International Milk Composition (IMiC) konsortium (IMiC)

Human Milk Sammensætning: Mælk er en meget kompleks biovæske, der har udviklet sig over millioner af år for at nære spædbørn og beskytte dem mod infektion, mens deres immunsystem modnes. Ud over at levere komplet ernæring (dvs. makronæringsstoffer og mikronæringsstoffer), mælk giver bioaktive komponenter, der yderligere understøtter spædbørns vækst, udvikling og sundhed. Disse omfatter immunglobuliner, antistoffer, hormoner, vækstfaktorer, præbiotiske oligosaccharider og probiotiske bakterier. Mælkesammensætningen er specifikt tilpasset hver pattedyrart afhængigt af vækstkravene for deres unge afkom. For eksempel er det gennemsnitlige energiindhold i modermælk omkring 70 kcal/100g, sammenlignet med 38 kcal/100g i æselmælk og 171 kcal/100g i musemælk. Mus producerer kun 2 mælkeoligosakkarider, mens mennesker producerer over 150. Selv blandt mennesker er mælkesammensætningen meget variabel - for eksempel kan energiindholdet variere fra 57-83 kcal/100g og oligosaccharidkoncentrationer variere fra 5-25 g/L.

Man ved overraskende lidt om determinanter og konsekvenser af denne variation. Efterforskerne vil studere følgende mælkekomponenter i IMiC-konsortiet for at forstå variabiliteten mellem individuelle kvinder og på tværs af forskellige geografiske omgivelser og deres sammenhænge med spædbørns vækst. For at vejlede disse analyser vil IMiC-medlemmerne desuden foretage en gennemgang af modermælkskomponenter og spædbørns vækst i løbet af projektets første år.

Prioriterede komponenter (skal analyseres i alle prøver):

Makronæringsstoffer omfatter kulhydrater (primært laktose), proteiner og lipider. Lipider udgør omkring 50 % af energiindholdet i modermælk. Langt størstedelen (98%) af mælkelipider er triacylglycerider, mens resten består af diacylglycerider, monoacylglycerider, frie fedtsyrer, fosfolipider og kolesterol. Fedtsyreprofilen for modermælk varierer i forhold til moderens kost og genetik, især i de langkædede flerumættede fedtsyrer (LCPUFA'er), såsom arachidon- og docosahexaensyrer, som bidrager til immunfunktion og neuroudvikling.

Mikronæringsstofkvalitet og -koncentrationer kan blive kompromitteret af moderens underernæring. Mikronæringsstoffer i mælk omfatter mineraler (f. Zink, Calcium, Fosfor, Magnesium, Jod, Selen) og vitaminer (A, B1, B2, B6, B12, C, D, E; folat, cholin).

Immunoglobuliner (Ig) overføres i modermælk, herunder IgA, IgM og IgG. Spædbørn er født med umoden adaptiv immunitet og er afhængige af disse moderlige antistoffer til forsvar mod patogener. Opløseligt IgA (sIgA) er det dominerende antistof i human mælk; sIgA-antigenkomplekser optages af intestinale dendritiske celler, hvilket muliggør antigengenkendelse.

Cytokiner er multifunktionelle peptider, der kan krydse tarmbarrieren, hvor de påvirker immunaktiviteten. Mælkebårne cytokiner omfatter anti-inflammatorisk transformerende vækstfaktor (TGF)-b, interleukiner (IL)-10 og IL-7 og proinflammatorisk tumornekrosefaktor (TNF)-a, IL-6, IL-8 og interferon ( IFN)-g.

Lactoferrin er et jernbindende glykoprotein med antimikrobiel aktivitet mod mange bakterier, vira og svampe. Osteopontin er et udstrakt phosphoryleret surt glycoprotein, der er til stede i høje koncentrationer i modermælk. Det påvirker immunfunktioner, tarmudvikling og hjerneudvikling.

Vækstfaktorer og hormoner i modermælk har vidtrækkende virkninger på spædbarnets tarmkanal, vaskulatur, nervesystem og endokrine system. Nogle virker lokalt på neonataltarmen, og mange optages i systemisk kredsløb gennem den 'utætte' spædbarns tarm. Epidermal vækstfaktor (EGF) er afgørende for modningen og helingen af ​​tarmslimhinden. Insulin-lignende vækstfaktor (IGF) fremmer vævsvækst. De metaboliske hormoner leptin, insulin, adiponectin og ghrelin regulerer energibesparelse, appetit og spædbørns BMI.

Oligosaccharider fra modermælk (HMO'er) er den tredje mest udbredte bestanddel af modermælk. Over 100 forskellige HMO'er er blevet identificeret. Disse strukturelt forskellige kulhydrater fordøjes ikke af spædbarnet, men metaboliseres af spædbarnets tarmbakterier, hvilket giver et selektivt substrat til at hjælpe med at forme det udviklende mikrobiom. Derudover tjener HMO'er som opløselige lokkereceptorer og forhindrer patogenbinding til spædbørns slimhindeoverflader, hvilket sænker risikoen for virale og bakterielle infektioner. HMO'er kan også modulere epitel- og immuncelleresponser og forsyne spædbarnet med sialinsyre, et vigtigt næringsstof for hjernens udvikling. I CHILD-kohorten har efterforskerne observeret, at ud over genetisk sekretorstatus er HMO-sammensætning forbundet med etnicitet, laktationsstadie, paritet, geografisk placering, sæson for samling og amningseksklusivitet.

Omics tilgange vil blive anvendt til bredt at vurdere hele spektret af peptider, proteiner, lipider og metabolitter i human mælk. Målrettede metabolomiske analyser, der skal udføres ved hjælp af Biocrates-platformen (~500 metabolitter), umålrettede metabolomiske analyser, der skal udføres af Sapient Bioanalytics via massespektrometri.

Mikrober er til stede i modermælk. Kulturafhængige og uafhængige (sekventeringsbaserede) undersøgelser har bekræftet tilstedeværelsen af ​​bakterier og svampe i mælk fra raske mødre. I CHILD-kohorten har efterforskerne fundet ud af, at sammensætningen af ​​mælkemikrobiota varierer efter spædbørns køn, fodringsmetode, moderens BMI og moderens atopi. Det anslås, at spædbørn, der ammes, modtager 10^4-10^6 bakterier om dagen, hvilket giver en kilde til levende mikrober til at frø spædbarnets tarm, mundhule og luftveje. Undersøgelser, der viser stammeligheder mellem moderens tarm, mælk og spædbørns tarm, understøtter denne hypotese og finder, at Bifidobacterium spp. udgør størstedelen af ​​delt taxa mellem modermælk og spædbarns afføring. I betragtning af tarmmikrobiomets centrale rolle i spædbørns vækst, metabolisme og beskyttelse mod infektionssygdomme, herunder i lav- til mellemindkomstmiljøer (LMIC), er det afgørende at forstå oprindelsen af ​​disse fundamentalt vigtige tarmmikrober tidligt i livet.

Et sekundært mål for IMiC vil være at understøtte dataintegration på tværs af websteder for at besvare vigtige spørgsmål relateret til 1) indvirkningen af ​​mødres sundhed og ernæringsinterventioner på modermælkssammensætning og 2) dens relation til spædbørns sundhed, vækst og udvikling. Hvert websted vil eje sine egne data og vil også selvstændigt behandle de samme spørgsmål efter websted, som det oprindeligt var tiltænkt i deres egne bevillinger/undersøgelser.