Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Biochemia pokarmu kobiecego – część 2. Białka, komórki i czynniki immunologiczne
Biochemia pokarmu kobiecego – część 2. Białka, komórki i czynniki immunologiczne
Pokarm kobiecy, ze względu na bogactwo składu, jest niezastąpionym pożywieniem w pierwszych miesiącach życia niemowląt. Jest to dynamiczny płyn, którego kompozycja odpowiada aktualnym potrzebom dziecka. Poza szeregiem metabolitów i lipidów główną frakcję HBM (ang. Human Breast Milk) stanowią białka. Związki te, razem z czynnikami immunologicznymi i frakcją komórkową pomagają m.in. w budowaniu i stymulacji niedojrzałego jeszcze układu immunologicznego.

 

 

Pojęcie „związki aktywne” obejmuje tysiące białkowych i niebiałkowych czynników obecnych w pokarmie kobiecym, które wpływają na procesy biologiczne i odgrywają rolę w funkcjonowaniu organizmu. Pochodzenie związków aktywnych może być różne, tj. mogą być produkowane i wydzielane przez komórki nabłonka gruczołu mlekowego, wytwarzane przez komórki obecne w pokarmie lub transportowane z osocza matki. Wiele rodzajów białek i lipidów związanych jest z błoną MFG (ang. Milk Fat Globules). Mleko ludzkie zawiera m.in. szereg różnych czynników wzrostu i hormonów, które wpływają na funkcjonowanie jelit, unaczynienie, system nerwowy czy wydzielniczy. Oprócz metabolitów opisanych w pierwszej części artykułu istotnymi elementami pokarmu kobiecego są elementy białkowe oraz komórki.

 

Białka

To najliczniejsza frakcja związków zawartych w pokarmie kobiecym. Zawiera ponad 400 białek pełniących różnorodne funkcje. Wiele spośród białek wykazuje aktywność biologiczną, choć wciąż nie jest jasne, czy aktywność ta jest zachowana u karmionych niemowląt. Aktywność biologiczna białek polega m.in. na aktywności enzymatycznej, wspomaganiu absorpcji składników odżywczych, stymulacji wzrostu, modulacji układu odpornościowego i obrony przed patogenami. Ta ostatnia aktywność jest zróżnicowana i obejmuje różne mechanizmy: od właściwości prebiotycznych pokarmu kobiecego, poprzez zabijanie lub hamowanie wzrostu patogenów, po zapobieganie przyleganiu i inwazji mikroorganizmów (szczególnie w układzie pokarmowym). Niektóre z białek mleka ludzkiego są w dużym stopniu odporne na działanie enzymów trawiennych bądź są częściowo trawione do bioaktywnych peptydów. Te, które ulegają trawieniu, stanowią źródło aminokwasów. 80-90% wszystkich białek pokarmu kobiecego wytwarzanych jest przez laktocyty. Pozostała pula pochodzi z krwiobiegu matki, przechodząc do światła przewodów mlecznych na drodze transcytozy. Białka te zaliczyć można do trzech grup: kazein, serwatki oraz mucyn. Białka serwatki stanowią frakcję rozpuszczalną, natomiast kazeiny obecne są w formie miceli. Mucyny, stanowiące najmniej liczną frakcję białek na poziomie 1-2%, obecne są w błonie koloidalnych struktur MFG. Największy odsetek białek serwatki stanowią: α-laktalbumina, laktoferyna, immunoglobuliny sekrecyjne, albumina osocza oraz lizozym. Pokarm kobiecy posiada najmniejszą zawartość kazeiny (ok. 13%) wśród wszystkich znanych gatunków ssaków, co związane jest z niskim tempem wzrostu ludzkich niemowląt.

Istotną frakcję białek pokarmu kobiecego stanowią przeciwciała. Należą do nich w przeważającej mierze sekrecyjne immunoglobuliny typu A (IgA) oraz w mniejszym stopniu sekrecyjne IgG. Stężenie immunoglobulin w pokarmie jest najwyższe w początkowej fazie laktacji (w siarze), gdy układ immunologiczny noworodka dopiero się kształtuje. Jest to szczególnie istotnie w pierwszych dniach życia, po których maleje przepuszczalność jelita dla makromolekuł, co obniża zdolność absorbowania kompletnych białek. Przeciwciała zawarte w pokarmie powstają w organizmie matki w okresie okołoporodowym za sprawą stymulacji MALT (ang. Mucosa-Associated Lymphoid Tissue) oraz w drzewie oskrzelowym. Pokarm kobiecy zawiera IgA skierowane przeciw wielu rodzajom patogenów atakujących błony śluzowe układu pokarmowego i oddechowego, np. Vibro cholerae, Shigella, Streptococcus pneumoniae czy Haemophilus influenzae.

 

Komórki i czynniki immunologiczne

Pokarm kobiecy zawiera różne typy komórek pochodzące z piersi lub z krwi. Nawet 98% stanowią laktocyty produkujące białka mleka oraz komórki mioepitelialne. Oprócz nich w pokarmie znajdują się również komórki układu immunologicznego, hematopoetyczne komórki macierzyste, probiotyczne bakterie, a także niedawno zidentyfikowane komórki macierzyste i progenitorowe oraz inne typy komórek. Szczególnie istotne dla dziecka w początkowych etapach rozwoju są elementy budujące jego układ immunologiczny. Istnieje złożony mechanizm umożliwiający bezpośredni transport dojrzałych komórek układu immunologicznego matki, jak również innych typów komórek modulujących rozwój i funkcjonowanie pierwotnej oraz wtórnej odpowiedzi immunologicznej u niemowląt. W zależności od fazy laktacji, w pokarmie obecne są różne typy leukocytów (ok. 4 x 109/l w siarze i ok. 108-109/l w dojrzałym pokarmie). Wśród nich znajdują się: makrofagi (55-60%), neutrofile (30-40%) oraz limfocyty (5-10%), z których większość stanowią limfocyty T. Oprócz składników komórkowych pokarm kobiecy zawiera szereg różnorodnych cytokin, wśród nich różnego typu interleukiny, TNFα, TGFβ, INFγ i inne. Pierwotnym źródłem cytokin jest gruczoł mlekowy, jednak leukocyty izolowane z pokarmu kobiecego także posiadają zdolność wytwarzania cytokin. Ich stężenia podlegają dużym wahaniom i trudno jest określić jednoznacznie wpływ cytokin na rozwój układu immunologicznego noworodka. Niemniej, niektóre z nich przyczyniają się do różnicowania komórek wytwarzających IgA oraz dojrzewania naiwnego systemu immunologicznego jelit. Innym z czynników kształtujących układ odpornościowy jest budowanie flory jelitowej noworodka, która promuje odpowiedź komórek Th2. Rola bakteryjnych antygenów mikroflory w kształtowaniu tego systemu oraz obecność tych antygenów (a nawet całych komórek) w pokarmie kobiecym wciąż jest obiektem badań.

Z pokarmu kobiecego izolowano różne rodzaje komórek macierzystych mających zdolność różnicowania do komórek wszystkich trzech listków zarodkowych. Stopień ich pluripotencji jest porównywalny do ludzkich embrionalnych komórek macierzystych. Źródło pochodzenia komórek macierzystych w pokarmie kobiecym nie jest do końca poznane. Niemniej, otwiera to nowe pole badań nad wykorzystaniem tych komórek w transplantologii, ponieważ ich szczególną cechą jest stosunkowo niski potencjał tumorogenny.

Pokarm kobiecy jest żywym płynem, którego skład podlega dynamicznym zmianom w zależności od fazy laktacji, rytmu dnia i nocy, pór roku, a także różni się między karmiącymi kobietami. Mechanizmy pozwalające dostosowywać skład pokarmu do aktualnych potrzeb karmionego niemowlęcia nie są jeszcze w pełni poznane. Gromadzona w tym zakresie wiedza może być wykorzystana m.in. do ulepszenia receptur mleka modyfikowanego, które wzorem pokarmu naturalnego, mogą być bardziej szczegółowo dostosowane do poszczególnych etapów rozwoju.

Źródła

Loennerdal, B. Bioactive proteins in breast milk. Journal of Paediatrics and Child Health Volume 49, Issue S1. https://doi.org/10.1111/jpc.12104.

Ninkina, N. et al. Stem cells in human breast milk. Human Cell (2019) 32: 223. https://doi.org/10.1007/s13577-019-00251-7.

Field, C.J. The Immunological Components of Human Milk and Their Effect on Immune Development in Infants The Journal of Nutrition, Volume 135, Issue 1, January 2005, Pages 1–4, https://doi.org/10.1093/jn/135.1.1.

Ballard, O. Human Milk Composition: Nutrients and Bioactive Factors. Pediatr Clin North Am. 2013 February ; 60(1): 49–74. doi:10.1016/j.pcl.2012.10.002.

KOMENTARZE
news

<Listopad 2019>

pnwtśrczptsbnd
28
30
31
1
2
3
4
7
MEDmeetsTECH
2019-11-07 do 2019-11-07
9
40. Kongres i Targi LNE
2019-11-09 do 2019-11-10
10
11
15
16
17
22
23
24
27
28
Warsaw FOODHATON 2019
2019-11-28 do 2019-11-28
29
30
1
Newsletter