婴儿期是人一生中代谢率最高的时期,婴儿从出生到1周岁期间的能量需求迅速增加。婴儿期大脑快速发育也需要大量的能量,约占总能量的15%-20%。婴儿的单位体重能量消耗比成人高出50%。在消化系统尚未发育完全的生理条件下,婴儿需要达到远高于成人的单位体重能量摄入。其中,母乳脂肪为婴儿提供了约50%的能量,因此婴儿的能量摄入与母乳脂肪组成息息相关[1]。
母乳脂肪中95%为甘油三酯,是母乳脂肪含量最高的成分。脂肪的消化吸收主要发生在胃肠道中,首先经过胃脂肪酶的初步水解[2]。胃脂肪酶从妊娠第11周开始存在,并在出生时达到成人活动水平。它的消化作用不依赖于胆汁盐的辅助,是一种sn-1,3位特异性酶,优先水解甘油三酯的sn-3位脂肪酸,释放出sn-1,2甘油二酯和游离脂肪酸。与普通食用油即长链甘油三酯(LCT)相比,胃脂肪酶对中链甘油三酯(MCT)亲和力更高,能优先水解这一类型的甘油三酯。由于中链脂肪酸在消化和吸收过程中酰基转移的趋势更高,其发生快速异构化可能导致MCT几乎完全水解为甘油和游离中链脂肪酸,并部分能够通过被动扩散被胃粘膜细胞直接吸收[3]。
图1 不同甘油三酯的代谢路径
注:MAG,单甘酯;MCFA,中链脂肪酸;MCT,中链甘油三酯;LCFA,长链脂肪酸;LCT,长链甘油三酯;MLCT,中长链甘油三酯;TAG,甘油三酯;VLDL,极低密度脂蛋白
在健康的成年人中,胃脂肪酶的消化作用占总摄入膳食脂质的约10%,婴儿胃部脂肪消化程度高于成人,其消化率可以高达30%,这对于胰腺发育尚不完善的初生婴幼儿的营养和能量供应具有重要意义。胃消化产物可以促进膳食油脂的乳化作用,从而协助膳食油脂的小肠消化过程。在小肠中,胰脂肪酶是水解膳食脂质最主要的脂肪酶,具有sn-1,3位特异性,能够将未消化的脂质水解成2-单甘酯和游离脂肪酸。最后,这些消化产物与胆盐形成混合胶束,与小肠上皮的刷状边缘相作用,发生吸收过程[4]。
一般而言,在消化时,sn-1,3位富含中短链脂肪酸的膳食油脂比富含长链脂肪酸的膳食油脂更容易被消化,尤其是富含超长链多不饱和脂肪酸的膳食油脂,其消化速率和消化程度更低。这与MCT/LCT物理混合油脂和MLCT的体外消化实验结果一致[5]。在初期,MCT/LCT的游离脂肪酸释放速率更快,后期则慢于MLCT,这是由于物理混合油脂中MCT的优先水解,而LCT水解速度慢的特性并未得到改善。相反,MLCT中链脂肪酸和长链脂肪酸在同一甘油骨架上,被水解后可同时释放中链脂肪酸和长链脂肪酸,水解速度更加平稳,最终脂解程度也更高。
膳食油脂的消化和吸收是在小肠中同步进行的,其主要在小肠的前段被吸收,即十二指肠远端和空肠。小肠上皮细胞对不同的消化产物的吸收方式不同,大部分中链脂肪酸通过被动扩散的方式直接穿过细胞膜,长链脂肪酸主要通过转运酶类运输至小肠上皮细胞内[6]。进入小肠上皮细胞中的长链脂肪酸在脂肪酰基辅酶A合成酶的作用下被激活为脂肪酰基CoA衍生物,并通过酰基转移酶与sn-2单甘酯重新合成为甘油三酯。新合成的甘油三酯一部参与细胞质脂滴的合成,进而存储能量,一部分在滑面内质网和高尔基体上加工和修饰后形成成熟的乳糜微粒,最后运输至淋巴系统参与体循环,被运输至全身组织,参与不同的生命代谢过程,乳糜微粒残粒则转移至肝脏或肾脏进行代谢[7]。相反,由于脂肪酰基辅酶A合成酶对含有14个或更多碳的脂肪酸更具亲和力,中链脂肪酸较少发生再酯化,主要以游离脂肪酸的形式与血浆白蛋白结合,通过门静脉转运至肝脏[8]。
中链脂肪酸运输到肝脏后,无需肉碱转移系统,直接进入线粒体,进行β-氧化,产生乙酰CoA进入三羧酸循环进行氧化和供能。长链脂肪酸则需要肉碱转移系统才能进入线粒体,这是脂肪酸氧化的限速步骤。中链脂肪酸容易氧化可能对减少体内脂肪积累具有有益作用,这在许多动物和临床试验中已经得到了证明[9]。中链脂肪酸可以通过调节细胞信号传导或调节关键的循环代谢物和激素来增强线粒体功能,增强脂质氧化和产热。
在肝脏线粒体中,乙酰辅酶A也可以转化为酮体,包括乙酰乙酸、β-羟基丁酸和丙酮。在饥饿期间,包括大脑在内的某些肝外组织可以使用酮体作为燃料。对于婴幼儿来说,酮体是大脑必不可少的重要能量来源。与不使用MCT的配方奶粉相比,在喂食MCT配方奶粉的早产儿中观察到更高水平的血浆β-羟基丁酸。母乳喂养的婴儿血酮水平(β-羟基丁酸和乙酰乙酸)明显高于普通配方奶喂养的婴儿,血酮水平对婴幼儿健康的影响还有待进一步研究[10]。除了血酮水平外,中链脂肪酸的不完全氧化也可能导致尿中二羧酸水平升高[11]。
中链脂肪酸与肝脏脂肪酸重头合成的增加有关。MCT水解快速释放大量中链脂肪酸,快速氧化并促进乙酰辅酶A的产生,乙酰辅酶A可以为链伸长和脂肪酸合成提供碳的底物。在喂食MCT配方奶粉的早产儿中,观察到更大的脂肪生成(38%),这可能部分解释了MCT的不完全氧化[12]。脂肪生成增加可能会增加肝脏脂肪堆积和代谢负担,并干扰婴儿其他脂肪酸的代谢。
一般来说,MCT不推荐添加到健康婴幼儿的配方食品中,因为MCT奶粉具有较高的渗透压,有腹泻的风险,还可能导致婴儿肉毒碱不足及肝脏功能障碍[13]。而早产儿、低体重儿或胃肠道吸收障碍的婴儿配方食品中通常添加MCT,以提高脂肪吸收,促进婴儿的生长发育[14]。母乳中天然存在的MLCT在保证了中链脂肪酸的摄入时,又避免了中链脂肪酸在短时间内释放过快过多而增加肝脏代谢负担。因此,在为婴幼儿提供中链脂肪酸时,MLCT比物理混合油脂MCT/LCT可能更适合婴儿胃肠道的脂肪消化吸收。
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