综述：乳源功能组分调控骨骼健康及肠-骨轴机制的研究进展

《Nutrients》：Research Progress on Mechanisms of Milk-Derived Functional Components in Regulating Bone Health and the Gut–Bone Axis

　　

骨质疏松症影响全球超过2亿人，其中绝经后女性风险最高。现有药物的治疗效果受到安全性问题的制约，且缺乏对骨代谢的双向调节，这推动了人们对安全膳食干预措施的日益关注。乳品富含功能组分，包括矿物质（钙、磷）、酪蛋白磷酸肽（CPP）、乳铁蛋白（LF）、骨桥蛋白（OPN）和乳脂肪球膜（MFGM），这些组分可促进矿物质吸收、调节骨细胞活性并支持肠道健康。本综述阐述了它们在骨骼健康调控中的双重机制。在直接途径中，LF激活Wnt/MAPK信号通路以增强成骨作用并抑制破骨细胞活性，OPN调节矿化过程，CPP与钙、磷协同支持骨形成。在间接途径中，这些组分通过肠-骨轴调节肠道菌群，提高短链脂肪酸（SCFAs）水平，降低肠道pH以促进钙吸收，修复肠道屏障并减轻全身性炎症。当前剩余挑战在于提取、纯化及产品开发。展望未来，该领域必须从细胞和动物水平证据转向人体临床验证，并建立这些生物活性物质的稳健稳态递送体系。沿着这些方向成功实现转化，对于将乳源组分开发为有效的、基于证据的骨骼健康功能食品至关重要。

1. 引言
骨骼是维持机体结构完整性和支撑运动功能的基础框架，其代谢稳态取决于成骨细胞介导的骨形成与破骨细胞介导的骨吸收之间的精密平衡。骨质疏松症以骨量减少、骨微结构退化和骨密度下降为特征，全球约2亿人受累，50岁以上女性患病率约为男性的5倍。现有药物如阿仑膦酸钠、地诺单抗等虽可改善骨密度，但长期使用存在颌骨坏死、反弹性骨丢失等不良反应，且多针对骨代谢的单一方向调节，难以维持成骨-破骨的动态平衡，因此开发安全天然的乳源功能组分成为研究热点。

2. 方法
本文通过Web of Science、PubMed和CNKI数据库进行全面检索，覆盖近十年文献，按直接通路（成骨细胞与破骨细胞介导的骨形成和骨吸收）与间接通路（经肠-骨轴及微生物代谢产物调节）两个概念框架进行分类分析。

3. 乳源中调控骨骼健康的关键功能组分及其作用机制
该部分揭示了乳源活性组分的双重调节机制：CPP在肠腔中与钙锌矿物质形成螯合物，经肠道特异性转运体（TRPV6、DMT1）促进矿物质吸收；MFGM通过鞘磷脂-神经酰胺/S1P依赖方式调节骨细胞，并与LF协同抑制RANKL/NFATc1破骨信号轴、激活Wnt/β-catenin成骨通路；OPN进一步通过整合素-Rho GTPase信号放大成骨分化与生物矿化。

3.1 乳源矿物质元素：天然骨矿物质复合物
乳源矿物质富含钾、钠、钙、磷、铁、锌等元素，其中钙、磷与酪蛋白胶束结合形成无定形纳米磷酸钙胶体复合物（MCP），经酪蛋白胶束包封并缓慢释放，不含植酸、草酸盐等抗营养因子，显著提高钙的生物利用度，可增加骨密度（BMD）和股骨力学强度。

3.2 酪蛋白磷酸肽（CPP）：矿物质螯合、促吸收与协同成骨
CPP的核心活性结构为三个磷酸化丝氨酸和两个谷氨酸（-SerP-SerP-SerP-Glu-Glu-），能与Ca²⁺等二价阳离子形成可溶性螯合物。其机制一方面通过上调TRPV6钙通道蛋白基因表达促进跨上皮钙转运，另一方面在胃肠道低pH环境中结合钙离子、防止磷酸钙沉淀形成，从而提高钙磷生物利用度。CPP还可通过降低RANKL、IL-6和TNF-α表达增加骨密度，并可与无定形磷酸钙（CPP-ACP）联合应用于牙釉质再矿化。

3.3 乳脂肪球膜（MFGM）及其活性脂质
MFGM厚度约10–50 nm，主要由磷脂、鞘脂和糖蛋白组成。鞘磷脂及其代谢产物如鞘氨醇-1-磷酸（S1P）可双向调节成骨细胞与破骨细胞的分化和活性；乳清蛋白磷脂浓缩物通过调节双歧杆菌增加钙吸收率；长链多不饱和脂肪酸（如DHA）通过抑制ERK1/2和JNK磷酸化减少RANKL分泌，从而抑制破骨细胞形成。

3.4 乳清活性肽
乳清蛋白肽通过多种机制协同刺激成骨细胞增殖并抑制破骨细胞活性。源自牛β-乳球蛋白的YVEEL和YLLF肽具有显著骨骼保护活性；乳铁蛋白衍生肽通过调节STAT3、p38/MAPK、PI3K/AKT等信号通路实现抗炎、促成骨分化与矿化；乳清蛋白水解物可通过激活GSK-3β/Nrf2信号通路上调Runx2、Nrf2和HO-1蛋白表达，改善高脂饮食诱导的骨丢失。

3.5 乳铁蛋白（LF）与骨桥蛋白（OPN）：乳糖蛋白的骨免疫调控与信号通路
LF属转铁蛋白家族，能可逆结合Fe³⁺，通过激活Wnt/β-catenin、MAPK、PI3K/Akt及RANK/RANKL/OPG信号通路促进成骨细胞增殖分化，并诱导巨噬细胞由促炎M1型向抗炎M2型极化，改善骨免疫微环境。但LF对成熟破骨细胞骨吸收功能的影响存在报道不一致，且受其铁饱和度（apo-脱铁型至holo-全铁型）显著影响。OPN兼具骨基质结构蛋白与信号分子双重身份，通过RGD序列结合αvβ3整合素及钙结合域、肝素结合域与CD44相互作用，精确调控骨矿化速率；其翻译后修饰（PTM）状态（尤其磷酸化）对破骨细胞黏附与骨吸收功能至关重要。

3.6 乳源miRNA对骨形成的调节作用
乳源microRNA（miRNA）可通过结合靶mRNA的3′-非翻译区（3′-UTR）发挥双向调节作用。运动诱导的miR-21-5p通过下调PTEN和Smad7激活PI3K/AKT/mTOR通路，上调RUNX2表达加速成骨分化；牛乳外泌体富含的miR-148a-3p已被证实可促进成骨，膳食补充乳清蛋白浓缩物可促进大鼠纵向生长并维持骨小梁微结构。

4. “肠-骨”轴：乳源组分调节骨骼健康的系统通路
4.1 乳源组分对肠道菌群结构与功能的调节
LF通过铁螯合作用剥夺需铁病原菌（如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌）生长所需的游离铁，并在胃酸环境中裂解为抗菌活性更强的乳铁素，直接破坏病原菌细胞壁和膜完整性；寡糖作为选择性益生元，经双歧杆菌发酵产酸降低局部pH，通过分子模拟/诱饵受体机制竞争性阻断病原菌黏附，并上调杯状细胞相关基因及紧密连接蛋白表达以增强肠道屏障。肠道菌群失调可破坏肠道屏障、激活RANKL/NF-κB通路，是骨质疏松的重要诱因。

4.2 短链脂肪酸（SCFAs）的关键介导作用
SCFAs（乙酸、丙酸、丁酸，浓度比约3:1:1）是肠道菌群发酵膳食碳水化合物的主要代谢产物。在抑制破骨方面，SCFAs激活破骨细胞表面GPR41/GPR43受体减少炎症因子产生，丁酸通过抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）活性下调骨吸收相关基因，丙酸和丁酸还可通过影响氧化磷酸化下调TRAF6和NFATc1表达；在促进成骨方面，乙酸经GPR43/GPR41激活Wnt/β-catenin信号通路，丁酸上调Runx2并下调NFATc1。

4.3 修复肠道屏障与减轻全身性炎症
LF通过调控TLR2/NF-κB/MLCK信号通路保护肠道免疫屏障，降低IL-1β、IL-6和TNF-α等炎症因子水平；SCFAs通过调节自噬水平修复肠黏膜机械和免疫屏障，改善化疗药物诱导的肠道炎性损伤。

5. 乳源功能组分的提取与鉴定技术
5.1 乳源活性蛋白的分离纯化技术
LF（分子量约77 kDa，等电点约8.5）在中性pH下带正电荷，可采用阳离子交换层析、膜分离技术、肝素亲和层析及高效液相色谱（HPLC）等方法提取，工业上阳离子交换层析得率达90–98%。OPN作为高度磷酸化的酸性钙结合糖蛋白，在酸性条件下带强负电荷，可采用DEAE-Sepharose CL-6B等阴离子交换层析纯化，回收率约80%。MFGM的分离包括脂肪球分离、稀奶油洗涤、MFGM释放及收集纯化四个步骤，可采用微滤-超滤耦合技术或差速离心与超速离心进行富集。

5.2 乳源生物活性肽的制备与纯化
蛋白酶分为内肽酶和外肽酶，酶解条件（温度、pH、时间、底物浓度、酶/底物比E/S）的优化直接影响活性肽的得率与功能特性。CPP的制备以碱性蛋白酶和胰蛋白酶酶解为基础，结合凝胶过滤层析、反相高效液相色谱、毛细管电泳及固定化金属亲和层析（IMAC）、TiO₂等金属亲和材料实现高纯度分离；酪蛋白糖巨肽（CGMP）可依据其在三氯乙酸（TCA）溶液中的溶解特性实现初步富集，再结合超滤和离子交换层析提高纯度。

6. 乳源骨骼健康功能产品开发与应用挑战
6.1 活性成分的稳态与靶向递送技术
乳源活性成分口服后易被胃蛋白酶、胰蛋白酶等降解，生物利用度极低。微囊化、纳米囊化技术可在活性成分表面形成保护层，纳米粒递送系统（如脂质体、聚合物纳米粒）可包封LF实现胃部保护和消化道可控释放，从而增强其口服生物利用度。

6.2 临床证据缺乏与人体干预试验设计难题
细胞和动物实验所用剂量远高于人体实际可摄入水平，且缺乏剂量-效应关系数据。骨健康临床试验周期长（需12–24个月观察可持续临床结果），参与者流失率需控制在20%以下；受试者常同时服用钙剂或抗骨质疏松药物，难以区分乳源组分的独立效应。未来可采用随机交叉设计、以骨转换标志物（如P1NP、CTX）作为早期替代终点，并设置乳制品单独干预组、强化乳制品组及等热量非乳制品对照组以区分独立作用。

6.3 特色乳源（骆驼乳、羊乳、马乳）的差异化优势
骆驼乳不含β-乳球蛋白，α-酪蛋白比例低，乳铁蛋白活性与含量远高于牛乳和羊乳，维生素C含量为牛乳的3–5倍；羊乳脂肪球直径约3.19–3.50 μm，β-酪蛋白比例约54.8%，钙（193 mg/100 g）、磷（158 mg/100 g）含量高于牛乳，钙磷比更优；马乳营养成分与母乳高度相似，蛋白质1.4–3.2 g/100 mL、乳糖5.6–7.2 g/100 mL、脂肪0.3–4.2 g/100 mL，致敏性低且易于消化吸收。

7. 结论
乳源功能组分（CPP、LF、OPN、MFGM）通过直接调节成骨细胞-破骨细胞平衡和间接经“肠-骨”轴调节肠道菌群双重机制发挥骨骼保护作用。未来研究需从“机制验证”转向“临床应用”，开展高质量人体随机对照试验，结合多组学方法解析调控网络，开发纳米包封和肠道靶向释放等稳态化技术，并基于肠道菌群谱实现个性化精准营养干预，为乳源功能食品的开发奠定科学基础。