Wpływ karmienia naturalnego na rozwój odporności dziecka

Karmienie naturalne traktowane jest jako złoty standard w żywieniu niemowląt. Mleko kobiece, ze względu na swój unikalny skład ma pozytywny wpływ na rozwój fizyczny i psychiczny dziecka. W artykule przedstawiono informacje na temat wybranych składników mleka kobiecego, mających wpływ na kształtowanie odporności u dziecka.

Sposób żywienia dziecka w pierwszym okresie życia jest czynnikiem mającym istotny wpływ na jego rozwój fizyczny i psychiczny. Najwłaściwszym i najbardziej optymalnym sposobem żywienia noworodka i niemowlęcia jest karmienie piersią.

Światowa Organizacja Zdrowia, WHO (ang. World Health Organisation) rekomenduje pokarm matki jako wyłączny sposób żywienia niemowlęcia przez pierwsze 6 m.ż., a następnie, przy wprowadzeniu żywienia uzupełniającego, kontynuację karmienia co najmniej do 2. r.ż. dziecka.

Mleko matki jest pokarmem unikatowym pod względem składu i wartości odżywczych. Wśród dotychczas poznanych wyjątkowych efektów karmienia piersią wskazuje się pozytywny wpływ na układ sercowo-naczyniowy i układ pokarmowy. Mleko kobiecie wykazuje szerokie spektrum działania bakteriostatycznego, przeciwzapalnego, a ponadto stymuluje tolerancję i odpowiedź immunologiczną, przez co korzystnie wpływa na rozwój układu immunologicznego niemowlęcia. To wielokierunkowe działanie związane jest z obecnością szeregu związków o charakterze odżywczym i immunomodulującym [1].

Pokarm kobiecy jest substancją gatunkowo swoistą, bogatą we wszystkie niezbędne dla organizmu dziecka składniki odżywcze i mineralne. Ponadto, w mleku tym znaleźć można kilkaset związków bioaktywnych o bardzo szerokim spektrum działania. Większość z nich ma charakter białkowy – znaleźć można wśród nich m.in. hormony, enzymy, immunoglobuliny czy czynniki wzrostu. W ostatnich latach zidentyfikowano w mleku kobiecym także komórki macierzyste oraz postbiotyki – czyli bioaktywne substancje wytwarzane przez drobnoustroje lub powstające w wyniku rozpadu komórek bakteryjnych. Zmienność ilościowa i jakościowa mleka kobiecego zależna jest przede wszystkim od wieku dziecka i fazy karmienia, ale także takich czynników jak dieta, rasa czy środowisko geograficzne.

Układ immunologiczny noworodka nie jest w pełni rozwinięty. W pierwszych dniach życia jego organizm jest chroniony m.in. dzięki obecności w mleku matki bioaktywnych białek biorących udział w procesach obrony nieswoistej, do których zalicza się m.in. laktoferynę, lizozym oraz składniki układu dopełniacza, białka uczestniczące w odporności swoistej – immunoglobuliny – oraz białka uczestniczące w komunikacji między komórkami – cytokiny i czynniki wzrostu.

Większość białek obecnych w mleku kobiecym wykazuje zmiany w stężeniu w zależności od okresu laktacji i/lub tygodnia zakończenia ciąży [2]. Mleko produkowane przez matki, które urodziły przedwcześnie, jest jakościowo i ilościowo różne od mleka matek, które urodziły o czasie. Różnice te są najbardziej widoczne w początkowej fazie laktacji, kiedy produkowana jest siara i zazwyczaj zmniejszają się po kilku tygodniach, osiągając wartości typowe dla mleka dojrzałego.

Siara (colostrum), czyli mleko początkowe, jest jednym z najbogatszych źródeł składników o charakterze immunomodulującym. Wytwarzana jest w pierwszym etapie laktacji. Skład siary różni się od składu mleka dojrzałego większą zawartością białka, laktozy, sodu, potasu, witamin rozpuszczalnych w tłuszczach, minerałów, laktoferyny i immunoglobulin i mniejszą zawartością tłuszczu. Posiada właściwości przeciwbakteryjne i przeciwwirusowe. Ponadto, dzięki niej niemowlę może szybciej wydalić smółkę, a także dzięki siarze zostaje wytworzona warstwa ochronna w jałowym przewodzie pokarmowym noworodka.

Stężenie laktoferyny, biorącej udział w procesach obrony nieswoistej, jest znacząco niższe w siarze kobiet, które urodziły skrajnie przedwcześnie, w porównaniu do kobiet, które urodziły o czasie. W czwartym tygodniu laktacji stężenie jest już na porównywalnym poziomie w obu grupach. Z kolei w mleku matek, które urodziły przedwcześnie, znajduje się znacznie większe stężenie IgA – globuliny niż w mlekach matek rodzących o czasie [3].

Natomiast w siarze matek, które urodziły skrajnie przedwcześnie (poniżej 28 tygodnia ciąży) stężenie tych związków jest niższe niż w siarze kobiet, które urodziły w terminie [2]. sIgA (wydzielnicza immunoglobulina A), zaangażowana jest w ochronę błon śluzowych organizmu (układu pokarmowego, oddechowego i moczowo-płciowego). Blokuje adhezję patogenów do błon śluzowych utrudniając ich penetrację i kolonizację, jak również neutralizuje toksyny przez nie wytwarzane.

Po przedostaniu się do żołądka i jelit noworodka sIgA działa protekcyjnie na jelito, odpowiadając za  miejscową tolerancję na antygeny pokarmowe oraz selektywne wiązanie i unieczynianie szkodliwych bakterii chroniąc równocześnie wytwarzane przez organizm matki przeciwciała. Obecność wydzielniczej IgA w nabłonku jelit warunkuje powstanie miejscowej tolerancji na antygeny pokarmowe, dzięki czemu zmniejsza się ryzyko powstania uogólnionej odpowiedzi ze strony układu immunologicznego [1]. Wykazano, że sIgA skutecznie chroni przed zakażeniem enterotoksycznymi szczepami E. coli, będącymi główną przyczyną biegunek.

Ponadto badania dowodzą istotną rolę sIgA w przeciwdziałaniu infekcjom układu pokarmowego, oddechowego oraz ucha. Wskazują na zmniejszony odsetek zakażeń oraz epizodów biegunek u noworodków i niemowląt karmionych mlekiem matki w porównaniu do tych karmionych mlekiem zastępczym [4].

Ze wszystkich związków immunologicznie aktywnych siary, najważniejszą rolę w przeciwdziałaniu różnego rodzaju infekcjom odgrywa laktoferyna. Białko stanowiące jeden z najważniejszych elementów obrony przed bakteriami Gram-dodatnimi i Gram-ujemnymi, pasożytami, grzybami oraz wirusami otoczkowymi i bezotoczkowym [4]. Przeciwbakteryjne działanie laktoferyny związane jest m.in. z możliwością wiązania jonów żelaza, które jest wymagane do wzrostu niektórych bakterii i grzybów [5].

Ponadto, laktoferyna poprzez wiązanie się do fimbrialnych adhezyn bakterii uniemożliwia adhezję patogenów do nabłonkowych komórek jelita gospodarza. Właściwości bakteriostatyczne odnotowano wobec wielu szczepów drobnoustrojów [3], ale najwięcej doniesień wskazuje na skuteczność laktoferyny w hamowaniu namnażania gronkowca i bakterii E. coli.

Laktoferyna może również w sposób bezpośredni wpływać na układ odpornościowy gospodarza. Poprzez stymulację syntezy nieswoistych przeciwciał klas IgA i IgG w jelicie oraz aktywację limfocytów B, T oraz komórek NK w jelicie, śledzionie i krwi obwodowej działa przeciwzapalnie, przeciwnowotworowo, przeciwutleniająco. Laktoferyna stanowić może do 30% ogółu białek siary i 15-20% białek występujących w  mleku dojrzałego. Jej stężenie w siarze osiąga wartość 6-8 g/L, w następnych etapach laktacji ulega obniżeniu do 2-4 g/L [5].

Synergistyczne do laktoferyny działanie wykazują dwa inne, istotne składniki siary: lizozym i laktoperoksydaza.

Lizozym, podobnie jak laktoferyna, jest enzymem termostabilnym oraz niepodatnym na działanie kwasów i enzymów trawiennych, dzięki czemu dociera do dwunastnicy w niezmienionym stanie. Jest on glikoproteiną, która posiada zdolność hydrolizowania wiązań pomiędzy N-acetyloglukozaminą i kwasem N-acetylomuraminowym w obrębie peptydoglikanu większości bakterii Gram-dodatnich i niektórych Gram-ujemnych (z rodziny Enterobacteriaceae) [6]. Dzięki temu dochodzi do rozpadu komórki bakteryjnej, co uniemożliwia bakteriom dalszą inwazję w obrębie organizmu człowieka.

Stężenie lizozymu w ludzkim mleku jest przeciętnie 300 razy wyższe niż w mleku krowim, a jego wartość ulega wahaniom w zależności od etapu laktacji. W pierwszych tygodniach laktacji najwyższe stężenie jest w siarze (0,37 g/L). W kolejnych dniach laktacji stężenie lizozymu maleje, a około 28. dnia zaczyna rosnąć, osiągając w 57-84. dniu wartość 0,89 g/L. W mleku kobiet, które urodziły dziecko przed terminem, stężenie lizozymu osiąga wyższą wartość w porównaniu ze stężeniem lizozymu w siarze kobiet, które urodziły w terminie [3, 5].

Laktoperoksydaza jest enzymem, który w obecności nadtlenku wodoru katalizuje reakcję utlenienia tiocyjanków (SCN) do związków o właściwościach przeciwbakteryjnych. Szczególnie aktywne działanie bakteriostatyczne laktoperoksydaza wykazuje wobec paciorkowców [5]. Laktoperoksydaza i lizozym działają synergistycznie, ale efekty ich działania obserwowane są przede wszystkim w obecności laktoferyny.

Pomiędzy 3. a 5. dniem po porodzie rozpoczyna się produkcja mleka przejściowego, które zawiera więcej laktozy, tłuszczu, witamin rozpuszczalnych w wodzie aniżeli siara, mniej natomiast jest w nim immunoglobulin, białka oraz  witamin rozpuszczalnych w tłuszczach. Po 2 tygodniach laktacji pojawia się mleko dojrzałe, w którym zwiększa się zawartość laktozy i  tłuszczów. Obniżeniu ulega natomiast stężenie  białka – z 14-16g/l w siarze do 8-10g/l w mleku dojrzałym [2, 3, 4, 5, 7].

W mleku kobiecym, niezależnie od etapu laktacji, stale obecne są elementy komórkowe takie jak makrofagi, leukocyty, limfocyty, neutrofile i komórki nabłonka. Największa liczba elementów komórkowych w mleku kobiecym występuje zaraz po porodzie, stopniowo ich zawartość zmniejsza się w ciągu kolejnych dni. Ludzkie mleko zawiera ok. 1 x 10⁴-10⁵ leukocytów/ml. Większość z nich, to zdolne do fagocytozy makrofagi i neutrofile. Makrofagi oprócz tego, że poprzez fagocytozę niszczą patogeny bezpośrednio w jelitach dziecka, wytwarzają również lizozym oraz aktywują inne elementy układu immunologicznego. Neutrofile także mogą działać jak fagocyty, pochłaniając bakterie w przewodzie pokarmowym karmionego naturalnie dziecka [1].

W mleku matki znacznych ilościach występują także cytokiny. U noworodków i niemowląt ich produkcja jest obniżona, stąd tak duże znaczenie ma ich obecność w mleku. Cytokiny obecne w pokarmie kobiecym są odporne na działanie proteaz w przewodzie pokarmowym dziecka, zatem dziecko otrzymuje w pokarmie substancje aktywne biologicznie. Cytokiny mleka kobiecego mogą przekraczać barierę jelitową noworodka i w ten sposób modulować aktywność niedojrzałego układu odpornościowego. W mleku ludzkim wykazano obecność interleukiny: IL-1β, IL-2, -6, -8, -10, -12, -18, cytokin hematopoetycznych IFN-γ, TNF-α, TGF-β oraz czynników wzrostu, które mają wpływ na działanie układu hormonalnego, naczyniowego, nerwowego i pokarmowego noworodka [2].

Kobiece mleko zawiera także szereg związków o charakterze prebiotycznym. Są to oligosacharydy, odkryte w latach 90. XX wieku, specyficzne dla mleka ludzkiego. Tylko znikome ilości oligosacharydów znaleziono w mleku innych gatunków  ssaków. Oligosacharydy mleka kobiecego, HMO (ang. human milk oligosacharides) to grupa ponad 200 węglowodanów, które są  oporne na trawienie przez enzymy przewodu pokarmowego człowieka, ale są selektywnie metabolizowane przez florę bakteryjną jelita grubego.

Stężenie oligosacharydów w mleku kobiecym jest największe w siarze i wynosi 2,0-2,3g/100 ml. W mleku przejściowym i dojrzałym ich stężenie zmniejsza się i wynosi 1,2-1,4 g/100 ml. W wyniku ich fermentacji przez obecn w przewodzie pokarmowym  drobnoustroje, powstają krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (octowy, propionowy, masłowy). Kwasy te stanowią podstawowe źródło energii dla kolonocytów oraz nasilają wchłanianie wody i sodu dzięki czemu stymulują proliferację i różnicowanie się komórek błony śluzowej jelita.

Jedną z ważniejszych cech oligosacharydów mleka ludzkiego jest zdolność do wiązania się ze swoistymi receptorami na powierzchni komórek nabłonka jelitowego, co uniemożliwia adhezję patogenów bakteryjnych i wirusowych do tych receptorów.  Ponadto, powodują one obniżenie pH w świetle jelita, stwarzając niekorzystne warunki do rozwoju bakterii patogennych. Dotychczas działanie hamujące odnotowano w odniesieniu do drobnoustrojów z rodzaju Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus pneumoniae, Vibrio cholerae, a także norowirusów (NoV).

Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe wykazują również efekt bifidogenny ponieważ  sprzyjają rozwojowi bakterii z rodzaju Bifidobacterium.  W badaniach na modelach zwierzęcych wykazano, że oligosacharydy mogą stymulować odpowiedź typu Th1 i przez to wpływają na zmniejszenie stężenia IgE jak również modulują odpowiedź immunologiczną i hamują reakcję alergiczną poprzez supresje odpowiedzi immunologicznej Th2 [8].

Oligosacharydy mleka kobiecego są czynnikami pośrednio wpływającymi na kształtowanie mikroflory jelitowej niemowlęcia karmionego piersią. Dla kształtowania układu immunologicznego dziecka duże znaczenie ma także prawidłowy skład mikroflory jelitowej. Skład ten zależy od rodzaju porodu a także sposobu żywienia dziecka. Podawanie dziecku tuż po narodzinach siary sprzyja kształtowaniu się prawidłowej mikroflory jelitowej i odpowiedzi immunologicznej.

U dziecka karmionego piersią dominującą bakterią jest Gram-dodatnia, beztlenowa bakteria Bifidobacterium bifidum. W siarze oraz w mleku dojrzałym znajduje się specyficzny czynnik bifidogenny, nasilający wzrost bakterii Lactobacillus bifidus i Bifidobacterium bifidum. Dotychczas nie udało się go zidentyfikować w żadnym innym mleku zwierzęcym [1]. Ogranicza on implantację oraz utrzymywanie się w jelitach dziecka karmionego piersią innych bakterii, wspomagając w ten sposób prawidłową florę jelit.

Pokarm kobiecy stanowi dobre źródło probiotycznych bakterii z rodzaju Bifidobacterium oraz Lactobacillus (probiotyki), które kolonizując przewód pokarmowy noworodka, wywierają korzystny wpływ na jego zdrowie. Obecność w diecie wyselekcjonowanych bakterii mlekowych ma właściwości immunomodulujące, poprawiające perystaltykę jelit i przeciwdziałające występowaniu alergii [9, 10]. W wyniku aktywności drobnoustrojów lub rozpadu ich komórek, w mleku kobiecym obecne są postbiotyki, takie jak .enzymy, peptydy, kwasy tejchojowe, peptydoglikany, polisacharydy, kwasy organiczne, białka powierzchniowe komórek bakteryjnych.

Doniesienia naukowe wskazują, że postbiotyki wykazują aktywność immunomodulującą, przeciwdrobnoustrojową oraz przeciwzapalną, choć dokładny mechanizm ich korzystnego oddziaływania na zdrowie nie został jeszcze w pełni wyjaśniony [11].  Wśród szczepów o udokumentowanym działaniu probiotycznym, w mleku kobiecym występują np. Bifidobacterium longum, Bifidobacterium bifidum, Lactobacillus plantarum czy Lactobacillus reuteri. Przyjmuje się, że niemowlę karmione piersią otrzymuje dziennie w ten sposób około 10⁷-10⁸ drobnoustrojów.

W związku z rosnącym zapotrzebowaniem niemowlęcia na składniki odżywcze, z czasem zwiększa się ilość produkowanego mleka.
W mleku przejściowym i dojrzałym znajduje się już mniejsza ilość elementów komórkowych, natomiast dziecko posiada stałą ochronę w postaci immunokompetentnych komórek z organizmu matki [1].

Warto podkreślić, iż skład mleka kobiecego cechuje swoista zmienność, ale wysoka wartość odżywcza utrzymuje się przez cały okres laktacji. Naukowcy stwierdzili w mleku z drugiego roku laktacji istotny wzrost (P <0,05) stężenia białka ogólnego, laktoferyny, lizozymu, immunoglobuliny A, oligosacharydów i sodu, przy braku różnic w zawartości laktozy, tłuszczu, żelaza i potasu w porównaniu z mlekiem z pierwszych miesięcy laktacji [12]. Z uwagi na to, a także na wyjątkowe właściwości mleka kobiecego, warto dążyć do jak najdłuższego karmienia piersią, gdyż mleko matki stanowi najlepszy sposób żywienia w pierwszym okresie życia dziecka.

Autor:
Dr inż. Anna Kościej
Instytut Nauk o Zdrowiu
Małopolska Uczelnia Państwowa im Rtm. W. Pileckiego w Oświęcimiu

Źródła:

1. Kościej, Skotnicka – Graca U., Ozga I.: Rola wybranych czynników żywieniowych w kształtowaniu odporności dzieci Probl Hig Epidemiol 2017, 98(2): 110-117
2. Orczyk-Pawiłowicz M., Wesołowska A.: Różnice w biochemicznym składzie mlekamatek wcześniaków i noworodków urodzonych o czasie – aspekt żywieniowy i terapeutyczny. Standardy Medyczne/Pediatria, 2013. 10, 677-68
3. Kowalewska – Kantecka B.: Fundamentalne znaczenie karmienia piersią dla zdrowia i rozwoju dziecka. Pediatr Med Rodz, 2011. 7 (4), 420-426
4. Rak K., Bronkowska M. Immunologiczne znaczenie siary. Hygeia Public Health, 2014. 49(2), 249-254
5. Lis J., Orczyk-Pawiłowicz M., Kątnik-Prastowska I.: Białka mleka ludzkiego zaangażowane w procesy immunologiczne. Postepy Hig Med Dosw, 2013. 67, 529-547.
6. Zdrojewicz Z., Herman M., Sałamacha M., Starostecka E. Ludzkie mleko – fakty i mity. Pediatr Med Rodz, 2017. 13 (1), 11–2.
7. Brodowicz M., Trojanowska A.: Znaczenie karmienia naturalnego dla niemowląt i ich matek. Magazyn Pielęgniarki i Położnej, 2014. 6, 34–6.
8. Królak – Olejnik B., Orczyk – Pawiłowicz M.: Oligosacharydy w mleku kobiecym. Forum Pediatrii Praktycznej, 2019, 29.
9. Witkowska-Wirstlein R., Jurczyk M.: Czynniki determinujące kolonizację przewodu pokarmowego noworodka. Polski Przegląd Nauk o Zdrowiu, 2016. 3 (48), 285-289.
10. Kamińska-El-Hassan E., Mikulska A., Wójtowicz J., Witkowska-Zimny M.: Komponenty komórkowe mleka kobiecego. Post N Med., 2017. XXX(09), 493-49.
11. Albrecht P. Postbiotyki – co to takiego? Forum Pediatrii Praktycznej, 2019, 27.
12. Perrin M.T., Fogleman A.D., Newburg D.S., Allen J.C.: A longitudinal study of human milk composition in the second year postpartum: implications for human milk banking: Human milk composition in second year postpartum. Maternal & Child Nutrition, 2017.13(1),12239.