Dołącz do czytelników
Brak wyników

Ciąża i zdrowy rozwój dziecka

28 lutego 2020

NR 1 (Luty 2020)

MFGM – bioaktywna struktura mleka kobiecego, rola w kształtowaniu odporności i rozwoju poznawczego dzieci

91

Badania ostatnich lat przyniosły nowe informacje o roli bioaktywnych struktur (lub składników) mleka kobiecego, co pozwala zrozumieć, dlaczego karmienie piersią niesie za sobą szereg korzyści, w tym zmniejszenie ryzyka wystąpienia wielu chorób wieku dziecięcego także w życiu dorosłym. Poza tym z uwagi na intensywny wzrost i rozwój układu nerwowego w pierwszych trzech latach życia zaspokajanie potrzeb żywieniowych niemowląt ma fundamentalne znaczenie dla rozwoju poznawczego. Najnowsze badania pokazały, że wiele składników bioaktywnych mleka jest obecnych w błonie otaczającej wydzielane przez laktocyty krople tłuszczu mlecznego (Milk Fat Globule Membrane – MFGM). W skład MFGM wchodzą: fosfolipidy, sfingolipidy, glikosfingolipidy i cholesterol tworzące strukturę błony, w której zakotwiczone są białka i glikoproteiny. To właśnie MFGM jest składnikiem mleka, który może odpowiadać za korzystniejszy rozwój poznawczy i pozytywnie stymulować układ odpornościowy, zmniejszając zapadalność na wiele chorób, w porównaniu z dziećmi karmionymi mlekiem modyfikowanym. Dotychczas w procesie produkcyjnym mleka modyfikowanego frakcja zawierająca MFGM była usuwana razem z resztą tłuszczu mlecznego, a następnie zastępowana przez oleje roślinne. Postęp w technologii żywności pozwolił na otrzymanie koncentratu krowiego MFGM, umożliwiając jego zastosowanie w formie suplementacji mleka modyfikowanego w ten składnik. Wyniki badań klinicznych dostarczają kolejnych dowodów na pozytywny wpływ MFGM na rozwój układu nerwowego, prawidłowe funkcje jelit oraz działanie układu immunologicznego. Wzbogacenie mleka modyfikowanego o MFGM może pozwolić na zmniejszenie funkcjonalnej rozbieżności pomiędzy dostępnym komercyjnie mlekiem modyfikowanym do żywienia niemowląt a mlekiem matki.

Tłuszcze a ewolucja

Kambr był początkiem ery paleozoicznej trwającej raptem 50 mln lat. Można ten okres porównać do jednej minuty podczas 24-godzinnej doby. Mimo tak krótkiego okresu miał jednak kolosalne znaczenie w aspekcie ewolucji organizmów żywych. To właśnie wtedy pojawiły się organizmy wieloukładowe, np. trylobity. I właśnie tutaj należy wspomnieć o roli tłuszczów w kształtowaniu się poszczególnych układów, a zwłaszcza pierwotnych i złożonych form układu nerwowego. Wiadomo, że główną rolą układu nerwowego jest przesyłanie impulsów elektrycznych, tak bowiem odbywa się przekazywanie bodźców czuciowych czy bólowych z receptorów do ośrodkowego układu nerwowego. Zwrotnie impulsy są przekazywane na obwód i pobudzają skurcz mięśni. Przewodzenie impulsów możliwe jest dzięki przezbłonowej różnicy ładunków elektrycznych gromadzonych w komórkach nerwowych. Od strony zewnętrznej wokół błony gromadzą się jony dodatnie, a od środka komórki – jony ujemne. Polaryzacja jest warunkiem pobudliwości komórek, czyli zdolności do reakcji na bodźce zewnętrzne, np. powstawanie impulsów nerwowych. Błona komórkowa zbudowana jest z fosfolipidów, co pozwoliło na wyspecjalizowanie się poszczególnych układów, w tym układu nerwowego, oraz pewnych narządów poznawczych, w tym narządu wzroku [1]. 
Fosfolipidy to związki organiczne, będące estrami kwasu cholinofosforowego oraz nienasyconych kwasów tłuszczowych (linolowego, linolenowego, oleinowego). Cechą charakterystyczną budowy fosfolipidów jest fakt, że zawierają również reszty kwasu fosforowego, do których może być podłączony inny związek organiczny, taki jak aminokwas czy amina. Fosfolipidy są przede wszystkim podstawowym budulcem błon komórkowych. Fosfolipidy odgrywają wiele ważnych ról w organizmie ludzkim. Nie tylko budują błony komórkowe, ale również biorą aktywny udział w procesie ich regeneracji. Skutecznie wspomagają trawienie tłuszczów oraz umożliwiają wchłanianie do organizmu niezbędnych substancji odżywczych i witamin. Ponadto poprawiają ukrwienie i zwiększają elastyczność czerwonych krwinek, co zapewnia skuteczne dostarczenie tlenu do wszystkich komórek. Wspominana wyżej fosfatydylocholina skutecznie usuwa nadmiar tłuszczu z organizmu, przyczyniając się tym samym do poprawy stopnia rozpuszczalności cholesterolu oraz obniżenia jego poziomu, co zapobiega powstawaniu miażdżycy. Fosfatydylocholina jest również odpowiedzialna za podtrzymanie prawidłowego funkcjonowania układu pokarmowego oraz oddechowego. Stanowi kluczowy element budulcowy substancji obniżającej napięcie powierzchniowe pęcherzyków płucnych – surfaktantu, co prawdopodobnie miało ogromny wpływ na zmianę ewolucyjną i wyjścia form żywych z wody na ląd.
Jednak nie tylko tłuszcze w postaci fosfolipidów odegrały tak ważną rolę w procesie ewolucji. Innym ważnym ewolucyjnie tłuszczem był kwas dokozaheksaenowy (DHA). To właśnie DHA stanowił podstawowy trzon błony komórkowej nowych fotoreceptorów, które zmieniały fotony w energię elektryczną, co dało podwaliny pod rozwój układu nerwowego i mózgu. Przez 600 mln lat ewolucji zwierząt DHA jest dominującym kwasem tłuszczowym w fosfoglicerydach błon receptorów, neuronów i synaps [2]. Co ciekawe, przez cały ten czas DHA nie został zastąpiony żadnym innym kwasem tłuszczowym mimo wielu zmian genomu. 

Krople tłuszczu mlecznego
(Milk Fat Globule Membranes – MFGM)

Wiele ze składników bioaktywnych mleka jest wbudowane w błony otaczające wytwarzane w komórkach gruczołu mlecznego krople tłuszczu (Milk Fat Globule Membrane – MFGM). W świetle ostatnich doniesień naukowych MFGM to ważny składnik mleka, który może odpowiadać za różnice w rozwoju poznawczym i zapadalności na wiele chorób, obserwowane pomiędzy niemowlętami karmionymi piersią a karmionymi mlekiem modyfikowanym. MFGM są kompleksową strukturą, składającą się z białek i lipidów złożonych, które są połączone z frakcją tłuszczu mleka. Proces wydzielania lipidów z komórek z powstawaniem MFGM jest specyficzny wyłącznie dla gruczołów sutkowych i jednocześnie jest mechanizmem wydzielniczym uniwersalnym dla wszystkich ssaków [1, 3]. 
Uwalnianie tłuszczów przez gruczoł sutkowy podczas laktacji odbywa się w unikalny sposób. W cytoplazmie komórek epitelialnych gruczołu mlecznego kropelki triacylogliceroli są otaczane pojedynczą, bogatą w białka warstwą fosfolipidów i cholesterolu, która pochodzi z retikulum endoplazmatycznego [1]. Te struktury są wydzielane z komórek w drodze fuzji z błoną komórkową lub poprzez egzocytozę po opłaszczeniu przez pęcherzyki wydzielnicze [1]. To sprawia, że po wydzieleniu z komórek, kropelki tłuszczu w przewodzie mlecznym są otoczone błoną zbudowaną z potrójnej warstwy fosfolipidowej, pochodzącą z błon komórki laktocytu (MFGM). Dwuwarstwa, znajdująca się na zewnątrz, zawiera fragment błony komórkowej komórek epitelium gruczołu sutkowego, a wewnętrzna, pojedyncza warstwa fosfolipidowa, jest pochodzenia wewnątrzkomórkowego. 
W skład MFGM wchodzą: fosfolipidy, sfingolipidy, glikosfingolipidy i cholesterol tworzące strukturę błony oraz zakotwiczone w tej błonie białka i glikoproteiny [3]. Stosunek tłuszczów i białek w MFGM wynosi w przybliżeniu 1 : 1 (wagowo) [4, 5]. 
Fosfolipidy stanowią 30% całkowitej masy tłuszczów w MFGM. W skład frakcji fosfolipidowej wchodzą głównie sfingomielina, fosfatydylocholina i fosfatydyloetanoloamina [4]. 
Praktycznie całość obecnych w mleku gangliozydów, grupy glikosfingolipidów kluczowych w tworzeniu struktur komórek nerwowych [6] jest dostarczana do jelita noworodka z MFGM [7]. Badania nad proteomem MFGM wykazały, że w jej skład wchodzi aż 191 różnych białek, m.in. modulujące odpowiedź immunologiczną mucyny, butyrofilina, laktoferyna czy laktadheryna [8, 9]. MFGM jest również bogatym źródłem innych istotnych dla rozwoju niemowląt składników, takich jak wchodzący w skład gangliozydów kwas sjalowy, enzymy oraz witamina E, witamina A i karotenoidy [2].
Tradycyjnie, w procesie produkcyjnym mleka modyfikowanego, MFGM są w dużej części usuwane poprzez oddzielanie tłuszczu mlecznego i zastępowane przez mieszanki olejów roślinnych. Uzyskuje się w ten sposób skład kwasów tłuszczowych bardziej podobny do charakterystycznego dla mleka kobiecego, ale za to ilość MFGM w mlekach modyfikowanych jest znikoma. Postęp w technologii żywności pozwolił otrzymać koncentrat krowi MFGM, umożliwiając jego zastosowanie w formie suplementacji. Kolejnym krokiem była możliwość wzbogacenia mleka modyfikowanego w tę skomplikowaną i bogatą składem strukturę [2]. Dzięki takiemu zabiegowi mleko modyfikowane swoim składem i właściwościami będzie bardziej zbliżone do pokarmu kobiecego.
 

Tabela 1. MFGM – badania kliniczne – rozwój poznawczy
Badanie kliniczne Populacja Główne rezultaty 
Timby i wsp. (2014) Noworodki donoszone do 12. miesiąca życia Zdolności poznawcze niemowląt karmionych do szóstego miesiąca życia mieszanką wzbogaconą o MFGM podobne do grupy karmionej piersią
Gurnida i wsp. (2012) Zdrowe niemowlęta urodzone w terminie do szóstego miesiąca życia Wyniki rozwoju umiejętności motorycznych i rozwoju poznawczego niemowląt karmionych odżywką z MFGM na poziomie podobnym do niemowląt karmionych piersią i lepszym niż niemowląt karmionych mieszanką bez MFGM. Poziomy gangliozydów w surowicy wyższe w grupie karmionej mieszanką z MFGM
Tanaka i wsp. (2013) Noworodki urodzone przed terminem, z bardzo małą masą urodzeniową 
(do 18. miesiąca życia)
Wykazano poprawę w wielu wskaźnikach rozwojowych w przypadku podawania mieszanki suplementowanej fosfolipidami i wzbogaconej sfingomieliną (SM) przez osiem tygodni w porównaniu do mieszanek o niższej zawartości SM
Veereman-Wauters i wsp. (2012) Zdrowe dzieci w wieku przedszkolnym (2,5–6 lat) Lepsze wyniki w zakresie regulacji behawioralnej i emocjonalnej w ocenie rodziców w porównaniu do dzieci karmionych standardową mieszanką


Timby N., Domellof E., Hernell O., Lonnerdal B., Domellof M. Neurodevelopment, nutrition, and growth until 12 mo of age in Infants fed a low-energy, low-protein formula supplemented with bovine milk fat globule membranes: a randomized controlled trial. Am J Clin Nutr. 2014, 99: 860–868.
Gurnida D.A., Rowan A.M., Idjradinata P., Muchtadi D., Sekarwana N. Association of complex lipids containing gangliosides with cognitive development of 6-month-old infants, Early Hum Dev. 2012; 88: 595–601.  Decreases febrile episodes and may improve behavioral regulation in young children. Nutrition. 2012; 28; 749.752.
Tanaka K., Hosozawa M., Kudo N., Yoshikawa N., Hisata K., Shoji H., Shinohara K., Shimizu T. The pilot study: Sphingomyelin-fortified milk has a positive association with the neurobehavioural development of very low birth weight infants during infancy, randomized control trial. Brain and Development 2013; 35: 45–52.
Veereman-Wauters G. i wsp. Milk fat globule membrane (INPULSE) enriched formula milk decreases febrile episodes and may improve behavioral regulation in young children. Nutrition 28, 749–752 (2012).

MFGM a rozwój poznawczy

Aktywność mózgu jest najwyższa w okresie wczesnoniemowlęcym, kiedy dochodzi do szybkiego wzrostu struktur mózgowia [10]. Zaburzenia procesu mielinizacji prowadzą bezpośrednio do zaburzenia przewodnictwa impulsów nerwowych, co widać wyraźnie u chorych ze stwardnieniem rozsianym [11]. W badaniach na modelu szczurzym wykazano, że odpowiednia suplementacja diety sfingomieliną poprawiła mielinizację mierzoną przyrostem masy ciała mózgowia, gęstością mieliny i przekrojem aksonów [12]. Wykazano również, że gangliozydy podawane dootrzewnowo lub dokomorowo wspomagały procesy nauki i pamięci. Z kolei na modelu szczura w podeszłym wieku wykazano, że suplementacja diety gangliozydami spowodowała cofnięcie sie deficytów pamięci i poprawiła pamięć przestrzenną [13]. Podobny efekt poprawy zdolności pamięci świeżej uzyskano u noworodków szczurzych poprzez podaż ciężarnym szczurom fosfatydylocholiny i choliny [14].
Randomizowane badania kliniczne w grupie noworodków urodzonych przedwcześnie z masą ciała poniżej 1500 g wykazały, że mieszanka mlekozastępcza wzbogacona sfingomieliną spowodowała osiąganie lepszych wyników oceny rozwoju behawioralnego (BRS) w 12. i 18. miesiącu życia skorygowanego. Również wykazano w tych badaniach, że pamięć rozpoznawania wzrokowego (oceniana jako indeks później osiąganych funkcji poznawczych) mierzona testem Fagana w 12. i 18. miesiącu życia była lepsza w grupie otrzymującej wyższe dawki sfingomieliny niż w grupie kontrolnej [15].
W badaniach klinicznych przeprowadzonych u noworodków donoszonych, które otrzymały dawki gangliozydów porównywalne z tymi zawartymi w mleku kobiecym, czyli 11–12 µg/ml, stwierdzono wyższe stężenia gangliozydów w surowicy krwi oraz lepsze wyniki testu Griffina (test rozwoju poznawczego w pięciu domenach) w zakresie koordynacji wzrokowej, ruchowej oraz w całkowitej ocenie rozwoju poznawczego w porównaniu z grupą kontrolną, która otrzymywała mieszankę mleczną bez dodatku gangliozydów. Należy wspomnieć, że wyniki w grupie z suplementacją nie różniły się od grupy dzieci, które były karmione mlekiem matki [16]. Inne badanie kliniczne przeprowadzone w populacji zdrowych, donoszonych noworodków wykazało, że mieszanka mleczna wzbogacona o MFGM, kiedy była podawana niemowlętom przez pierwsze sześć miesięcy, doprowadziła do uzyskania przez nich wyższej punktacji Bayley w 12. miesiącu życia w porównaniu z dziećmi, które otrzymywały standardową mieszankę (105,8 vs. 101,8; p < 0,008). Należy tutaj zwrócić uwagę, że wyniki nie różniły się między grupami, jeżeli porównano je z dziećmi karmionymi mlekiem własnej matki [17].
Veereman-Wauters i wsp. przeprowadzili badanie nad skutecznością suplementacji diety MFGM u nieco starszych dzieci; między 2,5. a 6. rokiem życia. Wykazali, że podaż 500 mg fosfolipidów na dobę gwarantuje prawidłowy rozwój niemowlęcia w sferze poznawczej, a rodzice zaraportowali również korzystniejsze wyniki empirycznego testu Achenbacha w zakresie regulacji zachowań i emocji [18]. 
 

Tabela 2. MFGM – badania kliniczne – wsparcie odporności
Badanie kliniczne  Populacja  Główne rezultaty
Zavaleta i wsp. (2011) Zdrowe niemowlęta i małe dzieci w wieku od sześciu do 11 miesięcy Mniejsza częstotliwość występowania biegunki i krwistej biegunki
Timby et al. i wsp. (2015) Niemowlęta donoszone do szóstego miesiąca życia Mniejsza częstotliwość występowania ostrego zapalenia ucha środkowego od momentu włączenia do wieku sześciu miesięcy w stosunku do niemowląt z grupy kontrolnej, podobnie do niemowląt karmionych piersią. Mniej stosowanych środków przeciwgorączkowych
Veereman-Wauters i wsp. (2012) Zdrowe dzieci  w wieku przedszkolnym (od 2,5 do 6 lat) Zmniejszenie częstotliwości epizodów gorączki w porównaniu do dzieci karmionych standardową mieszanką
Rueda i wsp. (1998) Zdrowe niemowlęta urodzone przed terminem Stosowanie mieszanki suplementowanej gangliozydami spowodowało zmniejszenie ilości E. coli w kale i zwiększenie ilości bifidobakterii w kale w ciągu 30 dni w okresie poporodowym


Veereman-Wauters G., Staelens S., Rombaut R. et al. Milk fat globule membrane (INPULSE) enriched formula milk decreases febrile episodes and may improve behavioral regulation in young children. Nutrition. 2012; 28: 749–752.
Timby N., Hernell O., Vaarala O., Melin M., Lonnerdal B., Domellof M. Infections in infants fed formula supplemented with bovine milk fat globule membranes. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2015; 60: 384–389.
Zavaleta N., Kvistgaard A.S., Graverholt G. et al. Efficacy of an MFGM-enriched complementary food in diarrhea, anemia, and micronutrient status in infants. 
J Pediatr Gasttroenterol Nutr. 2011;53:561-568. abolic care. 18(2): 118–127.
Rueda R., Sabatel J.L., Maldonado J. i wsp. Addition of gangliosides to an adapted milk...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • Roczną prenumeratę dwumiesięcznika Food Forum w wersji papierowej lub cyfrowej,
  • Nielimitowany dostęp do pełnego archiwum czasopisma,
  • Możliwość udziału w cyklicznych Konsultacjach Dietetycznych Online,
  • Specjalne dodatki do czasopisma: Food Forum CASEBOOK...
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy