牦牛初乳、过渡乳与成熟乳的代谢组学特征解析：高原适应性营养与新生儿发育的关键分子基础

为解决高原哺乳动物乳汁阶段特异性代谢特征不明的问题，研究人员采用UHPLC-Q Exactive HF-X技术对牦牛初乳(YC)、过渡乳(YT)和成熟乳(YM)进行非靶向代谢组学分析。鉴定出2005种代谢物，发现YC富含促进肠道菌群定植、免疫防御和神经发育的活性成分，而YM以持续能量代谢和适应性免疫成熟为特征。该研究为开发高原特色乳制品和优化婴儿配方奶粉提供了科学依据。

　　

在青藏高原极端环境下，牦牛作为关键经济畜种，其乳汁是当地牧民重要的营养来源。然而，全球母乳喂养率不足50%的现状使婴儿配方奶粉需求激增，而现有配方与母乳的功能差异仍是重大挑战。尤其值得注意的是，牦牛乳以高蛋白、高脂肪和丰富的多不饱和脂肪酸著称，但其不同泌乳阶段的代谢特征及生物学功能尚未系统解析。这一知识空白严重制约了牦牛乳在功能性乳制品开发中的应用。

西南民族大学的研究团队在《Food Chemistry: X》发表的研究中，采集海拔4000米地区的牦牛初乳（产后1-2天）、过渡乳（3-5天）和成熟乳（15天后），通过超高效液相色谱-高分辨质谱(UHPLC-Q Exactive HF-X)技术进行非靶向代谢组学分析，结合多元统计和生物信息学方法，揭示了三个阶段乳汁的代谢特征差异及其生物学意义。

3.1 牦牛乳汁的代谢物组成特征
研究发现初乳中乳脂肪(8.92%)、乳糖(9.14%)和乳蛋白(8.82%)含量显著高于过渡乳和成熟乳。通过PLS-DA分析成功区分三个阶段乳汁的代谢谱，共鉴定2005种代谢物，其中脂类(501种)和有机氧化合物(277种)占比最高。

3.2 差异代谢物(DEMs)的动态变化
YC vs YM比较发现816个DEMs，其中初乳特异性富集的3’-N-乙酰神经氨酸-N-乙酰乳糖胺能促进双歧杆菌定植，而雌激素硫酸盐通过PI3K/AKT/mTOR通路促进蛋白质合成。YT阶段则呈现核苷酸代谢(如UDP-半乳糖胺)和四氢生物蝶呤(BH4)循环的激活，支持粘膜屏障形成和神经递质合成。

3.3 代谢功能的阶段异质性
Mfuzz聚类显示：

• 簇1(381种代谢物)在YM中持续升高，涉及脂肪降解和能量供应，如左旋肉碱促进脂肪酸β氧化
• 簇3(384种代谢物)在YC中高表达，富含胆碱和甘油磷脂(GPL)，支持新生儿脑发育
• 簇4(330种代谢物)包含N-乙酰乳糖胺(LacNAc)等母乳寡糖(HMOs)，具有强效益生元作用

WGCNA分析进一步验证：

• 蓝色模块(520种代谢物)与YC强相关，富含色氨酸(Trp)和N-乙酰血清素(NAS)，可能通过调节褪黑素合成影响昼夜节律
• 粉色模块(67种代谢物)对应YT阶段，戊糖磷酸途径代谢物增强高原缺氧适应能力

这项研究首次系统揭示了牦牛乳汁的代谢重编程规律：初乳侧重免疫保护和神经发育，过渡乳平衡免疫与能量供给，成熟乳则强化持续营养支持。特别是发现的唾液酸化寡糖、色氨酸衍生物等活性成分，为开发模拟母乳功能的婴儿配方奶粉提供了新思路。研究还提示，牦牛乳中特有的精氨酸代谢和戊糖磷酸途径活化可能是高原动物缺氧适应的关键机制，这为特殊环境营养研究开辟了新方向。

该成果不仅填补了高原哺乳动物乳汁代谢组学研究的空白，其发现的生物活性物质(如NAS、LacNAc等)在调节新生儿昼夜节律、肠道菌群和缺氧适应方面的功能，为开发"高原特色"功能性乳制品提供了精准的分子靶点。未来研究可进一步验证这些代谢物的剂量效应及其在婴儿配方中的协同作用机制。