Consorzio internazionale sulla composizione del latte (IMiC). (IMiC)

Composizione del latte umano: il latte è un biofluido altamente complesso che si è evoluto nel corso di milioni di anni per nutrire i neonati e proteggerli dalle infezioni mentre il loro sistema immunitario matura. Oltre a fornire una nutrizione completa (ad es. macronutrienti e micronutrienti), il latte fornisce componenti bioattivi che supportano ulteriormente la crescita, lo sviluppo e la salute del bambino. Questi includono immunoglobuline, anticorpi, ormoni, fattori di crescita, oligosaccaridi prebiotici e batteri probiotici. La composizione del latte è specificatamente adattata a ciascuna specie di mammifero a seconda delle esigenze di crescita della loro giovane prole. Ad esempio, il contenuto energetico medio del latte materno è di circa 70 kcal/100 g, contro le 38 kcal/100 g del latte d'asina e le 171 kcal/100 g del latte di topo. I topi producono solo 2 oligosaccaridi del latte, mentre gli esseri umani ne producono oltre 150. Anche tra gli esseri umani, la composizione del latte è molto variabile, ad esempio il contenuto energetico può variare da 57 a 83 kcal/100 g e le concentrazioni di oligosaccaridi da 5 a 25 g/L.

Sorprendentemente poco si sa circa le determinanti e le conseguenze di questa variazione. I ricercatori studieranno i seguenti componenti del latte nel Consorzio IMiC per comprendere la variabilità tra le singole donne e in diversi contesti geografici e le loro associazioni con la crescita infantile. Inoltre, per guidare queste analisi, durante l'anno 1 del progetto i membri dell'IMiC intraprenderanno una revisione dei componenti del latte materno e della crescita infantile.

Componenti prioritarie (da analizzare in tutti i campioni):

I macronutrienti includono carboidrati (principalmente lattosio), proteine ​​e lipidi. I lipidi forniscono circa il 50% del contenuto energetico del latte materno. La stragrande maggioranza (98%) dei lipidi del latte sono triacilgliceridi, mentre il resto è costituito da diacilgliceridi, monoacilgliceridi, acidi grassi liberi, fosfolipidi e colesterolo. Il profilo degli acidi grassi del latte materno varia in relazione alla dieta materna e alla genetica, in particolare negli acidi grassi polinsaturi a catena lunga (LCPUFA), come gli acidi arachidonico e docosaesaenoico, che contribuiscono alla funzione immunitaria e allo sviluppo neurologico.

La qualità e le concentrazioni dei micronutrienti possono essere compromesse dalla malnutrizione materna. I micronutrienti nel latte includono minerali (ad es. Zinco, Calcio, Fosforo, Magnesio, Iodio, Selenio) e vitamine (A, B1, B2, B6, B12, C, D, E; folato, colina).

Le immunoglobuline (Ig) vengono trasferite nel latte materno, incluse IgA, IgM e IgG. I neonati nascono con un'immunità adattativa immatura e si affidano a questi anticorpi materni per difendersi dagli agenti patogeni. L'IgA solubile (sIgA) è l'anticorpo predominante nel latte umano; I complessi sIgA-antigene vengono assorbiti dalle cellule dendritiche intestinali, consentendo il riconoscimento dell'antigene.

Le citochine sono peptidi multifunzionali in grado di attraversare la barriera intestinale, dove influenzano l'attività immunitaria. Le citochine trasmesse dal latte includono il fattore di crescita trasformante antinfiammatorio (TGF)-b, le interleuchine (IL)-10 e IL-7 e il fattore di necrosi tumorale proinfiammatorio (TNF)-a, IL-6, IL-8 e l'interferone. IFN)-g.

La lattoferrina è una glicoproteina legante il ferro con attività antimicrobica contro molti batteri, virus e funghi. L'osteopontina è una glicoproteina acida ampiamente fosforilata che è presente ad alte concentrazioni nel latte materno. Colpisce le funzioni immunitarie, lo sviluppo intestinale e lo sviluppo del cervello.

I fattori di crescita e gli ormoni nel latte materno hanno effetti ad ampio raggio sul tratto intestinale del bambino, sulla vascolarizzazione, sul sistema nervoso e sul sistema endocrino. Alcuni agiscono localmente sull'intestino neonatale e molti vengono assorbiti nella circolazione sistemica attraverso l'intestino infantile "che perde". Il fattore di crescita epidermico (EGF) è fondamentale per la maturazione e la guarigione della mucosa intestinale. Il fattore di crescita insulino-simile (IGF) promuove la crescita dei tessuti. Gli ormoni metabolici leptina, insulina, adiponectina e grelina regolano il risparmio energetico, l'appetito e il BMI infantile.

Gli oligosaccaridi del latte umano (HMO) sono il terzo componente più abbondante del latte umano. Sono stati identificati oltre 100 diversi HMO. Questi carboidrati strutturalmente diversi non vengono digeriti dal bambino, ma vengono metabolizzati dai batteri intestinali del bambino, fornendo un substrato selettivo per aiutare a modellare il microbioma in via di sviluppo. Inoltre, gli HMO fungono da recettori esca solubili e prevengono l'attaccamento del patogeno alle superfici della mucosa infantile, riducendo il rischio di infezioni virali e batteriche. Gli HMO possono anche modulare le risposte delle cellule epiteliali e immunitarie e fornire al bambino acido sialico, un nutriente importante per lo sviluppo del cervello. Nella coorte CHILD i ricercatori hanno osservato che, oltre allo stato di secretore genetico, la composizione di HMO è associata all'etnia, allo stadio di lattazione, alla parità, alla posizione geografica, alla stagione di raccolta e all'esclusività dell'allattamento al seno.

Verranno applicati approcci omici per valutare ampiamente lo spettro completo di peptidi, proteine, lipidi e metaboliti nel latte materno. Analisi metabolomiche mirate da condurre utilizzando la piattaforma Biocrates (~500 metaboliti), analisi metabolomiche non mirate da condurre da Sapient Bioanalytics tramite spettrometria di massa.

I microbi sono presenti nel latte materno. Studi cultura-dipendenti e indipendenti (basati sul sequenziamento) hanno confermato la presenza di batteri e funghi nel latte di madri sane. Nella coorte CHILD, i ricercatori hanno scoperto che la composizione del microbiota del latte differisce in base al sesso del neonato, al metodo di alimentazione, al BMI materno e all'atopia materna. Si stima che i bambini allattati al seno ricevano 10^4-10^6 batteri al giorno, fornendo una fonte di microbi vivi per seminare l'intestino, la cavità orale e le vie respiratorie del bambino. Gli studi che dimostrano somiglianze di ceppo tra intestino materno, latte e intestino infantile supportano questa ipotesi e scoprono che Bifidobacterium spp. costituiscono la maggior parte dei taxa condivisi tra il latte materno e le feci del bambino. Dato il ruolo centrale del microbioma intestinale nella crescita infantile, nel metabolismo e nella protezione dalle malattie infettive, anche in contesti a reddito medio-basso (LMIC), è fondamentale comprendere le origini di questi microbi intestinali di fondamentale importanza all'inizio della vita.

Un obiettivo secondario di IMiC sarà supportare l'integrazione dei dati tra i siti per rispondere a domande importanti relative a 1) l'impatto degli interventi sulla salute materna e sulla nutrizione sulla composizione del latte materno e 2) la sua relazione con la salute, la crescita e lo sviluppo del neonato. Ogni sito sarà proprietario dei propri dati e risponderà anche in modo indipendente a queste stesse domande per sito, come originariamente previsto nelle proprie borse di studio/studi.