Wpływ białka na prawidłowy rozwój dziecka

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 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 makro- i 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. 

 

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.

 

 

Artykuł dostępny tutaj: