International Milk Composition (IMiC) Consortium (IMiC)

Samenstelling van moedermelk: Melk is een zeer complexe biovloeistof die gedurende miljoenen jaren is geëvolueerd om baby's te voeden en te beschermen tegen infectie terwijl hun immuunsysteem rijpt. Naast het leveren van volledige voeding (d.w.z. macronutriënten en micronutriënten), levert melk bioactieve componenten die de groei, ontwikkeling en gezondheid van baby's verder ondersteunen. Deze omvatten immunoglobulinen, antilichamen, hormonen, groeifactoren, prebiotische oligosacchariden en probiotische bacteriën. De melksamenstelling is specifiek aangepast aan elke zoogdiersoort, afhankelijk van de groeibehoeften van hun jonge nakomelingen. De gemiddelde energie-inhoud van moedermelk is bijvoorbeeld ongeveer 70 kcal/100g, vergeleken met 38 kcal/100g in ezelinnenmelk en 171 kcal/100g in muizenmelk. Muizen produceren slechts 2 melkoligosacchariden, terwijl mensen er meer dan 150 produceren. Zelfs bij mensen is de samenstelling van melk zeer variabel - de energie-inhoud kan bijvoorbeeld variëren van 57-83 kcal/100g en de oligosaccharideconcentraties variëren van 5-25 g/L.

Er is verrassend weinig bekend over de determinanten en gevolgen van deze variatie. De onderzoekers zullen de volgende melkcomponenten in het IMiC Consortium bestuderen om de variabiliteit tussen individuele vrouwen en in verschillende geografische omgevingen en hun associaties met de groei van baby's te begrijpen. Daarnaast zullen de IMiC-leden tijdens jaar 1 van het project een beoordeling van de componenten van moedermelk en de groei van de baby uitvoeren om deze analyses te begeleiden.

Prioritaire componenten (te analyseren in alle monsters):

Macronutriënten omvatten koolhydraten (voornamelijk lactose), eiwitten en lipiden. Lipiden leveren ongeveer 50% van de energie-inhoud in moedermelk. De overgrote meerderheid (98%) van de melklipiden zijn triacylglyceriden, de rest bestaat uit diacylglyceriden, monoacylglyceriden, vrije vetzuren, fosfolipiden en cholesterol. Het vetzuurprofiel van moedermelk varieert afhankelijk van het dieet en de genetica van de moeder, met name in de meervoudig onverzadigde vetzuren met lange ketens (LCPUFA's), zoals arachidonzuur en docosahexaeenzuur, die bijdragen aan de immuunfunctie en neurologische ontwikkeling.

De kwaliteit en concentraties van micronutriënten kunnen worden aangetast door ondervoeding van de moeder. Micronutriënten in melk omvatten mineralen (bijv. zink, calcium, fosfor, magnesium, jodium, selenium) en vitaminen (A, B1, B2, B6, B12, C, D, E; foliumzuur, choline).

Immunoglobulinen (Ig) worden overgedragen in moedermelk, waaronder IgA, IgM en IgG. Baby's worden geboren met onrijpe adaptieve immuniteit en vertrouwen op deze maternale antilichamen voor verdediging tegen ziekteverwekkers. Oplosbaar IgA (sIgA) is het overheersende antilichaam van moedermelk; sIgA-antigeencomplexen worden opgenomen door intestinale dendritische cellen, waardoor antigeenherkenning mogelijk is.

Cytokinen zijn multifunctionele peptiden die de darmbarrière kunnen passeren, waar ze de immuunactiviteit beïnvloeden. Door melk overgedragen cytokines omvatten ontstekingsremmende transformerende groeifactor (TGF)-b, interleukinen (IL)-10 en IL-7, en pro-inflammatoire tumornecrosefactor (TNF)-a, IL-6, IL-8 en interferon ( IFN)-g.

Lactoferrine is een ijzerbindend glycoproteïne met antimicrobiële activiteit tegen veel bacteriën, virussen en schimmels. Osteopontine is een sterk gefosforyleerd zuur glycoproteïne dat in hoge concentraties aanwezig is in moedermelk. Het beïnvloedt de immuunfuncties, de ontwikkeling van de darmen en de ontwikkeling van de hersenen.

Groeifactoren en hormonen in moedermelk hebben uiteenlopende effecten op het darmkanaal, het vaatstelsel, het zenuwstelsel en het endocriene systeem van de baby. Sommige werken lokaal op de neonatale darm en vele worden via de 'lekkende' kinderdarm opgenomen in de systemische circulatie. Epidermale groeifactor (EGF) is cruciaal voor de rijping en genezing van het darmslijmvlies. Insuline-achtige groeifactor (IGF) bevordert de weefselgroei. De metabolische hormonen leptine, insuline, adiponectine en ghreline reguleren het energiebehoud, de eetlust en de BMI van de baby.

Oligosacchariden van moedermelk (HMO's) zijn het op twee na meest voorkomende bestanddeel van moedermelk. Er zijn meer dan 100 verschillende HMO's geïdentificeerd. Deze structureel diverse koolhydraten worden niet verteerd door het kind, maar worden gemetaboliseerd door de darmbacteriën van het kind, wat een selectief substraat vormt om het zich ontwikkelende microbioom te helpen vormgeven. Bovendien dienen HMO's als oplosbare lokreceptoren en voorkomen ze de hechting van ziekteverwekkers aan slijmvliesoppervlakken van baby's, waardoor het risico op virale en bacteriële infecties wordt verlaagd. HMO's kunnen ook epitheel- en immuuncelreacties moduleren en de baby voorzien van siaalzuur, een belangrijke voedingsstof voor de ontwikkeling van de hersenen. In het CHILD-cohort hebben de onderzoekers waargenomen dat, naast de status van genetische secretor, de HMO-samenstelling verband houdt met etniciteit, lactatiestadium, pariteit, geografische locatie, seizoen van verzameling en exclusiviteit van borstvoeding.

Omics-benaderingen zullen worden toegepast om het volledige spectrum van peptiden, eiwitten, lipiden en metabolieten in moedermelk in grote lijnen te beoordelen. Gerichte metabolomics-analyses uit te voeren met behulp van het Biocrates-platform (~500 metabolieten), ongerichte metabolomics-analyses uit te voeren door Sapient Bioanalytics via massaspectrometrie.

Microben zijn aanwezig in moedermelk. Cultuurafhankelijke en onafhankelijke (op sequencing gebaseerde) onderzoeken hebben de aanwezigheid van bacteriën en schimmels in melk van gezonde moeders bevestigd. In het CHILD-cohort hebben de onderzoekers ontdekt dat de samenstelling van de melkmicrobiota verschilt op basis van het geslacht van de baby, de voedingsmethode, de BMI van de moeder en atopie van de moeder. Geschat wordt dat zuigelingen die borstvoeding krijgen 10^4-10^6 bacteriën per dag binnenkrijgen, wat een bron van levende microben vormt om de darmen, mondholte en luchtwegen van de zuigeling te voeden. Studies die spanningsovereenkomsten aantonen tussen de darm van de moeder, de melk en de darm van het kind ondersteunen deze hypothese en vinden dat Bifidobacterium spp. vormen de meerderheid van gedeelde taxa tussen moedermelk en kinderstoel. Gezien de centrale rol van het darmmicrobioom bij de groei, het metabolisme en de bescherming van baby's tegen infectieziekten, ook in omgevingen met een laag tot gemiddeld inkomen (LMIC), is het van cruciaal belang om de oorsprong van deze fundamenteel belangrijke darmmicroben vroeg in het leven te begrijpen.

Een secundaire doelstelling van IMiC is het ondersteunen van data-integratie tussen sites om belangrijke vragen te beantwoorden met betrekking tot 1) de impact van maternale gezondheids- en voedingsinterventies op de samenstelling van moedermelk, en 2) de relatie met de gezondheid, groei en ontwikkeling van baby's. Elke site is eigenaar van zijn eigen gegevens en zal ook onafhankelijk van elkaar dezelfde vragen per site beantwoorden, zoals oorspronkelijk bedoeld in hun eigen beurzen/studies.