HMOs是母乳中特有的碳水化合物，为母乳中的第三大固体成分，结构复杂多样，迄今已发现200余种 ^［ 4 ］ 。HMOs由五种单糖组成，分别为葡萄糖、半乳糖、岩藻糖、N-乙酰葡糖胺和N-乙酰神经氨酸。HMOs根据组成的单糖类型分为岩藻糖基化中性HMOs、非岩藻糖基化中性HMOs和唾液酸性HMOs三大类 ^［ 5 ］ 。

HMOs的种类与含量个体差异较大，受多种因素的影响，乳母基因与哺乳阶段是主要的影响因素 ^［ 4 ］ 。乳母Secretor基因和Lewis基因与HMOs的表达密切相关，根据Secretor和Lewis基因的表达可将母乳分为Se+Le+、Se-Le+、Se+Le-和Se-Le- 4种表型 ^［ 6 ］ ，其中Se+为分泌型，Se-为非分泌型。分泌型母乳HMOs浓度高于非分泌型。分泌型母乳中富含2'-岩藻糖基乳糖（2’Fucosyllactose，2'-FL）、乳糖-N-二岩藻六糖Ⅰ和乳糖-N-岩藻五糖Ⅰ，而非分泌型母乳中富含3'-岩藻糖基乳糖、乳糖-N-二岩藻六糖Ⅱ和乳糖-N-岩藻五糖Ⅲ ^［ 7 ］ 。母乳中HMOs浓度还与哺乳阶段有关，初乳为20~25 g/L、成熟乳为10~15 g/L，6个月后降至4~6 g/L ^［ 4 ］ 。此外，HMOs的种类与含量还受地理位置、环境、季节等因素影响 ^［ 4 ］ 。

（一）阻止病原微生物对宿主的侵袭

HMOs能够充当病原体的可溶性诱饵受体，减少病原体对靶细胞的黏附 ^［ 8 ］ 。Moore等 ^［ 9 ］ 研究发现，岩藻糖基化和唾液酸化的HMOs都可以作为诱饵受体，抑制肠道组织血型抗原与轮状病毒蛋白结合，从而在抵抗轮状病毒感染中发挥重要作用。吴晓彬等 ^［ 10 ］ 比较了不同喂养方式下新生儿无乳链球菌肺炎的住院时间、炎症指标、并发症情况，发现母乳喂养的患儿住院时间更短，降钙素原、白细胞计数、脑膜炎发生率均低于人工喂养患儿，同时体外细菌培养结果也显示母乳中岩藻糖基化HMOs抑制了无乳链球菌的生长，当培养基中的岩藻糖基化HMOs浓度为2.5 mg/L时，对无乳链球菌的抑制作用最明显。Ruiz-Palacios等 ^［ 11 ］ 研究显示，岩藻糖基化HMOs可以抑制弯曲杆菌与肠道受体的结合。Li等 ^［ 12 ］ 对轮状病毒感染新生仔猪的研究发现，HMOs可通过抑制轮状病毒复制、增强黏膜辅助性T细胞1和辅助性T细胞2细胞因子反应、调节肠道微生物的组成和代谢，保护新生仔猪免受轮状病毒感染，缩短腹泻时间。Gonia等 ^［ 13 ］ 对白色念珠菌侵袭的早产儿肠上皮细胞进行培养，试验组添加生理浓度的HMOs（5~20 g/L），与未添加HMOs的对照组相比，肠道白色念珠菌菌丝长度缩短了约30%，菌丝特异性基因的联合表达水平降低了23%，且白色念珠菌对早产儿肠上皮细胞的侵袭能力以剂量依赖性方式减少了14%~67%，提示HMOs通过抑制白色念珠菌菌丝的生长和基因表达，从而降低其对早产儿肠上皮细胞的侵袭能力，表现出强大的抗菌活性。上述研究显示了HMOs预防和治疗肠道感染方面的潜在应用价值。Lin等 ^［ 14 ］ 通过细胞试验发现，经过HMOs预处理的人膀胱上皮细胞可抑制泌尿系统致病性大肠埃希菌对细胞的侵袭（单位视野内非HMOs组和HMOs组死亡细胞分别约为300个、70个），也为HMOs预防和治疗新生儿泌尿系感染提供了新的方向。

（二）调节免疫和减轻炎症反应

HMOs可通过调节新生儿细胞因子分泌及其免疫活性抑制炎症反应，还可通过与上皮细胞和免疫细胞表达的特定受体凝集素、选择素或Toll样受体（toll-like receptors，TLR）相互作用来调节免疫 ^［ 15 ］ 。HMOs竞争性结合TLR4的脂多糖结合位点，维持TLR4低水平状态，从而导致TLR4/NF-κB信号通路失活，抑制炎性细胞因子如白细胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8、IL-1β和细胞凋亡标志物在新生儿回肠中的表达 ^{［ 16 , 17 ］} 。Huang等 ^［ 18 ］ 通过构建新生儿坏死性小肠结肠炎（necrotizing enterocolitis，NEC）细胞模型（缺氧状态下的Caco-2细胞）及小鼠动物模型发现，3'-唾液酸乳糖和 6'-唾液酸乳糖可通过抑制TLR4/NF-κB通路促进NEC小鼠肠道细胞的增殖，减少细胞凋亡，减轻炎症反应与肠道缺氧损伤。美国一项前瞻性随机对照研究发现，健康足月新生儿生后5日龄起给予含2'-FL的配方奶粉喂养，至6周龄时其血浆中促炎因子IL-1α、IL-1β、IL-6、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和抗炎因子IL-1ra浓度与母乳喂养组接近，与普通配方奶喂养的新生儿相比，促炎因子显著降低，并且活化的CD8 ⁺T细胞凋亡比例增加，活化的单核细胞炎性细胞因子表达降低 ^［ 19 ］ 。此外，Ayechu-Muruzabal等 ^［ 20 ］ 构建了肠上皮细胞、活化的外周血单核细胞和未成熟单核细胞衍生的树突状细胞共培养模型，暴露于模拟细菌触发器，添加不同浓度的2'-FL后发现，0.5%或更高浓度的2'-FL可以促进外周血单核细胞Th1型γ干扰素（interferon-γ，IFNγ）的分泌，从而对肠黏膜免疫系统的发育起调节作用。Bode等 ^［ 21 ］ 将人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cell，HUVEC）涂层的盖玻片放置在平行板流动室中，添加从母乳中提取的不同浓度HMOs，并让单核细胞、淋巴细胞或中性粒细胞以6.7 ml/h的流速通过内皮细胞层，利用视频微量法测定通过流动室过程中滚动白细胞的数量，结果显示，在HMOs的生理浓度（12.5~125 µg/ml）内，含有N-乙酰神经氨酸部分以浓度依赖的方式减少中性粒细胞在内皮细胞表面的滚动（24.0%）及黏附（52.8%），从而发挥抗炎作用。

（三）调节肠道菌群

新生儿肠道菌群失衡和多样性缺失增加了致病菌入侵的机会。双歧杆菌、乳酸菌等益生菌可通过细胞内依赖转运蛋白、细胞外依赖胞外糖苷酶的方式消化HMOs，使益生菌能够与其他致病微生物有效竞争并高效利用HMOs，从而抑制有害细菌生长，维持肠道微生态平衡。同时，HMOs消化产物还能抑制某些致病菌生长繁殖，对肠道黏膜屏障、免疫系统及神经系统的发育产生积极影响 ^［ 22 ］ 。揭良等 ^［ 23 ］ 通过菌株培养发现，2'-FL（2 g/100 ml）对发酵乳杆菌CECT5716和双歧杆菌Bb-12的生长有一定的促进作用。HMOs不易被胃酸和消化酶分解，故补充HMOs可能促进肠道菌群中益生菌定植，有望成为防治新生儿感染性疾病的新方法。自然分娩新生儿的肠道定植菌多来自母体产道。Andreas等 ^［ 24 ］ 研究发现，Lewis基因阳性的母亲阴道B族链球菌定植减少，且母乳中富含乳糖-N-二岩藻六糖Ⅰ和3'-岩藻糖基乳糖，可减少B族链球菌在新生儿体内的定植。英国一项针对77例早产儿及其644份粪便样本的检测结果显示，NEC早产儿母亲乳汁中的双唾液酸乳糖-N-四糖浓度明显降低，粪便样本的宏基因测序结果显示双歧杆菌的相对丰度降低，提示乳汁中双唾液酸乳糖-N-四糖浓度低可能与早产儿肠道群落类型的转变能力减弱有关 ^［ 25 ］ 。

（四）调节肠道细胞功能

HMOs可直接诱导新生小鼠肠上皮细胞的成熟，通过激活mTOR和PPAR信号通路调节肠上皮细胞的增殖和分化，促进肠道发育成熟 ^［ 26 ］ 。同时，HMOs通过激活表皮生长因子受体-丝裂原活化蛋白激酶（EGFR-MAPK）信号通路，逆转缺氧损伤以维持肠上皮细胞的组织学完整性和成熟度 ^［ 27 ］ 。Wang等 ^［ 27 ］ 构建了NEC细胞与动物模型，发现缺氧可导致磷酸化P38丝裂原活化蛋白激酶（phosphorylated 38-MAPK，P-P38）升高，与未经HMOs干预相比，HMOs干预后分化和未分化的Caco2细胞磷酸化表皮生长因子受体（P-EGFR）分别增强58%和10倍，P-P38减弱48%~89%，当P-EGFR被抑制时，HMOs对P-P38的抑制作用消失；动物模型显示添加HMOs的小鼠小肠绒毛破坏少于未添加HMOs组，且NEC评分降低52%，提示HMOs可改善NEC的严重程度。张雯婷等 ^［ 28 ］ 通过检验NEC新生儿及NEC大鼠的回肠组织病理切片发现，NEC新生儿及大鼠病变肠段黏膜层绒毛完整度均缺失，甚至坏死；经过双唾液酸乳糖-N-四糖干预的新生大鼠存活率升高、回肠炎症损伤病理评分降低、肠道紧密连接蛋白—闭锁小带蛋白1（zonula occludens-1，ZO-1）表达更高；细胞模型显示，经过双唾液酸乳糖-N-四糖干预的Caco-2 细胞生长优于未干预组，同时ZO-1表达显著增加。以上研究结果表明，HMOs可能具有促进肠道上皮细胞增殖分化、降低缺氧损伤、维持新生儿肠道上皮屏障完整性的作用。

普通配方奶及其他动物乳汁中低聚糖含量很低且种类与母乳不同。部分新生儿由于疾病影响、母婴分离，早期无法获得足量母乳，只能以配方奶喂养为主。一些婴儿配方奶粉中添加了低聚糖，但主要为低聚半乳糖和低聚果糖，不含 HMOs和牛乳低聚糖中典型的岩藻糖和唾液酸，因此补充HMOs对于新生儿具有重要意义。目前关于HMOs防治新生儿感染性疾病的相关临床研究较少。瑞典一项在纯母乳喂养的超低出生体重儿中开展的随机对照试验显示，母乳中HMOs多样性降低和乳糖-N-二岩藻六糖Ⅰ含量降低会增加NEC的风险，3'-唾液酸乳糖含量降低会增加新生儿败血症的风险 ^［ 29 ］ 。意大利与比利时的一项随机、双盲、多中心临床研究发现，给0~14日龄健康足月新生儿添加HMOs（2'-FL 1.0 g/L，乳糖-N-新四糖0.5 g/L）的配方奶喂养，至6月龄后其粪便微生物群的组成和多样性更接近于母乳喂养儿，且支气管炎的发生率和抗生素使用率下降 ^{［ 30 , 31 ］} 。秘鲁Torres等 ^［ 32 ］ 比较了晚发败血症新生儿与非晚发败血症新生儿母乳中HMOs的含量，发现岩藻糖基-二唾液酸内酯N-己糖可以降低极低出生体重儿晚发败血症的发生风险。但目前多数研究为回顾性研究，且样本量较小，HMOs对新生儿感染性疾病的有益作用仍需大样本、多中心的临床研究进一步证实。目前常见的HMOs有2'-FL和乳糖-N-新四糖 ^［ 33 ］ 。但由于HMOs种类繁多，制备工艺复杂，缺乏可靠的临床研究证据，仅部分发达国家批准在婴儿配方奶中添加HMOs ^［ 4 ］ 。

综上所述，HMOs作为母乳中的活性物质，主要通过阻止病原微生物对宿主的侵袭、调节免疫、减轻炎症反应、调节肠道菌群、调节肠道细胞功能等方面在新生儿感染性疾病中发挥保护作用。未来仍需针对更多种类HMOs的结构与功能及HMOs防治新生儿感染性疾病的作用机制等进一步研究，以期为预防和治疗新生儿感染性疾病提供新的方向。