Международный консорциум по составу молока (IMiC) (IMiC)

Состав грудного молока: Молоко представляет собой очень сложную биожидкость, которая эволюционировала в течение миллионов лет, чтобы питать младенцев и защищать их от инфекций, пока созревает их иммунная система. В дополнение к обеспечению полноценного питания (т. макроэлементы и микроэлементы), молоко содержит биологически активные компоненты, которые дополнительно поддерживают рост, развитие и здоровье младенцев. К ним относятся иммуноглобулины, антитела, гормоны, факторы роста, пребиотические олигосахариды и пробиотические бактерии. Состав молока специально адаптирован для каждого вида млекопитающих в зависимости от потребностей роста их молодого потомства. Например, среднее содержание энергии в грудном молоке составляет около 70 ккал/100 г по сравнению с 38 ккал/100 г ослиного молока и 171 ккал/100 г мышиного молока. Мыши производят всего 2 молочных олигосахарида, тогда как люди производят более 150. Даже среди людей состав молока сильно различается — например, энергетическая ценность может варьироваться от 57 до 83 ккал/100 г, а концентрация олигосахаридов — от 5 до 25 г/л.

Удивительно мало известно о детерминантах и ​​последствиях этой изменчивости. Исследователи изучат следующие компоненты молока в консорциуме IMiC, чтобы понять различия между отдельными женщинами и в разных географических условиях, а также их связь с ростом младенцев. Кроме того, для руководства этими анализами члены IMiC проведут обзор компонентов грудного молока и роста младенцев в течение первого года реализации Проекта.

Приоритетные компоненты (для анализа во всех образцах):

Макроэлементы включают углеводы (в первую очередь лактозу), белки и липиды. Липиды обеспечивают около 50% содержания энергии в грудном молоке. Подавляющее большинство (98%) липидов молока представляют собой триацилглицериды, а остальная часть состоит из диацилглицеридов, моноацилглицеридов, свободных жирных кислот, фосфолипидов и холестерина. Профиль жирных кислот грудного молока варьируется в зависимости от диеты матери и генетики, особенно длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот (ДЦПНЖК), таких как арахидоновая и докозагексаеновая кислоты, которые способствуют иммунной функции и развитию нервной системы.

Качество и концентрация питательных микроэлементов могут быть нарушены из-за недоедания матери. Микронутриенты в молоке включают минералы (например, цинк, кальций, фосфор, магний, йод, селен) и витамины (А, В1, В2, В6, В12, С, D, Е; фолиевая кислота, холин).

Иммуноглобулины (Ig), включая IgA, IgM и IgG, переносятся с грудным молоком. Младенцы рождаются с незрелым адаптивным иммунитетом и полагаются на эти материнские антитела для защиты от патогенов. Растворимый IgA (sIgA) является преобладающим антителом грудного молока; Комплексы sIgA-антиген поглощаются дендритными клетками кишечника, что позволяет распознавать антиген.

Цитокины представляют собой многофункциональные пептиды, способные преодолевать кишечный барьер, где они влияют на иммунную активность. Молочные цитокины включают противовоспалительный трансформирующий фактор роста (TGF)-b, интерлейкины (IL)-10 и IL-7, а также провоспалительный фактор некроза опухоли (TNF)-a, IL-6, IL-8 и интерферон. ИФН)-г.

Лактоферрин представляет собой железосвязывающий гликопротеин с антимикробной активностью в отношении многих бактерий, вирусов и грибков. Остеопонтин представляет собой широко фосфорилированный кислый гликопротеин, который присутствует в высоких концентрациях в грудном молоке. Он влияет на иммунные функции, развитие кишечника и развитие мозга.

Факторы роста и гормоны в человеческом молоке оказывают широкомасштабное воздействие на желудочно-кишечный тракт, сосудистую систему, нервную и эндокринную системы младенцев. Некоторые действуют локально на кишечник новорожденного, а многие всасываются в системный кровоток через «протекающий» кишечник младенца. Эпидермальный фактор роста (EGF) имеет решающее значение для созревания и заживления слизистой оболочки кишечника. Инсулиноподобный фактор роста (IGF) способствует росту тканей. Метаболические гормоны лептин, инсулин, адипонектин и грелин регулируют сохранение энергии, аппетит и ИМТ младенцев.

Олигосахариды грудного молока (HMOs) являются третьим наиболее распространенным компонентом грудного молока. Было выявлено более 100 различных ОПЗ. Эти структурно разнообразные углеводы не перевариваются младенцем, но метаболизируются кишечными бактериями младенца, обеспечивая селективный субстрат, помогающий формировать развивающийся микробиом. Кроме того, HMO служат растворимыми рецепторами-ловушками и предотвращают прикрепление патогенов к поверхностям слизистых оболочек младенцев, снижая риск вирусных и бактериальных инфекций. HMO могут также модулировать реакции эпителиальных и иммунных клеток и снабжать младенца сиаловой кислотой, важным питательным веществом для развития мозга. В когорте РЕБЕНОК исследователи заметили, что, помимо генетического секреторного статуса, состав HMO связан с этнической принадлежностью, стадией лактации, паритетом, географическим положением, сезоном сбора и исключительностью грудного вскармливания.

Подходы Omics будут применяться для широкой оценки полного спектра пептидов, белков, липидов и метаболитов в грудном молоке. Целевые метаболические анализы будут проводиться с использованием платформы Biocrates (~500 метаболитов), нецелевые метаболические анализы будут проводиться Sapient Bioanalytics с помощью масс-спектрометрии.

Микробы присутствуют в грудном молоке. Культурально-зависимые и независимые (на основе секвенирования) исследования подтвердили наличие бактерий и грибков в молоке здоровых матерей. В когорте CHILD исследователи обнаружили, что состав микробиоты молока различается в зависимости от пола младенца, метода вскармливания, ИМТ матери и атопии матери. Подсчитано, что младенцы, находящиеся на грудном вскармливании, получают 10^4-10^6 бактерий в день, обеспечивая источник живых микробов для обсеменения кишечника младенца, полости рта и дыхательных путей. Исследования, демонстрирующие сходство штаммов между кишечником матери, молока и кишечника младенца, подтверждают эту гипотезу и обнаруживают, что Bifidobacterium spp. составляют большинство общих таксонов между материнским молоком и детским стулом. Учитывая центральную роль кишечного микробиома в росте, обмене веществ и защите от инфекционных заболеваний у младенцев, в том числе в странах с низким и средним уровнем дохода (СНСД), крайне важно понять происхождение этих фундаментально важных кишечных микробов в раннем возрасте.

Второстепенной целью IMiC будет поддержка интеграции данных между сайтами для ответа на важные вопросы, связанные с 1) влиянием мероприятий по охране здоровья матери и питания на состав грудного молока и 2) его связью со здоровьем, ростом и развитием младенцев. Каждый сайт будет владеть своими собственными данными, а также будет независимо решать те же вопросы по сайтам, как это изначально предполагалось в их собственных грантах/исследованиях.