Pij mleko, będziesz wielki! – głosi hasło reklamy społecznej. Akcja ta ma uświadomić dzieciom i rodzicom, jak ważne dla rozwijającego się dziecka jest picie mleka, źródła łatwo przyswajalnego dla organizmu wapnia. Hasło tej popularnej reklamówki pasuje również do przedmiotu moich zainteresowań i mam nadzieję, że po lekturze tego artykułu spojrzycie na nie z innej strony.

Spożywanie mleka (głównie krowiego) oraz produktów mlecznych wspomaga rozwój układu kostnego intensywnie rosnących dzieci, jednak to mleko matki, pierwszy pokarm nowo narodzonego dziecka, warunkuje zdrowie noworodka oraz jego prawidłowy rozwój w kolejnych latach. Liczne badania potwierdziły, że karmienie naturalne zmniejsza ryzyko występowania biegunek u noworodków, zwiększa odporność maluszka na schorzenia przewodu pokarmowego oraz infekcje dróg oddechowych. Zaobserwowano również spadek ryzyka nadwagi i otyłości u tych dzieci w wieku przedszkolnym, które przez co najmniej 5 miesięcy po urodzeniu karmione były mlekiem matki. Zmora naszych czasów – alergie, w tym alergie pokarmowe, również częściej omijają maluchy karmione w sposób naturalny. Jakby powodów do karmienia piersią było mało, dodam jeszcze, że karmienie naturalne wpływa stymulująco na rozwój funkcji poznawczych dziecka i jego inteligencję!

Umacnianie foRtecy

Tajemnica matczynego mleka tkwi w jego zawartości. Oprócz składników odżywczych – takich jak laktoza – główne źródło energii, tłuszcze i białka – w mleku kobiecym zidentyfikowano około 500 składników pełniących funkcję związków biologicznie czynnych. Należą do nich przeciwciała, głównie immunoglobuliny klasy A, enzymy, a także substancje wspomagające wzrost i dojrzewanie przewodu pokarmowego, takie jak: czynniki wzrostu, hormony oraz bioaktywne peptydy. Skład mleka kobiecego nie jest stały. Zmienia się on w czasie trwania laktacji, w ciągu doby, a nawet pojedynczego karmienia, dostosowując się do indywidualnych potrzeb noworodka. Mleko produkowane przez gruczoł mlekowy w ciągu pierwszych 3−4 dni po urodzenia dziecka charakteryzuje się wyższą zawartością przeciwciał i białek oraz mniejszą zawartością tłuszczów w stosunku do mleka produkowanego w kolejnych dniach trwania laktacji. Mleko to nazywane jest siarą. Bioaktywne czynniki obecne w siarze i mleku pochodzą bądź to z krwi obwodowej matki, bądź też są produkowane de novo w jej gruczole mlekowym.

Z chwilą przyjścia na świat organizm noworodka poddany zostaje niełatwej próbie. Do tej pory chroniony przez wody płodowe i odżywiany przez łożysko, musi się błyskawicznie przystosować do życia poza organizmem matki. Od tej pory to przewód pokarmowy młodego organizmu będzie odpowiedzialny za pobieranie, trawienie i wchłanianie pokarmu niezbędnego do dalszego rozwoju. Badania pokazały, że bioaktywne substancje siary i mleka w istotny sposób regulują wzrost, dojrzewanie i adaptację przewodu pokarmowego. Bo przewód pokarmowy noworodka jest jak dom w stanie surowym (czytam na jednym z portali internetowych poświęconych zaletom karmienia piersią) i potrzeba jeszcze wielu materiałów wykończeniowych, aby się stał prawdziwą fortecą, która oprze się każdemu niebezpieczeństwu. Wysiłki badaczy idą w kierunku poznania tej skomplikowanej budowli, jaką jest dynamicznie rozwijający się układ pokarmowy noworodka oraz zidentyfikowania czynników wpływających na jego funkcjonowanie.

Ze względu na dobroczynne działanie siary i mleka w przewodzie pokarmowym noworodków ludzi i zwierząt próbuje się znaleźć czynnik lub grupę czynników występujących naturalnie w siarze i mleku, które wpływają na wzrost i dojrzewanie przewodu pokarmowego malucha. Czynniki te w przyszłości mogłyby zostać wprowadzone do preparatów mlekozastępczych, aby wspomagać rozwój przewodu pokarmowego noworodków karmionych w ten sposób (np. wtedy, gdy matka traci pokarm lub jest ciężko chora). Wyodrębnienie związków o potwierdzonych właściwościach stymulujących rozwój przewodu pokarmowego dałoby też szansę na prawidłowy rozwój wcześniakom, które bardzo często rodzą się z niewystarczająco rozwiniętym przewodem pokarmowym. Konsekwencji nie w pełni dojrzałego przewodu pokarmowego może być wiele: od bolesnych dla maluszka kolek jelitowych, które skutecznie spędzają sen z powiek zatroskanym rodzicom, do przypadków martwiczego zapalenia jelit czy tzw. zespołu krótkiego jelita.

Świnie jak ludzie

I tu zaczyna się moja przygoda. Jeszcze na studiach, w ramach pracy magisterskiej, dołączyłam do zespołu badawczego zajmującego się problematyką rozwoju przewodu pokarmowego u nowo narodzonych zwierząt oraz roli biologicznie aktywnych peptydów siary i mleka w tym procesie. Przedmiotem tych badań są nowo narodzone prosięta. Pamiętam swoje zaskoczenie, kiedy koledzy po raz pierwszy pokazali mi takie „małe świnki”. Dzisiaj już wiem, że świnia jest bardzo dobrym modelem do badań doświadczalnych przewodu pokarmowego. Małe prosię, ze względu na szereg podobieństw w budowie i fizjologii przewodu pokarmowego w stosunku do przewodu noworodka ludzkiego, jest najlepszym, a zarazem jedynym modelem do badań procesów zachodzących w przewodzie pokarmowym nowo narodzonego dziecka.

Wykorzystując prosięta, porównuje się karmienie naturalne (siarą i mlekiem matki) z karmieniem sztucznym (podawaniem preparatu mlekozastępczego). Prowadzi się również badania, w których podawany preparat uzupełnia się o dany czynnik – np. badany peptyd. O właściwe karmienie prosiąt w warunkach laboratoryjnych dba tzw. sztuczna maciora. Jest to urządzenie, które zadaje prosiętom preparat mlekozastępczy w równych porcjach i o wyznaczonym czasie. To jedyny tego typu system dostępny w Polsce.

Od kilku lat przedmiotem zainteresowań naszego zespołu jest określenie wpływu leptyny i greliny na rozwój przewodu pokarmowego we wczesnym okresie postnatalnym. Leptyna i grelina to hormony peptydowe. Z ich odkryciem wiązano duże nadzieje na znalezienie skutecznej terapii w walce z otyłością, jako że oba hormony odpowiedzialne są za regulację gospodarki energetycznej organizmu. Najprościej rzecz ujmując, leptyna odpowiada za hamowanie łaknienia i zwiększanie wydatku energetycznego, podczas gdy grelina powoduje zwiększenie przyjmowania pokarmu i wzrost masy ciała. Oba hormony charakteryzuje szerokie spektrum aktywności biologicznej w organizmie, jednak dla nas przesłankami do podjęcia badań były następujące obserwacje: obecność receptorów leptyny oraz greliny w przewodzie pokarmowym (żołądek, trzustka, wątroba, jelito), produkcja obu hormonów przez łożysko oraz znaczące ilości leptyny i greliny w siarze i mleku ssaków (w tym w mleku kobiecym). Obserwacje te bowiem świadczą o zaangażowaniu leptyny oraz greliny w rozwój przewodu pokarmowego.

Prowadzone przeze mnie badania polegają na określeniu wpływu podania egzogennej leptyny oraz greliny na przebudowę błony śluzowej jelita cienkiego u nowo narodzonych prosiąt. Tu jeszcze raz powrócę do przytoczonego wcześniej porównania budowlanego. Jak na wytrzymałość i trwałość domu wpływają materiały, z których został wykonany, tak funkcjonowanie przewodu pokarmowego zależy od sprawności wszystkich jego narządów (żołądka, trzustki, wątroby, jelit). W ciągu pierwszych godzin życia noworodka to właśnie w jelicie, a dokładniej w błonie śluzowej, zachodzą najbardziej dynamiczne zmiany, bo chociaż przed urodzeniem jelito cienkie jest już wykształcone pod względem anatomicznym, to dopiero siara, jako pierwszy pokarm w życiu noworodka, pobudza je do prawidłowego funkcjonowania. Przysłowiową cegiełką, która buduje jelita, są komórki absorpcyjne zwane enterocytami. Enterocyty tworzą nabłonek jednowarstwowy, który jest częścią błony śluzowej wyściełającej jelito od wewnątrz. Wytworami błony śluzowej są kosmki i krypty jelitowe (fot. 1). Istnienie kosmków i krypt jelitowych zwiększa powierzchnię wchłaniania jelita ok. 20−krotnie.

z krypty na szczyt

Enterocyty nabłonka jelita cienkiego podlegają cyklicznej wymianie. Średnio co 3 dni następuje całkowita wymiana populacji starych enterocytów na nowe. Droga życiowa enterocytu rozpoczyna się w krypcie jelitowej (fot. 2), gdzie w części dennej występuje strefa dzielenia się komórek (krypty to jedno z niewielu miejsc w organizmie, gdzie komórki dzielą się przez całe życie). Następnie, w miarę zbliżania się do kosmka, enterocyty różnicują się we w pełni funkcjonalne komórki absorpcyjne, aby po dotarciu na szczyt kosmka, na skutek włączenia programowanej, fizjologicznej śmierci komórek zwanej apoptozą, ulec samozniszczeniu (fot. 3). Intensywność podziałów komórek nabłonka, tempo migracji komórek nabłonka w kierunku szczytu kosmka i w końcu ich śmierć na szczycie kosmków – wszystkie te procesy muszą być precyzyjnie kontrolowane, gdyż przekładają się na prawidłowe funkcjonowanie jelita, a w konsekwencji całego przewodu pokarmowego.

Czynniki wzrostu, hormony, jak również czynniki żywieniowe czy patogeny, mogą w istotny sposób wpływać na przebieg i intensywność tych procesów. Aby móc obserwować te zależności, pobieram od zwierząt fragmenty jelita cienkiego oraz zeskrobiny błony śluzowej. Fragmenty jelita poddaję procesowi utrwalenia, a następnie zatapiam je w bloczkach parafinowych (w ten sposób zabezpieczam cenny materiał nawet na kilka lat). Zeskrobiny błony śluzowej natomiast są przechowywane w temperaturze −80oC. Na tak przygotowanym materiale wykonuję analizy z wykorzystaniem immunohistochemii (preparaty mikroskopowe) oraz immunodetekcji białek w żelu poliakrylamidowym, powszechnie określanej jako Western Blotting (zeskrobiny błony śluzowej). Metody te są oparte na zdolności przeciwciał do specyficznego wiązania się z określonymi antygenami. W moim przypadku antygenami są badane białka cyklu komórkowego oraz białka szlaku apoptotycznego. W stosowanych przeze mnie technikach połączenie przeciwciała z antygenem skutkuje pojawieniem się barwnego produktu obserwowanego na membranie nitrocelulozowej (Western Blotting), w postaci charakterystycznych prążków, lub przy użyciu mikroskopu konfokalnego (technika immunohistochemiczna z wykorzystaniem barwników fluorescencyjnych). Zastosowanie mikroskopii konfokalnej (opartej na punktowym laserowym źródle światła) pozwala na jednoczesne obserwowanie kilku badanych białek, jak również poznanie ich lokalizacji w komórce (analiza 3D). Dodatkowo otrzymujemy obraz o wysokiej rozdzielczości i dużym kontraście. Z kolei przy użyciu mikroskopu świetlnego oraz programu do analizy obrazu wykonywane są analizy morfometryczne, tzn. mierzone są m.in. długość kosmków jelitowych i głębokość krypt.

Badania naszego zespołu pokazały, że karmienie w sposób sztuczny opóźnia dojrzewanie przewodu pokarmowego w stosunku do grupy prosiąt karmionych w sposób naturalny. Obserwowane spowolnienie procesu przebudowy błony śluzowej jelita cienkiego w tej grupie doświadczalnej dodatkowo potwierdza tę obserwację. Efekt ten mogą tłumaczyć analizy składu komercyjnie dostępnych preparatów mlekozastępczych, zarówno tych stosowanych w żywieniu niemowląt, jak i tych, wykorzystywanych do odchowu prosiąt. Dane te wskazują na znikome ilości bioaktywnych czynników w tych preparatach. Doświadczenia przeprowadzone na prosiętach wykazały, że podawanie leptyny zwierzętom karmionym preparatem mlekozastępczym przyspiesza wzrost i dojrzewanie przewodu pokarmowego. Doświadczenia z wykorzystaniem greliny wykazały jej wpływ na przebudowę błony śluzowej jelita cienkiego, jednakże sformułowanie funkcji greliny w procesie rozwoju i dojrzewania przewodu pokarmowego wymaga dalszych badań.

Wierzę, że niedługo uda się znaleźć wszystkie czynniki odpowiedzialne za dobroczynne działanie siary i mleka. Poznamy ich aktywność biologiczną, a także często skomplikowane mechanizmy wzajemnych powiązań. Zachęcam wszystkie przyszłe mamy do karmienia piersią, bo mleko matki to, jak dotąd, jedyny pokarm zapewniający prawidłowy rozwój noworodka.