Mezinárodní konsorcium pro složení mléka (IMiC). (IMiC)

Složení lidského mléka: Mléko je vysoce komplexní biotekutina, která se vyvíjela miliony let, aby vyživovala kojence a chránila je před infekcí, zatímco jejich imunitní systém dozrává. Kromě dodání kompletní výživy (t.j. makroživiny a mikroživiny), mléko poskytuje bioaktivní složky, které dále podporují růst, vývoj a zdraví kojenců. Patří sem imunoglobuliny, protilátky, hormony, růstové faktory, prebiotické oligosacharidy a probiotické bakterie. Složení mléka je specificky přizpůsobeno každému druhu savce v závislosti na růstových požadavcích jejich mladých potomků. Například průměrný energetický obsah lidského mléka se pohybuje kolem 70 kcal/100 g oproti 38 kcal/100 g v oslím mléce a 171 kcal/100 g v myším mléce. Myši produkují pouze 2 mléčné oligosacharidy, zatímco lidé jich produkují přes 150. I mezi lidmi je složení mléka značně variabilní – např. energetický obsah se může pohybovat v rozmezí 57-83 kcal/100g a koncentrace oligosacharidů v rozmezí 5-25 g/l.

Překvapivě málo je známo o determinantech a důsledcích této variace. Vyšetřovatelé budou studovat následující složky mléka v konsorciu IMiC, aby porozuměli variabilitě mezi jednotlivými ženami a napříč různými geografickými prostředími a jejich souvislostem s růstem dítěte. Kromě toho provedou členové IMiC během 1. roku projektu pro účely těchto analýz přehled složek lidského mléka a růstu kojenců.

Prioritní složky (budou analyzovány ve všech vzorcích):

Mezi makroživiny patří sacharidy (především laktóza), bílkoviny a lipidy. Lipidy poskytují asi 50 % energetického obsahu v mateřském mléce. Převážnou většinu (98 %) mléčných lipidů tvoří triacylglyceridy, zbytek tvoří diacylglyceridy, monoacylglyceridy, volné mastné kyseliny, fosfolipidy a cholesterol. Profil mastných kyselin v lidském mléce se liší ve vztahu ke stravě matek a genetice, zejména u polynenasycených mastných kyselin s dlouhým řetězcem (LCPUFA), jako jsou kyseliny arachidonové a dokosahexaenové, které přispívají k imunitní funkci a neurovývoji.

Kvalita a koncentrace mikroživin mohou být ohroženy podvýživou matek. Mezi mikroživiny v mléce patří minerální látky (např. Zinek, vápník, fosfor, hořčík, jód, selen) a vitamíny (A, B1, B2, B6, B12, C, D, E; folát, cholin).

Imunoglobuliny (Ig) jsou přenášeny do lidského mléka, včetně IgA, IgM a IgG. Děti se rodí s nezralou adaptivní imunitou a při obraně proti patogenům se spoléhají na tyto mateřské protilátky. Rozpustný IgA (sIgA) je převládající protilátkou lidského mléka; Komplexy sIgA-antigen jsou vychytávány střevními dendritickými buňkami, což umožňuje rozpoznání antigenu.

Cytokiny jsou multifunkční peptidy, které mohou procházet střevní bariérou, kde ovlivňují imunitní aktivitu. Mezi cytokiny přenášené mlékem patří protizánětlivý transformující růstový faktor (TGF)-b, interleukiny (IL)-10 a IL-7 a prozánětlivý tumor nekrotizující faktor (TNF)-a, IL-6, IL-8 a interferon ( IFN)-g.

Laktoferin je glykoprotein vázající železo s antimikrobiální aktivitou proti mnoha bakteriím, virům a plísním. Osteopontin je extenzivně fosforylovaný kyselý glykoprotein, který je ve vysokých koncentracích přítomen v mateřském mléce. Ovlivňuje imunitní funkce, vývoj střev a vývoj mozku.

Růstové faktory a hormony v mateřském mléce mají široké účinky na střevní trakt kojenců, cévní systém, nervový systém a endokrinní systém. Některé působí lokálně na novorozenecké střevo a mnohé se vstřebávají do systémové cirkulace přes „netěsné“ střevo kojenců. Epidermální růstový faktor (EGF) je rozhodující pro zrání a hojení střevní sliznice. Inzulinu podobný růstový faktor (IGF) podporuje růst tkání. Metabolické hormony leptin, inzulín, adiponektin a ghrelin regulují úsporu energie, chuť k jídlu a BMI kojence.

Oligosacharidy lidského mléka (HMO) jsou třetí nejhojnější složkou lidského mléka. Bylo identifikováno více než 100 různých HMO. Tyto strukturálně rozmanité sacharidy nejsou tráveny kojencem, ale jsou metabolizovány střevními bakteriemi kojence a poskytují selektivní substrát, který pomáhá formovat vyvíjející se mikrobiom. Kromě toho HMO slouží jako rozpustné návnadové receptory a zabraňují přichycení patogenů na povrchy sliznic kojenců, čímž snižují riziko virových a bakteriálních infekcí. HMO mohou také modulovat reakce epiteliálních a imunitních buněk a poskytovat kojenci kyselinu sialovou, důležitou živinu pro vývoj mozku. V kohortě CHILD výzkumníci pozorovali, že kromě genetického stavu sekretorů je složení HMO spojeno s etnickým původem, fází laktace, paritou, geografickou polohou, obdobím odběru a exkluzivitou kojení.

Omics přístupy budou aplikovány k širokému hodnocení kompletního spektra peptidů, proteinů, lipidů a metabolitů v lidském mléce. Cílené metabolomické analýzy, které mají být prováděny pomocí platformy Biocrates (~500 metabolitů), necílené metabolomické analýzy mají být prováděny společností Sapient Bioanalytics prostřednictvím hmotnostní spektrometrie.

Mikrobi jsou přítomni v lidském mléce. Studie závislé na kultuře a nezávislé (založené na sekvenování) potvrdily přítomnost bakterií a plísní v mléce od zdravých matek. V kohortě CHILD výzkumníci zjistili, že složení mléčné mikroflóry se liší podle pohlaví kojence, způsobu krmení, BMI matky a atopie matky. Odhaduje se, že kojené děti přijímají 10^4-10^6 bakterií denně, což je zdroj živých mikrobů pro výsev kojeneckého střeva, ústní dutiny a dýchacích cest. Studie prokazující podobnosti kmenů mezi střevem matky, mlékem a střevem kojence tuto hypotézu podporují a zjišťují, že Bifidobacterium spp. tvoří většinu společných taxonů mezi mateřským mlékem a kojeneckou stolicí. Vzhledem k ústřední roli střevního mikrobiomu v růstu kojenců, metabolismu a ochraně před infekčními chorobami, včetně prostředí s nízkým až středním příjmem (LMIC), je zásadní pochopit původ těchto zásadně důležitých střevních mikrobů v raném věku.

Sekundárním cílem IMiC bude podpora integrace dat napříč weby s cílem odpovědět na důležité otázky související s 1) dopadem intervencí v oblasti zdraví matek a výživy na složení mateřského mléka a 2) jeho vztahu ke zdraví, růstu a vývoji kojence. Každá lokalita bude vlastnit svá vlastní data a bude také nezávisle řešit tytéž otázky podle lokality, jak bylo původně zamýšleno v jejich vlastních grantech/studiích.