对照组。共有564名参与者参与
参与者特征
共有88名哺乳期妇女参与研究，分为三个种族/族裔群体：36名白人（41%）、6名黑人（7%）和46名西班牙裔（52%）。大多数参与者为分泌型（n = 78，占89%）。使用卡方检验、Fischer精确检验和t检验根据需要分析了参与者的维生素D水平和分泌型特征。
社会人口统计因素对维生素D和分泌型状态的影响
与先前的研究一致，观察到母亲维生素D水平存在显著的社会人口统计差异[28]。黑人及西班牙裔母亲的血清25(OH)D水平低于白人母亲，较低的维生素D水平还与社会脆弱性指标相关，包括教育程度较低、未婚状态以及依赖医疗补助或缺乏保险。这些发现反映了维生素D水平的种族差异
结论
总之，本研究表明哺乳早期母亲的维生素D水平与人乳寡糖组成之间存在关联，且这种关联因母亲的分泌型不同而有所差异。这些发现表明，环境和饮食因素可能影响HMO组成的个体差异，并强调了遗传因素在调节这些关系中的重要性。
观察到的维生素D与HMO之间的关联在
资助
该项目由以下资助：资助编号#5R01HD043921（NICHD试验：2007-2012年）、Stone基金会（Lactation Immune试点：2017-2021年）、SCTR Discovery资助UL1 TR000062（HMO分析）。
作者贡献声明
Judy R. Shary：撰写——审阅与编辑、验证、资源管理、项目协调、方法学设计、研究实施、资金筹集、数据管理、概念构思。Lars Bode：撰写——审阅与编辑、验证、监督、资源管理、项目协调、方法学设计、研究实施、资金筹集、数据分析、概念构思。Molly Mead：撰写——审阅与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、项目协调
关于写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备本研究时，作者使用了ChatGPT来帮助内容组织、语法和可读性的优化以及概念的梳理。使用该工具/服务后，作者对内容进行了必要的审阅和编辑，并对发表文章的内容负全责。
致谢
作者感谢参与本研究的母亲及其婴儿。同时感谢Church & Dwight（纽约州尤因）公司在研究期间提供的维生素D和安慰剂软糖。
作者贡献
CLW、MJM、STW、KEC、LB、MJG、BWH、JEB、DAN、ME、JRS在项目的构思与设计、数据收集与分析、解释以及本文的起草和关键修订方面做出了重要贡献
