Wpływ białka na prawidłowy rozwój dziecka Prezentacja prof

Wpływ białka na prawidłowy rozwój dziecka
Prezentacja prof. Bertholda Koletzko na konferencji NNI w Portugalii, maj 2014 r.
Globalna epidemia otyłości
Odsetek ludzi otyłych na świecie gwałtownie wzrósł w ostatnich kilku dekadach.
Przyniosło to wzrost częstości występowania chorób z nią związanych, np. cukrzycy
typu 2. Otyłość i towarzyszące jej choroby mają negatywny wpływ nie tylko na jakość
i długość życia cierpiących na nie ludzi, są także obciążeniem finansowym dla
społeczeństwa i systemu opieki zdrowotnej. W Europie na cukrzycę choruje ok. 33
miliony ludzi, co w przypadku cukrzycy typu 2 kosztuje około 15 miliardów euro
rocznie, czyli 8% wydatków zdrowotnych na naszym kontynencie. W USA na
leczenie chorób związanych z otyłością wydaje się 17% wszystkich wydatków na
opiekę medyczną. Wczesna prewencja daje znaczenie większe szanse powodzenia
niż jej stosowanie w dorosłym życiu.
Pierwsze 1000 dni życia – krytyczne „okno” możliwości
Pierwsze 1000 dni od chwili poczęcia do wieku 2 lat stanowi okres najszybszego
wzrostu organizmu, kiedy następują procesy różnicowania i rozwoju komórek, tkanek
i organów. Podczas tego okresu pre- i postnatalnego organizm ludzki jest wciąż
bardzo plastyczny i zdolny do adaptacji, ale jednocześnie bardzo delikatny.
Różnice w sposobie odżywiania podczas tego okresu mogą programować rozwój,
metabolizm i zdrowie jednostki w przyszłości. Odżywianie w pierwszych 1000 dniach
życia może mieć długofalowy wpływ. Noworodki potrzebują trzy razy więcej energii
na kilogram masy ciała niż dorośli, wykazują też większe zapotrzebowanie na makroi mikroelementy, ponieważ nie posiadają zapasów składników odżywczych w
organizmie, co powoduje, że możliwości naturalnego równoważenia diety są
ograniczone.
Najnowsze badania wykazały, że ryzyko wystąpienia chorób niezakaźnych, takich,
jak otyłość, cukrzyca, nadciśnienie, choroby układu sercowo-naczyniowego, udar
mózgu są zdeterminowane nie tylko genetycznie i przez styl życia w wieku dorosłym,
ale także przez perinatalne programowanie metaboliczne.
Obecne badania nad wczesnym programowaniem metabolicznym w odniesieniu do
nadwagi i związanych z nią zaburzeń metabolicznych skupia się na trzech
hipotezach: hipoteza prenatalnego wpływu podaży energii, hipoteza błędnego doboru
i hipoteza przyspieszonego wzrostu postnatalnego.
Białko – kluczowy składnik wszystkich żywych organizmów
Białko jest kluczowym składnikiem funkcjonalnym potrzebnym do życia. Jest
zaangażowane w liczne procesy w organizmie, naprawę lub wymianę komórek i
tkanek, jest potrzebne do wzrostu organizmu. Szybkość wzrastania związana jest z
zapotrzebowaniem na białko. Dlatego właśnie niemowlęta potrzebują więcej białka
na kilogram masy ciała niż dorośli. W pierwszych miesiącach życia potrzebują one
ok. 3,5x więcej białka na kilogram masy ciała, niż dorośli. Choć szybkość wzrastania,
a co za tym idzie zapotrzebowanie na białko, szybko spadają w okresie 3 pierwszych
miesięcy życia, w wieku 4-6 miesięcy niemowlęta wciąż potrzebują ponad 60%
więcej a w wieku 6-12 lat ok. 40% więcej białka na kilogram masy ciała niż dorośli.
Białka są makromolekułami zbudowanymi z 20 alfa-aminokwasów, z których 8
uznaje się za niezbędne u dorosłych, a 12 u niemowląt. Dlatego nie tylko ilość ale
także jego jakość i profil aminokwasowy białka wchodzącego w skład diety są bardzo
ważne.
W przeszłości badania sposobu odżywiania dzieci skupiały się na problemie zbyt
małej podaży energii i białka oraz niskiej wartości biologicznej białka w okresie
rozszerzania diety i we wczesnym dzieciństwie. Jako że nawet niewielki niedobór
białka spowalnia wzrost i rozwój organizmu, preferowano dietę bogatą w białko.
Jednakże dziś większość dzieci na świecie otrzymuje wyższą podaż białka niż
faktyczne zapotrzebowanie. Dlatego rozpoczęto badania mające odpowiedzieć na
pytanie, czy nadmierna podaż białka może mieć niepożądane działanie.
Ta zmiana myślenia została zapoczątkowana pojawieniem się hipotezy głoszącej, iż
duża ilość spożywanego białka, większa niż realne zapotrzebowanie metaboliczne,
we wczesnym okresie życia może odgrywać rolę w zwiększeniu ryzyka późniejszego
wystąpienia otyłości.
Niemowlęta karmione naturalnie wykazują mniejsze ryzyko wystąpienia
otyłości w późniejszym życiu.
15 lat temu przeprowadziliśmy badanie mające na celu ocenę wpływu karmienia
naturalnego na ryzyko wystąpienia nadwagi lub otyłości. Badanie zostało
przeprowadzone w Bawarii i uczestniczyło w nim ponad 9000 dzieci w wieku
wczesnoszkolnym. Badanie wykazało, że dzieci karmione naturalnie były o 20%
mniej narażone na nadwagę i o 25% mniej narażone na otyłość od dzieci, które nie
były karmione mlekiem matki. Wykazaliśmy także następującą zależność: im dłużej
dziecko było karmione naturalnie, tym niższe miało ryzyko wystąpienia nadwagi lub
otyłości w wieku 5-6 lat.
To nowatorskie badanie zachęciło innych naukowców na całym świecie do
przeprowadzenia kilku innych badań i metaanaliz. Badania te potwierdziły fakt, iż
karmienie naturalne jest związane z redukcją ryzyka wystąpienia otyłości w dorosłym
życiu od 15% do ponad 20% w porównaniu z dziećmi, które nie były karmione
naturalnie. O ile taki pułap obniżenia ryzyka może mieć niewielkie znaczenie w
indywidualnym przypadku, o tyle czyni ogromną różnicę dla całej populacji ludzkiej i
może prowadzić do znacznych oszczędności.
Warto zauważyć, że efekt karmienia piersią zależy od długości jego trwania. W dużej
metaanalizie wykazano, że w całej populacji każdy kolejny miesiąc karmienia
naturalnego do 9 m..ż. dziecka obniżał ryzyko wystąpienia nadwagi o kolejne 4%.
Przeprowadzono także kilka badań oceniających wpływ karmienia naturalnego na
kompozycję ciała w porównaniu z karmieniem mlekiem modyfikowanym.
Metaanaliza, na którą złożyło się 11 badań wykazała, że w pierwszych miesiącach
życia niemowlęta karmione naturalnie miały większą zawartość tkanki tłuszczowej niż
te karmione mlekiem modyfikowanym. Jednak w wieku 12 miesięcy dzieci karmione
naturalnie miały średnio znacząco mniej tkanki tłuszczowej niż te karmione mlekiem
modyfikowanym.
Hipoteza wczesnej podaży białka
Kiedy zrozumiano, iż karmienie naturalne ma wpływ ochronny na występowanie
otyłości w późniejszym życiu, pojawiły się kolejne kwestie: wyjaśnienia mechanizmu
tego procesu oraz znalezienia rozwiązania dla dzieci nie karmionych piersią.
Sam sposób karmienia dziecka piersią, który również może mieć choćby częściowy
wpływ, nie może być skopiowany w przypadku karmienia mlekiem modyfikowanym.
Jednakże, jeśli ochronny wpływ jest związany ze składem mleka naturalnego, to
podobne korzyści można uzyskać również u dzieci karmionych mlekiem
modyfikowanym, jeśli dokonane zostaną odpowiednie modyfikacje w jego składzie.
Podaż energii na kilogram masy ciała u niemowląt karmionych mlekiem
modyfikowanym jest 10-18% wyższa niż u dzieci karmionych naturalnie w wieku 3-12
miesięcy. Dysproporcja w podaży białka na kilogram masy ciała jest jeszcze większa
– podaż ta jest o 55-80% wyższa u niemowląt karmionych konwencjonalnym
mlekiem modyfikowanym w porównaniu do niemowląt karmionych naturalnie.
W związku z tak dużą różnicą w ilości przyjmowanego białka noworodki karmione
mlekiem modyfikowanym wykazują szybszy przyrost masy i długości ciała niż dzieci
karmione naturalnie. Dzieci, które były karmione naturalnie przez 6 miesięcy ważą
ok. 400 gramów mniej a karmione przez 9 miesięcy o 600-650 g mniej w wieku 12
niż dzieci karmione mlekiem modyfikowanym.
Szybki przyrost masy ciała we wczesnym okresie życia jest czynnikiem ryzyka
późniejszego wystąpienia otyłości. Przyrost wagi w pierwszych dwóch latach życia
wynoszący więcej niż 0,67 standardowego odchylenia powyżej średniej zwiększa
ryzyko otyłości w późniejszym życiu o 2-3 razy. Hipoteza wczesnej podaży białka
zakłada, że spożycie białka w początkowym okresie życia może być czynnikiem
odpowiedzialnym za zwiększony przyrost masy ciała oraz otyłość u dzieci
karmionych mlekiem modyfikowanym. Podaż białka powyżej zapotrzebowania
organizmu zwiększa koncentrację aminokwasów uwalniających insulinę we krwi i
tkankach, zwiększając wydzielanie insuliny i insulinopodobnego czynnika wzrostu 1
(IGF-1). To z kolei powoduje przyrost masy ciała i aktywność adipogenną oraz
ryzyko wystąpienia otyłości i związanych z nią chorób (cukrzycy, nadciśnienia,
niedokrwiennej choroby serca i udaru mózgu) w późniejszym życiu.
Hipoteza wczesnej podaży białka jest zgodna z koncepcją pierwszych 1000 dni
życia, jako że moment wystąpienia podwyższonego spożycia białka w tym
krytycznym okresie – tzw. „okno” - jest kluczem do wczesnych modyfikacji funkcji
organizmu i ich długotrwałego wpływu na zdrowie. Sugerowane mechanizmy
wczesnego programowania metabolicznego to m.in. epigenetyczne zmiany
wywołane czynnikami środowiskowymi, które mogą wywołać trwałe modyfikacje
ekspresji genów. Jednym z najlepiej poznanych mechanizmów epigenetycznych jest
metyzacja DNA. Jest to często występujący sposób komunikacji epigenetycznej,
używany przez komórki do „włączania” lub „wyłączania” genów. DNA zawiera
kombinacje 4 nukleotydów, w tym cytozyny. Metylacja DNA odnosi się do dodawania
grupy metylowej (CH3) do nukleotydów cytozynowych DNA zmieniając możliwość ich
transkrypcji bez modyfikowania podstawowej sekwencji DNA
Ostatnio przeprowadzono badanie, które oceniało wpływ karmienia naturalnego na
metylację DNA genu leptyny (LEP), gen nie podlegający imprintingowi wpływający na
regulację apetytu i metabolizm tłuszczu. Pomiary metylacji DNA genu leptyny we krwi
dzieci w wieku 17 miesięcy pokazały, że metylacja genu LEP jest tym niższa, im
dłużej dziecko było karmione naturalnie. Było to także powiązane z koncentracją
leptyny w surowicy. Kolejne badania powinny wyjaśnić, czy karmienie naturalne i
towarzyszące mu obniżenie metylacji genu LEP jest mechanizmem epigenetycznym
leżącym u podstawy ochronnego oddziaływania karmienia naturalnego względem
otyłości.
Zawartość białka w mleku modyfikowanym i jego wpływ na rozwój niemowlęcia
i późniejsze ryzyko wystąpienia otyłości
W celu przetestowania hipotezy wczesnej podaży białka i stwierdzenia, czy
zawartość białka w mleku modyfikowanym rzeczywiście ma znaczenie,
przeprowadziliśmy badanie CHOP (ChildHood Obesity Project), w którym wzięło
udział ok. 1700 zdrowych noworodków z 5 europejskich krajów.
Dzieci były przez rok karmione mlekiem modyfikowanym z niską bądź zawartością
białka w ramach obowiązujących wytycznych UE, o takiej samej kaloryczności
(wyższa zawartość białka: 2.9 g/100 kcal i 4.4 g/100 kcal odpowiednio w mleku
początkowym i następnym; niższa zawartość białka: 1.77 g/100 kcal i 2.2 g/100 kcal
odpowiednio w mleku początkowym i następnym). Nierandomizowana grupa
referencyjna była karmiona wyłącznie naturalnie przez co najmniej 3 miesiące. Po
rozszerzeniu diety o posiłki dodatkowe różnice pomiędzy grupami w podaży białka
zmniejszyły się.
W grupie karmionej mlekiem modyfikowanym z niższą zawartością białka dzieci
miały niższy poziom aminokwasów i czynnika IGF-1 we krwi a także niższe stężenie
peptydu C w moczu niż dzieci z grupy karmionej mlekiem modyfikowanym z wyższą
zawartością białka.
Tabela 1. Zawartość w surowicy krwi czynnika IGF-1 wolnego, IGF-1 całkowitego
oraz zawartość peptydu C w moczu dzieci karmionych mlekiem modyfikowanym o
niskiej zawartości białka (LP) i wysokiej zawartości białka (HP) oraz dzieci
karmionych naturalnie (BF).
Grupy wykazały znaczące różnice w modelu wzrastania. Obie grupy karmione
mlekiem modyfikowanym miały wyższe BMI w wieku 12 miesięcy niż dzieci karmione
naturalnie, jednak różnica ta była znacznie mniejsza w grupie dzieci karmionej
mlekiem modyfikowanym z niską zawartością białka. W wieku 24 miesięcy dzieci z
grupy karmionych formułą z niską zawartością białka miały podobne wskaźniki BMI
do grupy karmionej naturalnie. Natomiast wskaźnik BMI dzieci z grupy karmionej
mlekiem modyfikowanym z wysoką zawartością białka pozostał znacząco wyższy.
Sześcioletnia kontynuacja badania wykazała, iż różnice w poziomie wskaźnika BMI
pomiędzy grupami wzrosły w wieku 6 lat. Dzieci z grupy o wysokiej podaży białka
miały nie tylko znacząco wyższe średnie BMI od dzieci z grupy o niskiej podaży
białka, ale również otyłość w tej grupie występowała znacznie częściej. Doprowadziło
to badających do wniosku, że zwiększone spożycie białka w pierwszym okresie życia
podwyższa ryzyko wystąpienia otyłości w późniejszym życiu 2,43x.
Wyniki tego badania pozwalają na postawienie wniosku, iż możliwa jest profilaktyka
nadwagi i otyłości występującej w wieku szkolnym u dzieci, które nie są karmione
naturalnie poprzez stosowanie mleka modyfikowanego z niską zawartością białka w
pierwszym roku życia. Jest to znacznie łatwiejszy sposób niż próby wprowadzania
zmian w stylu odżywiania się w późniejszym dzieciństwie.
Główne wnioski dla rodziców i opiekunów
 Karmienie naturalne powinno być chronione, wspierane i promowane z wielu
względów, m.in. z uwagi na profilaktykę nadwagi i otyłości
 U niemowląt, które nie są karmione naturalnie bądź są dokarmiane należy
stosować mleko modyfikowane ze zmniejszoną zawartością białka o wysokiej
jakości, co normalizuje wczesny przyrost masy ciała
 Mleko krowie dostarcza znacznie więcej białka niż mleko matki lub
nowoczesne mleko modyfikowane. Nie należy zatem podawać mleka
krowiego w pierwszym roku życia.
Ogólny wniosek jest bardzo pozytywny – unikalna okazja nadarzająca się w
pierwszych 1000 dni życia może zostać wykorzystana w celu zapobieżenia
wystąpieniu w późniejszym życiu poważnych chorób, których leczenie jest trudne i
uciążliwe, jak np. choroby układu krążenia i cukrzyca.