Węglowodany

Węglowodany są głównym źródłem energii dla dziecka ale w mleku ludzkim pełnią także wieloaspektowe funkcje związane z ochroną przed infekcjami, odżywieniem mikrobiomu i jego kształtowaniem. Pełnią też funkcje regulacyjne i naprawcze.

• laktoza – to dwucukier obecny jedynie w mleku. Stanowi 90-95% węglowodanów w mleku matki. Dostarcza 40-45% wartości energetycznej mleka. Odpowiada za zaciąganie wody do mleka, bierze udział w absorpcji wapnia. Wspomaga kolonizację układu pokarmowego dziecka. Zwiększa wydzielanie katelicydyny, co wpływa na jej działanie przeciw patogenom oraz działanie wspierające dla mikrobiomu. Wbrew powszechnym przekonaniom w czasie jednego karmienia laktozy jest tyle samo na początku co na końcu karmienia. Jest ważna dla prawidłowego rozwoju układu nerwowego dziecka. Laktoza to jedyne źródło galaktozy a galaktoza jest krytycznie ważna dla rozwoju układu nerwowego Jest wolno rozbijana w układzie pokarmowym i dzięki temu zapewnione jest równomierne dostarczanie glukozy do organizmu. Jej komponenty wpływają na tworzenie się m.in. oligosacharydów, glikoprotein i glikolipidów. Wszystkie z oligosacharydów mleka ludzkiego zawierają w swojej strukturze centralnej rdzeń z laktozy. Wywiera ona efekt nawadniający w jelicie cienkim. Laktoza ma niższy indeks glikemiczny niższą słodycz i niższe działanie kariogenne w porównaniu do innych węglowodanów. Nie aktywuje układu nagrody w mózgu

• galaktoza – źródło galaktolipidów, niezbędna do procesów metabolicznych w komórce oraz do magazynowania energii. Szczególnie istotna dla procesów neurorozwojowych u małych dzieci w tym noworodków i niemowląt.
• fruktoza – ma ona niskie stężenie w mleku, niektóre badania pokazują że jej stężenie jest zależne od spożycia przez mamę.
• glikany
  • glikozaminoglikany (GAG) – długie polisacharydy, pełnią ważną rolę w sygnalizacji międzykomórkowej, w nawodnieniu komórek oraz ich różnicowaniu. Mają udział w procesach krzepnięcia krwi, gojeniu ran, tworzenia się naczyń krwionośnych oraz komórek nerwowych. Zapobiegają przywieraniu patogenów do ścian układu pokarmowego, stanowiąc tym samym element ochrony dziecka przed infekcjami. Mają ochronne działanie przeciwko wirusom cytomegalii i RSV.
    • siarczan chondroityny – działa silnie przeciwwirusowo i jest go stosunkowo dużo w porównaniu z innymi GAG. Ma potencjalne działanie zapobiegające NEC, działa odżywczo na ważne szczepy bakterii w układzie pokarmowym: Bacteroides. Zapobiega migracji patogenów w organizmie, reguluje działanie komórek odpornościowych i tucznych
    • siarczan heparanu – blokuje przywieranie patogenów do komórek układu pokarmowego, jest związany z ochroną przed infekcjami.
    • siarczan dermatanu
    • kwas hialuronowy – może działać przeciwko patogenom chorobotwórczym w błonie śluzowej jelita oraz dbać o ciągłość nabłonka jelita
    • heparyna – sprzyja gojeniu nabłonka. Zapobiega przyleganiu bakterii i wirusów do ścian układu pokarmowego. Ma działanie przeciwzapalne, przyspiesza gojenie się błony śluzowej i wspiera barierę jelitową.
  • oligosacharydy mleka ludzkiego (ponad 200) – są unikalnymi strukturami, które występują tylko w mleku człowieka. Stanowią trzeci ilościowo składnik pokarmu mamy. W mleku kobiecym znaleźć można kilkaset różnych oligosacharydów, w różnych ilościach i kompozycjach. Zbudowane są z pięciu cegiełek budulcowych: D-glukoza (Glc), D-galaktoza (Gal), N-acetyloglukozamina (GlcNAc), L-fukoza (Fuc), kwas sialowy (Neu5Ac). Te cegiełki łączą się przy pomocy wiązań chemicznych tworząc oligosacharydy. Wszystkie oligosacharydy mają rdzeń z laktozy.
    Matki mają w mleku różną kompozycję HMO co jest często określane jako „linie papilarne” mleka matki. Czasem zjawisko to porównywane jest do grup krwi (w przeciwieństwie do grup krwi mleko matki nie ma ograniczeń w kontekście dawstwa mleka). Odrębności te zależne są od różnic geograficznych, ekspozycji na patogeny, odżywiania mamy, leczenia, suplementacji i nie da się ich w pełni odtworzyć sztucznie. Niektóre badania pokazują że aktywność fizyczna mamy zwiększa wydzielanie HMO do mleka.
    Oligosacharydy nie są trawione w układzie pokarmowym i wykazują odporność na działanie enzymów. Jedynie niewielki procent ulega rozkładowi. Dlatego pełnią one kolosalną funkcję prebiotyczną czyli stanowią pożywienie dla dobrych bakterii układu pokarmowego dziecka i są odpowiedzialne za charakterystyczny kształt mikrobiomu ludzkiego. Dzięki ich wpływowi na bakterie z grupy Bifidobacterium pełnią ważną rolę w zapobieganiu infekcjom i kształtowaniu immunologicznej odpowiedzi organizmu.
    Mają działanie przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe i przeciwzapalne. Tworzą przynętę dla patogenów i wyłapują je zanim te zdążą przyczepić się do komórek układu pokarmowego i spowodować infekcje. Działają nie tylko w układzie pokarmowym a także w układzie moczowym i w układzie oddechowym. Badania pokazują, że mają znaczącą rolę w zapobieganiu NEC. Ich działanie może zapewniać korzyści wykraczające poza okres niemowlęctwa i dlatego są przedmiotem ciągłych badań.
    Około połowa HMO jest wydalana przez dziecko – oznacza to, że pełnią one role ochronne i immunomodulujące w układzie pokarmowym. Ok 1-5% HMO jest wchłaniana z układu pokarmowego. Pozostałe są metabolizowane przez bakterie.
    Biosynteza HMO ma miejsce w komórkach nabłonkowych gruczołu mlecznego w aparatach Golgiego.
    • 2′-FL – 2′-Fukozylolaktoza – HMO, którego w mleku matki jest najwięcej, zapobiega przywieraniu patogenów do ścian przewodu pokarmowego oraz różnicowaniu komórek patogenów. Wspiera namnażanie się dobrych szczepów Bifidobacterium
    • 3′-SL – 3′-Sialylolaktoza – wspiera rozwój poznawczy dziecka w okresie niemowlęctwa i rozwój językowy
    • 6′-SL – 6′-Sialylolaktoza – zapobiega przywieraniu patogenów do ścian komórkowych w układzie pokarmowym, wpływa na prawidłowy rozwój mózgu, wspomaga dojrzewanie układu pokarmowego
    • LNFP I – V – Lakto-N-fukopentoza I-V – pomagają zwalczać infekcję i wspierają prawidłowe wzrastanie, wywierają efekt odpornościowy w organizmie dziecka, wspierają w walce z wirusami.
    • LNnT – Lakto-N-neotetraoza – ma działanie prebiotyczne, zapobiega przywieraniu patogenów do komórek układu pokarmowego dziecka, ma działanie przeciwwirusowe i immunomodulujące, wpływa na metabolizm dziecka

Bibliografia:

1.Sun W, Tao L, Qian C, et al. Human milk oligosaccharides and the association with microbiota in colostrum: a pilot study. Arch Microbiol 2024;206(2):58; doi: 10.1007/s00203-023-03787-3.

2.Zhang M, Lu S, Chen Y, et al. Strategies for synthesizing human milk lacto-N-fucopentaoses oligosaccharides. Journal of Agriculture and Food Research 2023;14:100724; doi: 10.1016/j.jafr.2023.100724.

3.Somasundaram I, Kaingade P, Bhonde R. Stem Cell and Non-Stem Cell Components of Breast Milk. Springer Nature Singapore: Singapore; 2023.; doi: 10.1007/978-981-99-0647-5.

4.Şahin ÖN, Briana DD, Di Renzo GC, (eds). Breastfeeding and Metabolic Programming. Springer International Publishing: Cham; 2023.; doi: 10.1007/978-3-031-33278-4.

5.Rajhans P, Mainardi F, Austin S, et al. The Role of Human Milk Oligosaccharides in Myelination, Socio-Emotional and Language Development: Observational Data from Breast-Fed Infants in the United States of America. Nutrients 2023;15(21):4624; doi: 10.3390/nu15214624.

6.Okburan G, Kızıler S. Human milk oligosaccharides as prebiotics. Pediatrics & Neonatology 2023;64(3):231–238; doi: 10.1016/j.pedneo.2022.09.017.

7.Hu M, Miao M, Li K, et al. Human milk oligosaccharide lacto-N-tetraose: Physiological functions and synthesis methods. Carbohydrate Polymers 2023;316:121067; doi: 10.1016/j.carbpol.2023.121067.

8.Anonymous. Lactose intolerance: myths and facts. An update. Arch Argent Pediat 2022;120(1); doi: 10.5546/aap.2022.eng.59.

9.Sprenger N, Tytgat HLP, Binia A, et al. Biology of human milk oligosaccharides: From basic science to clinical evidence. J Human Nutrition Diet 2022;35(2):280–299; doi: 10.1111/jhn.12990.

10.Lawrence RA, Lawrence RM, Noble L, et al., (eds). Breastfeeding: A Guide for the Medical Profession. Ninth edition. Elsevier: Philadelphia, PA; 2022.

11.Kellman BP, Richelle A, Yang J-Y, et al. Elucidating Human Milk Oligosaccharide biosynthetic genes through network-based multi-omics integration. Nat Commun 2022;13(1):2455; doi: 10.1038/s41467-022-29867-4.

12.Francese R, Donalisio M, Rittà M, et al. Human milk glycosaminoglycans inhibit cytomegalovirus and respiratory syncytial virus infectivity by impairing cell binding. Pediatr Res 2022; doi: 10.1038/s41390-022-02091-y.

13.Cheema AS, Gridneva Z, Furst AJ, et al. Human Milk Oligosaccharides and Bacterial Profile Modulate Infant Body Composition during Exclusive Breastfeeding. IJMS 2022;23(5):2865; doi: 10.3390/ijms23052865.

14.Sudarma V, Hegar B, Hidayat A, et al. Human Milk Oligosaccharides as a Missing Piece in Combating Nutritional Issues during Exclusive Breastfeeding. Pediatr Gastroenterol Hepatol Nutr 2021;24(6):501; doi: 10.5223/pghn.2021.24.6.501.

15.Knowles TA, Hosfield BD, Pecoraro AR, et al. It’s all in the milk: chondroitin sulfate as potential preventative therapy for necrotizing enterocolitis. Pediatr Res 2021;89(6):1373–1379; doi: 10.1038/s41390-020-01125-7.

16.Cho S, Zhu Z, Li T, et al. Human milk 3’-Sialyllactose is positively associated with language development during infancy. The American Journal of Clinical Nutrition 2021;114(2):588–597; doi: 10.1093/ajcn/nqab103.

17.Chen J, Chen X, Ho CL. Recent Development of Probiotic Bifidobacteria for Treating Human Diseases. Front Bioeng Biotechnol 2021;9:770248; doi: 10.3389/fbioe.2021.770248.

18.Cheema AS, Stinson LF, Rea A, et al. Human Milk Lactose, Insulin, and Glucose Relative to Infant Body Composition during Exclusive Breastfeeding. Nutrients 2021;13(11):3724; doi: 10.3390/nu13113724.

19.Wiciński M, Sawicka E, Gębalski J, et al. Human Milk Oligosaccharides: Health Benefits, Potential Applications in Infant Formulas, and Pharmacology. Nutrients 2020;12(1):266; doi: 10.3390/nu12010266.

20.Volpi N, Maccari F, Galeotti F, et al. Human milk glycosaminoglycan composition from women of different countries: a pilot study. The Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicine 2020;33(12):2131–2133; doi: 10.1080/14767058.2018.1539309.

21.Thai JD, Gregory KE. Bioactive Factors in Human Breast Milk Attenuate Intestinal Inflammation during Early Life. Nutrients 2020;12(2):581; doi: 10.3390/nu12020581.

22.Nolan LS, Rimer JM, Good M. The Role of Human Milk Oligosaccharides and Probiotics on the Neonatal Microbiome and Risk of Necrotizing Enterocolitis: A Narrative Review. Nutrients 2020;12(10):3052; doi: 10.3390/nu12103052.

23.Lyons KE, Ryan CA, Dempsey EM, et al. Breast Milk, a Source of Beneficial Microbes and Associated Benefits for Infant Health. Nutrients 2020;12(4):1039; doi: 10.3390/nu12041039.

24.Hundshammer C, Minge O. In Love with Shaping You—Influential Factors on the Breast Milk Content of Human Milk Oligosaccharides and Their Decisive Roles for Neonatal Development. Nutrients 2020;12(11):3568; doi: 10.3390/nu12113568.

25.Burge K, Bergner E, Gunasekaran A, et al. The Role of Glycosaminoglycans in Protection from Neonatal Necrotizing Enterocolitis: A Narrative Review. Nutrients 2020;12(2):546; doi: 10.3390/nu12020546.

26.Berger PK, Plows JF, Demerath EW, et al. Carbohydrate composition in breast milk and its effect on infant health. Current Opinion in Clinical Nutrition & Metabolic Care 2020;23(4):277–281; doi: 10.1097/MCO.0000000000000658.

27.Berger PK, Plows JF, Jones RB, et al. Associations of maternal fructose and sugar-sweetened beverage and juice intake during lactation with infant neurodevelopmental outcomes at 24 months. The American Journal of Clinical Nutrition 2020;112(6):1516–1522; doi: 10.1093/ajcn/nqaa255.

28.Samuel TM, Binia A, De Castro CA, et al. Impact of maternal characteristics on human milk oligosaccharide composition over the first 4 months of lactation in a cohort of healthy European mothers. Sci Rep 2019;9(1):11767; doi: 10.1038/s41598-019-48337-4.

29.Ray C, Kerketta JA, Rao S, et al. Human Milk Oligosaccharides: The Journey Ahead. International Journal of Pediatrics 2019;2019:1–8; doi: 10.1155/2019/2390240.

30.Hegar B, Wibowo Y, Basrowi RW, et al. The Role of Two Human Milk Oligosaccharides, 2′-Fucosyllactose and Lacto-N-Neotetraose, in Infant Nutrition. Pediatr Gastroenterol Hepatol Nutr 2019;22(4):330; doi: 10.5223/pghn.2019.22.4.330.

31.Burge KY, Hannah L, Eckert JV, et al. The Protective Influence of Chondroitin Sulfate, a Component of Human Milk, on Intestinal Bacterial Invasion and Translocation. J Hum Lact 2019;35(3):538–549; doi: 10.1177/0890334419845338.

32.Wang C, Lang Y, Li Q, et al. Glycosaminoglycanomic profiling of human milk in different stages of lactation by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Food Chemistry 2018;258:231–236; doi: 10.1016/j.foodchem.2018.03.076.

33.Vandenplas Y, Berger B, Carnielli V, et al. Human Milk Oligosaccharides: 2′-Fucosyllactose (2′-FL) and Lacto-N-Neotetraose (LNnT) in Infant Formula. Nutrients 2018;10(9):1161; doi: 10.3390/nu10091161.

34.Triantis V, Bode L, Van Neerven RJJ. Immunological Effects of Human Milk Oligosaccharides. Front Pediatr 2018;6:190; doi: 10.3389/fped.2018.00190.

35.Kakulas F, Geddes D. 7 Human Milk: Bioactive Components and Their Effects on the Infant and Beyond. In: Breastfeeding and Breast Milk – from Biochemistry to Impact, (Ed, Family Larson- Rosenquist Foundation) Georg Thieme Verlag KG PubPub; 2018; doi: 10.21428/3d48c34a.de115c2a.

36.Garwolińska D, Namieśnik J, Kot-Wasik A, et al. Chemistry of Human Breast Milk—A Comprehensive Review of the Composition and Role of Milk Metabolites in Child Development. J Agric Food Chem 2018;66(45):11881–11896; doi: 10.1021/acs.jafc.8b04031.

37.Familie Larsson-Rosenquist Stiftung, (ed). Breastfeeding and Breast Milk – From Biochemistry to Impact: A Multidisciplinary Introduction. 1. Auflage. Georg Thieme Verlag: Stuttgart New York; 2018.

38.McGuire MK, Meehan CL, McGuire MA, et al. What’s normal? Oligosaccharide concentrations and profiles in milk produced by healthy women vary geographically ,. The American Journal of Clinical Nutrition 2017;105(5):1086–1100; doi: 10.3945/ajcn.116.139980.

39.Goran M, Martin A, Alderete T, et al. Fructose in Breast Milk Is Positively Associated with Infant Body Composition at 6 Months of Age. Nutrients 2017;9(2):146; doi: 10.3390/nu9020146.

40.Sharma D, Hanson LÅ, Korotkova M, et al. Human Milk. In: Mucosal Immunology Elsevier; 2015; pp. 2307–2341; doi: 10.1016/B978-0-12-415847-4.00117-8.

41.Andreas NJ, Kampmann B, Mehring Le-Doare K. Human breast milk: A review on its composition and bioactivity. Early Human Development 2015;91(11):629–635; doi: 10.1016/j.earlhumdev.2015.08.013.

42.Newburg DS, Grave G. Recent advances in human milk glycobiology. Pediatr Res 2014;75(5):675–679; doi: 10.1038/pr.2014.24.

43.Coppa GV, Gabrielli O, Bertino E, et al. Human milk glycosaminoglycans: the state of the art and future perspectives. Ital J Pediatr 2013;39(1):2; doi: 10.1186/1824-7288-39-2.

44.Greenwood M, Murciano-Martínez P, Berrington J, et al. Characterising glycosaminoglycans in human breastmilk and their potential role in infant health. Microb Cell n.d.;11:221–234; doi: 10.15698/mic2024.07.827.