FSHW | 母乳中特有寡糖的3ʹ-唾液酸乳糖：改善糖脂代谢紊乱的潜能

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Introduction

唾液酸首先由Blix等从牛下颌唾液腺黏蛋白中分离出来，是一类九碳糖化合物的总称。在生物体中，唾液酸很少以单体形式存在，通常在黏多糖、糖蛋白或糖脂的聚糖链末端以N-或O-糖苷的形式被修饰。唾液酸是碳水化合物复合物结构和功能多样化的重要结构基础，迄今为止已发现50 多种唾液酸。根据第5 个碳原子上的不同取代基，唾液酸可分为多种亚型，其中，主要亚型为N-乙酰神经氨酸（N-acetylneuraminic acid，Neu5Ac）、N-羟基神经氨酸（N-glycolylneuraminic，Neu5Gc）和脱氨基神经氨酸（ketodeoxynonulosonic acid，KDN）。其中，Neu5Ac是分布最广泛的唾液酸，是人体细胞膜上糖脂和糖蛋白末端的重要修饰成分，与人类健康有关。唾液酸乳糖（SL）是一种典型的唾液酸结合寡糖，具有独特的分子结构，主要母乳中特别丰富。根据唾液酸和半乳糖之间的键位不同，SL分为3ʹ-唾液酸乳糖（3ʹ-SL）和6ʹ-唾液酸乳糖（6ʹ-SL）。最近的研究结果表明，补充3ʹ-SL可能是对抗肥胖、2型糖尿病和心血管疾病发展的潜在治疗方法，这可能与SL作为益生元的作用有关，有助于增强肠道菌群的功效。

厦门大学公共学院张薇博士、厦门大学公共卫生学院李红卫副教授等在本文当中构建高脂喂养小鼠模型，在小鼠摄入高脂饲料的同时给予3ʹ-唾液酸乳糖灌胃干预，探讨3ʹ-SL对高脂饲料喂养小鼠的糖脂代谢能力的影响。鉴于SL调节葡萄糖和脂质代谢的机制尚未充分确定，在本研究中，作者结合使用转录组学和代谢组学分析来探讨SL的调节机制。

图1 3ʹ-SL调节高脂喂养小鼠糖脂代谢的潜在能力

Results and Discussion

将雄性C57BL/6J小鼠分为6 组：2 个模型对照组（正常和高脂饮食）和4 个干预组（Neu5Ac，以及低、中、高剂量3ʹ-SL）。3ʹ-SL灌胃干预8 周后，3ʹ-SL干预组小鼠体重和总脂肪含量较低；降低空腹血糖、甘油三酯、低密度脂蛋白和氧化低密度脂蛋白；和高密度脂蛋白增加，但没有发现3'-SL干预的剂量依赖性，3'-SL_M干预是进一步探索的最佳选择。

图2 3'-SL干预8 周后高脂喂养小鼠体成分测量和糖脂代谢稳态生物标志物变化

3ʹ-SL增加了Akkermansia、Lactobacillus和Bacteroides的结肠菌群的丰度，并降低了Erysipelatoclostridium、Faecalibaculum和Aldercreutzia的结肠菌群丰度。结肠代谢物、肝脏基因转录物和代谢物也观察到变化，主要富集于胆汁分泌、牛磺酸和次牛磺酸代谢以及胰岛素抵抗。此外，观察到3ʹ-SL调节与生理节律相关的基因，包括clock、per2、cry1和bhihe41。

图3 3'-SL干预8 周后高脂喂养小鼠结肠肠道菌群、肝脏转录与代谢变化

如图4（A），3ʹ-SL干预（以中等剂量为范例）可有效提高呼吸熵，说明3ʹ-SL干预促进葡萄糖作为能量消耗底物的比例增加。此外，如图4（B-F），在各组小鼠食物摄入无差异的前提下，3ʹ-SL促进运动量和能量消耗值（EE1/EE2/EE3）的增加。

图4 3'-SL干预8 周后高脂喂养小鼠能量代谢监测结果

Conclusion

在这项研究中，作者发现在小鼠中施用3'-SL唾液酸乳糖有助于预防和控制因食用高脂肪饮食而引起的葡萄糖和脂质代谢紊乱。与Neu5AC相比，3ʹ-SL唾液酸乳糖干预可以有利地改变肠道菌群，增强胆汁酸循环，增加组织能量消耗，减少脂质合成，从而通过肝-肠轴促进降脂作用。此外，通过改变生理节律，3ʹ-SLs唾液酸乳糖可以增加高饮食小鼠的能量代谢并改善糖脂代谢紊乱。

第一作者简介
张薇，厦门大学公共卫生学院妇幼保健与儿少卫生博士生，主要研究方向食品/食物功效，包括：植物提取物、益生菌、唾液酸、乳糖唾液酸、燕窝对糖脂代谢的作用及机制研究；低密度脂蛋白唾液酸化修饰作用；膳食炎症指数与慢性非传染性病的关系；维生素K与脂肪肝的关系。目前在国内外期刊公开发表学术论文17余篇，其中SCI收录15 篇，第一或共一作者论文9 篇，授权国家发明专利1 项。

通信作者简介
李红卫，厦门大学公共卫生学院预防医学系副教授，硕士生导师，中国营养学会会员，中国营养学会营养与保健食品分会委员，中国营养学会营养与神经科学分会委员，中华预防医学会公共卫生教育分会委员，福建省营养学会副理事长，福建省预防医学会慢性病防治委员会委员，福建省食品安全促进会专家组成员，厦门市健康保健促进会副会长，厦门市营养师协会顾问专家，泉州市营养协会顾问专家。全国城市农贸中心联合会燕窝市场专业委员会（国燕委）专家，广东省燕窝产业协会（粤燕协）顾问专家，全国医药物资协会燕窝分会专家，马来西亚燕窝总商会名誉顾问。

研究方向集中于营养与脑发育、传统食材（燕窝）保健功能、膳食因素与慢性非传染性疾病的关系及防控措施的研究。在婴儿脑发育的研究领域，发现唾液酸对脑发育的影响，并不断开展营养与脑发育、神经功能的研究。近年来主持及参与国家自然科学基金项目、福建省自然科学基金项目、政府委托开发项目、企业委托开发项目20 项，在国内外核心学术期刊发表研究论文50余篇，参与10 部本科规划教材的编写，主编1 部本科规划教材的编写。获校级教学成果二等奖一项（第一受奖人），校级教学成果特等奖一项（第五受奖人），省级教学特等奖一项（第五受奖人），国家教学成果二等奖奖一项（第六受奖人）。

3ʹ-Sialyllactose regulates glucose and lipid metabolic disorders via the gut-liver axis in mice fed a high-fat diet

Wei Zhanga,b,1, Meizhen Zhua,b,1, Kelsang Dekyia,b, Linxi Zhenga,b, Yichen Zhanga,b, Youping Lüa,b, Dongbei Guoa,b, Xiaoxuan Chena,b, Lili Pana,b, Xinyue Wangc,d,*, Hongwei Lia,b,*

a State Key Laboratory of Vaccines for Infectious Diseases, Xiang An Biomedicine Laboratory, School of Public Health, Xiamen University, Xiamen 361101, China

b State Key Laboratory of Molecular Vaccinology and Molecular Diagnostics, National Innovation Platform for Industry-Education Integration in Vaccine Research, Xiamen University, Xiamen 361101, China

c Department of Clinical Nutrition, Zhongshan Hospital (Xiamen), Fudan University, Xiamen 361015, China

d Xiamen Clinical Research Center for Cancer Therapy, Xiamen 361015, China

*Corresponding authors.

Abstract

ORecent research has indicated that sialic acid, such as free sialic acid (N-acetylneuraminic acid, Neu5Ac) and bound sialic acid (3ʹ-sialyllactose, 3ʹ-SL), can ameliorate disorders associated with glycolipid metabolism, although the underlying mechanisms have yet to be determined. We examined the effects of 3ʹ-SL on glycolipid metabolism in mice fed a high-fat diet. Male C57BL/6J mice were divided into 6 groups: 2 model control groups (normal and high-fat diets) and 4 intervention groups (Neu5Ac, and low-, moderate-, and high-dose 3ʹ-SL). After 8 weeks of continuous gavage intervention, mice in the 3ʹ-SL intervention groups had lower body weight and total fat content; reduced fasting blood glucose, triglycerides, low-density lipoproteins and oxidized-low-density lipoproteins; and increased high-density lipoproteins, but no dosage-dependent of 3ʹ-SL intervention was found, moderate-dose 3ʹ-SL intervention as optimal for further exploration. 3ʹ-SL intervention could increase respiratory exchange ratio, energy expenditure, and amount of exercise performed. 3ʹ-SL increased the colonic abundances of Akkermansia, Lactobacillus, and Bacteroides, and reduced those of Erysipelatoclostridium, Faecalibaculum, and Aldercreutzia. Changes were also observed in colonic metabolites, and liver gene transcript and metabolites, which were mainly enriched in bile secretion, taurine and hypotaurine metabolism, and insulin resistance. Additionally, 3ʹ-SL was observed to regulate genes associated with physiological rhythms, including Clock, Per2, Cry1, and Bhihe41. Collectively, our findings indicate that 3ʹ-SL can contribute to the prevention and control of disorders associated with glucose and lipid metabolism caused by high-fat diets. Compared with Neu5Ac, 3ʹ-SL intervention can more effectively ameliorate intestinal flora disorders, enhance bile acid circulation, increase tissue energy expenditure, and reduce lipid synthesis, thereby promoting lipid-lowering effects mediated via the gut-liver axis, and can also enhance energy metabolism and alleviate disorders of glucolipid metabolism by altering physiological rhythms in high fat-diet mice.

Reference:

ZHANG W, ZHU M Z, DEKYI D, et al. 3ʹ-Sialyllactose regulates glucose and lipid metabolic disorders via the gut-liver axis in mice fed a high-fat diet[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(8): 9250185. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250185.

本文编译内容由作者提供

编辑：王佳红；责任编辑：孙勇

封面图片：图虫创意

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