Неонатология

Тази статия е част от изследователската тема

Човешкото мляко при хранене на недоносени деца: установени и обсъждани аспекти Вижте всички 26 статии

Редактиран от
Гуидо Е. Моро

Италианска асоциация на банките с дарено мляко (AIBLUD), Италия

Прегледан от
Улрих Х. Томе

Лайпцигски университет, Германия

Антони Гая

Fundació Banc Sang i Teixits de les Illes Balears, Испания

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

човешкото

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Преглед на СТАТИЯ

  • Департамент по педиатрия и Фондация Ларсон-Розенквист Център за майчинство и кърмачета за научни постижения (LRF MOMI CORE), Калифорнийски университет, Сан Диего, Ла Хола, Калифорния, САЩ

Недоносените бебета, които получават човешко мляко вместо адаптирано мляко, са 6- до 10 пъти по-малко склонни да развият некротизиращ ентероколит (NEC), едно от най-честите и опустошителни чревни разстройства, което засяга 5-10% от всички с много ниско тегло при раждане кърмачета. Комбинирани данни от инвитро модели на тъканна култура, in vivo предклинични проучвания върху животински модели, както и кохортни проучвания при майки и деца подкрепят хипотезата, че олигозахаридите в човешкото мляко (HMO), сложни захари, които са много в човешкото мляко, но не и в храните за кърмачета, допринасят за благоприятните ефекти от храненето с човешко мляко в намаляване на NEC. Почти 20-годишното пътуване за тестване на тази хипотеза взе интересен обрат по време на HMO in vivo тестване на ефикасността и изясняване на структурата, което предполага, че първоначалната хипотеза наистина може да е вярна и специфичните HMO намаляват риска от NEC, но основните механизми вероятно са различни от първоначално постулираните.

Некротизиращият ентероколит (NEC) е едно от най-честите и разрушителни чревни нарушения при недоносени бебета, но терапевтичните възможности са ограничени

Некротизиращият ентероколит (NEC) е едно от най-честите и опустошителни чревни разстройства при недоносени бебета [прегледано в (1)]. В Съединените щати и Канада средното разпространение на NEC при бебета с тегло при раждане между 500 и 1500 g е около 7%, но може да бъде много по-високо в някои отделения за интензивно лечение за новородени (NICU) (2–5). NEC е една от най-честите причини за стомашно-чревни хирургични спешни случаи сред новородените и също така е най-честата причина за смърт сред новородените, които се нуждаят от стомашно-чревна хирургия (6-8). Смъртността при пациенти с НЕК варира от 10 до 50% и се доближава до 100% при пациенти с най-тежката форма на заболяването (2). Оцелелите често са изправени пред дългосрочни неврологични усложнения (9). Общите годишни разходи за грижи за бебета с NEC само в САЩ се оценяват на между 500 милиона и 1 милиард долара (1, 10, 11).

Медицинските интервенции за лечение на НЕК са ограничени и обикновено включват декомпресия на червата, прекратяване на ентералното хранене и широкоспектърни интравенозни антибиотици [прегледани в (1, 12, 13)]. Хирургичните интервенции варират от поставяне на дренаж до резекция на болното черво, но след като се наложи операция, резултатът често е лош.

Бързото начало, фулминантната прогресия и ограничените възможности за лечение правят най-желателно да се предотврати NEC всички заедно, преди да удари. Превантивните подходи включват използването на ентерални антибиотици, прилагане на пре-, про- или синбиотици, растежни фактори, цитокини и глюкокортикоиди [прегледани в (1, 14, 15)]. Повечето от тези подходи обаче са противоречиви (16–18) или не са валидирани в предклинични или клинични проучвания.

Като цяло терапевтичните възможности за лечение или профилактика на NEC са силно ограничени. Спешно са необходими нови безопасни и ефективни NEC терапии, за да се отговори на клиничните нужди на недоносените деца, които страдат от това опустошително състояние.

Етиологията и патогенезата на NEC са сложни и отчасти недефинирани

Фигура 1. Диаграма на предложената патогенеза на NEC и потенциалните ползи от HMO. HMO, олигозахариди от човешко мляко; NEC, некротизиращ ентероколит; PAF, фактор, активиращ тромбоцитите; PNC, тромбоцитно-неутрофилни комплекси; ROS, реактивни видове кислород [модифициран след Hsueh et al. (19)].

Честотата на NEC е значително по-ниска при бебетата, хранени с човешко мляко, в сравнение с бебетата, хранени с адаптирано мляко

Няколко проучвания показват, че честотата на NEC е 6- до 10 пъти по-ниска при кърмачета, хранени с кърма, в сравнение с кърмачета (20–23). Не е ясно дали компонентите в храните за кърмачета задействат NEC, дали компонентите в кърмата предпазват от NEC или комбинацията от двете е отговорна за разликата в честотата на NEC между кърмачета и кърмачета. Въпреки това, значителен брой бебета все още развиват NEC, въпреки че получават изключително кърма и не са изложени на адаптирано мляко. Тези наблюдения противоречат на схващането, че компонентите в адаптираните храни за кърмачета задействат NEC и подкрепят идеята, че биоактивните компоненти в кърмата предпазват от NEC. Междуличностните вариации в състава на човешкото мляко могат да обяснят защо някои кърмачета все още развиват NEC, въпреки че получават кърма.

Олигозахаридите от човешко мляко (HMO) са третият най-обилен компонент на човешкото мляко. HMOs помагат за оформянето на микробиома на бебето в червата и могат да предотвратят свързаната с NEC дисбиоза

Човешкото мляко съдържа голямо количество сложни гликани (въглехидрати, захари), които не присъстват в храните за кърмачета [прегледано в (24-28)], което ни накара да предположим, че тези олигозахариди от човешкото мляко (HMO) поне отчасти допринасят за по-ниската честота на NEC при кърмачета, хранени с кърма. HMOs са третият най-разпространен компонент в кърмата (5–20 g/L), надминат само от концентрациите на лактоза (

70 g/L) и липиди (

HMO се абсорбират непокътнати, пречат на имунните взаимодействия между клетки и клетки и могат да намалят възпалението, свързано с NEC

HMOs не само присъстват в чревния лумен на бебето, те също се абсорбират, достигат до системната циркулация и се екскретират непокътнати с урината на бебето (32–35). По този начин, в допълнение към ефектите в чревния лумен, HMO също могат да повлияят на възпалителната каскада, участваща в патогенезата на NEC.

Смята се, че инфилтрацията и активирането на лигавичните неутрофили са ранни ключови събития в патогенезата на NEC. Неутрофилите първо се забавят от кръвния поток, преди да се прилепят към ендотелните клетки и да трансмигрират (Фигура 2А). Забавянето на неутрофилите, „търкалянето“ върху активирани ендотелни клетки, се медиира от адхезионните молекули от семейството на селектините (37). Селектините се свързват с детерминантите на въглехидратите, предимно Sialyl Lewis x (SLe x; NeuAcα2-3Galβ1-4 (Fucα1-3) GalNAc) (38), върху гликоконюгатни лиганди. Докато L-селектинът (CD62L) се експресира конститутивно върху левкоцитите, Р- и Е-селектините (CD62P и Е) се експресират върху тромбоцитите и ендотелните клетки и тяхната експресия се регулира от възпалителни цитокини като TNFα. Експресията на P-селектин се увеличава върху чревните ендотелни клетки при пациенти с NEC и силно корелира с инфилтрацията на неутрофили (39). P-селектиновите нокаутиращи мишки са защитени от PAF-индуцирана чревна некроза (40), което показва съществена роля на P-селектина в NEC патогенезата.

Фигура 2. Взаимодействия на клетки и клетки, медиирани от Selectin, и потенциална намеса в HMO. (А) Левкоцитите се забавят от кръвния поток, преди да се прилепят и най-накрая се трансмигрират към мястото на възпаление. Първоначалното търкаляне, първото взаимодействие между левкоцитите и активираните ендотелни клетки, се медиира от селектини (кутия). HMO (червени точки) служат като аналози на селектин лиганд, намаляват свързването на селектин лиганд и се смята, че намаляват подвижността и инфилтрацията на левкоцитите (модифициран след http://ley-leukocyte.liai.org). (Б) Активираните тромбоцити повишават експресията на P-селектин (CD62P), който се свързва с P-Selectin Glycoprotein Ligand-1 (PSGL-1) върху неутрофили, което установява образуването на тромбоцитно-неутрофилен комплекс (PNC) и предизвиква сигнална каскада с увеличаване на неутрофилни молекули на адхезия и производство на реактивни кислородни видове (ROS). Още веднъж, HMOs служат като аналози на селектин-лиганд, намаляват свързването на P-селектин-PSGL-1 и активиране на неутрофили [модифициран след Cerletti et al. (36)]. CD62E/P, E- или P-Selectin; CD62L, L-селектин; HMO, олигозахарид от човешко мляко; PSGL-1, P-Selectin Glycoprotein Ligand-1.

Активирането на неутрофили и производството на ROS водят до прогресиране на патогенезата на NEC. Тромбоцитно-неутрофилните комплекси (PNC) представляват силно активирана субпопулация от неутрофили, подготвени за адхезия и повишено производство на ROS. Образуването на PNC се увеличава след исхемия/реперфузия (41, 42), едно от ключовите събития в прогресията на NEC. Образуването на PNC се инициира от свързването на Р-селектин върху активирани тромбоцити към PSGL-1 върху неутрофили (Фигура 2В). Сигнализирането на PSGL-1 индуцира производството на ROS, както и експресията на адхезионни молекули CD11b/CD18, които улесняват свързването на неутрофилите с тромбоцитите и активираните ендотелни клетки (36). Блокирането на P-селектин с P-селектиново антитяло напълно инхибира увеличаването на производството на ROS и експресията на CD11b/CD18 (43), документирайки съществената роля на P-селектина в образуването на PNC.

Докато както инфилтрацията на неутрофили, така и активирането на неутрофили и производството на ROS изискват взаимодействия на селектин-лиганд, HMOs са показали, че носят детерминанти на SLex, което предполага, че те действат като разтворими аналози на лиганд на селектин (44). Всъщност ние бяхме първите, които предоставиха доказателства, че смес от сиалилирани HMO намалява медиираното от селектин неутрофилно търкаляне и адхезия инвитро (45), както и образуване на PNC и активиране на неутрофили ex vivo (46). На този етап обаче не беше ясно дали те са или не инвитро/ex vivo резултатите се превеждат в in vivo, инхибират ключови събития в патогенезата на NEC и намаляват или предотвратяват NEC.

In vivo Тестването на ефикасността в модел на новородени плъхове потвърждава, че HMO намаляват симптомите, подобни на NEC, и подобряват оцеляването

Моделът NEC при новородени плъхове първоначално е описан от Barlow и Santulli (47) и по-късно модифициран, както следва (48): Бременни плъхове Sprague-Dawley с време на бременност са били индуцирани в срок. Малките бяха незабавно извадени от язовира при раждането, за да се гарантира, че не получават мляко от плъхове, което също съдържа някои олигозахариди. Кученцата бяха рандомизирани в една от различните проучвателни групи. Някои малки бяха върнати на язовира, за да служат за контрол на храненето. Всички останали животни останаха отделени от язовира, настанени в контролиран от температурата и влажността инкубатор и два пъти дневно обезкосмени със специална формула за гризачи със или без HMOs, които бяха изолирани от обединеното човешко донорско мляко. Всички животни, хранени с язовири и обезценени, бяха изложени на 10 минути хипоксия три пъти дневно в модулна камера. Всички животни бяха умъртвени 96 h след раждането; червата им бяха събрани и инспектирани за наличие на груби некротични промени или NEC-характеристика Pneumatosis intestinalis. Секция от крайния илеум беше подготвена за H&E оцветяване и бе оценена сляпо на базата на морфологични промени, които включваха епителиално замърсяване, оток на вилите, инфилтрация на неутрофили, апоптоза на ентероцити на вили, хиперплазия на криптите и неправилно подредени ядра в епитела.

Интервенцията на HMO имаше огромен ефект в модела на NEC при новородени плъхове. Кученцата, които са получили HMO с тяхната формула, са имали значително по-висока степен на оцеляване в сравнение с техните котила, които не са получавали HMO (49). Червата им не бяха толкова тъмни и кървави с по-малко неравна некроза и по-малко данни за хеморагични черва, както и интрамурални газови кисти (Pneumatosis intestinalis). Тези макроскопски наблюдения бяха съобразени с микроскопска оценка на участъци на илеума, показвайки, че малките, които са получили HMO, са имали значително по-ниски резултати от патологията, отколкото техните съседи, които не са получили HMO. От този първи набор от експерименти стигнахме до заключението, че HMOs наистина намаляват NEC-подобни симптоми в модела на новородени плъхове и дори подобряват значително преживяемостта.

Специфичен HMO, Disialyllacto-N-Tetraose (DSLNT) е най-ефективен при намаляване на NEC при новородени плъхове, но основните механизми вероятно са различни от първоначално постулираните

Фигура 3. Дизиалил-лакто-N-тетраоза (DSLNT) (А) намалява NEC-подобни симптоми при новородени плъхове, но HMO не съдържа детерминанта на Sialyl Lewis X (SLe x) (Б). Sialyl Lewis X е подчертан като оранжев фон (син кръг, глюкоза; жълт кръг, галактоза; син квадрат, N-ацетилглюкозамин; червен триъгълник, фукоза; лилав диамант, сиалова киселина).

Въпреки че е известно, че HMO формират микробни общности (26–28, 31), остава предизвикателство да се установят преки причинно-следствени връзки. Има поне два различни сценария за свързване на DSLNT, микробиома и подобряване на симптомите, подобни на NEC: (1) DSLNT засяга микробиома, който след това засяга гостоприемника и подобрява симптомите, подобни на NEC, и (2) DSLNT засяга хоста и отговорът на гостоприемника води до подобряване на симптомите, подобни на NEC, а също и независимо, до промяна в микробиома.

В допълнение към влиянието върху микробиома и насочването към свързана с NEC дисбиоза, HMO могат също да променят отговора на епителната клетка на гостоприемника или имунната клетка на гостоприемника. Тези взаимодействия често са медиирани от рецептори и силно зависими от структурата, което би обяснило защо DSLNT е ефективен, но премахването на само една част от сиалова киселина от DSLNT прави HMO неефективен. Докато селектините изискват техните гликано-свързващи партньори да бъдат фукозилирани и DSLNT не е фукозилиран, други гликано-свързващи рецептори като галектини или сиглеци играят основна роля в улесняването и модулирането на имунните отговори и представляват потенциални DSLNT цели (53).

Оттогава изследвахме химическото пространство около DSLNT и тествахме in vivo ефикасност на хемоензимно синтезирани производни в модела на NEC за новородени плъхове (54–56). Интересното е, че HMO 2′-фукозилактозата (2′FL), която е структурно несвързана с DSLNT, налична в търговски мащаб и сега добавена към някаква терминова формула за кърмачета, имаше умерен ефект при NEC моделите на новородени плъхове и мишки 57), но не успя да подобри NEC в модел на прасенце (58). Досега DSLNT остава най-ефективният HMO или производно, което сме изследвали в контекста на NEC до момента.

Кохортни проучвания при майки и деца потвърждават, че DSLNT е свързан с по-нисък риск от NEC

Въпреки че данните, получени от теста за ефективност на HMO в модела на NEC за новородени плъхове, са обнадеждаващи, използването на предклинични модели на NEC при гризачи или прасенца е предизвикателство (59). Животните са изложени на доста изкуствени обиди като външна хипоксия и/или хипотермия. Като цяло, самото използване на животни се счита за основно ограничение поради междувидови различия в анатомията, физиологията и патофизиологията. Следователно, преминаването на потенциална терапевтична терапия като DSLNT от предклинични модели, които са противоречиви, до клинични лечебни изпитвания, които са предизвикателни и скъпи, идва с огромен риск от неуспех. За да намалим тази широка разлика между предклиничните модели и клиничните интервенционни проучвания, ние приложихме междинен подход и проведохме проспективно кохортно проучване с майки и техните бебета с много ниско тегло при раждане (VLBW), хранени предимно с човешко мляко (60). Изследването се основава на наблюдението, че някои от кърмачетата, които получават предимно кърма, все още развиват NEC. Не всички кърми обаче са равни. Всъщност има силни индивидуални различия в състава на HMO, което ни доведе до хипотезата, че човешкото мляко, хранено при кърмачета, които развиват NEC, съдържа по-малко DSLNT от човешкото мляко, хранено при бебета, които не развиват NEC.

Изследването е проведено в пет различни отделения за интензивно лечение за новородени в Северна Америка (САЩ и Канада), набрано е 200 майки и е анализиран съставът на HMO в човешкото мляко, хранено с техните VLBW бебета през първите 28 дни след раждането (60). След това сравнихме всеки от осемте идентифицирани случая на NEC с пет контроли и използвахме логистична регресия и обобщено уравнение за оценка, за да покажем, че концентрациите на DSLNT са значително по-ниски в почти всички проби от мляко във всичките осем случая на NEC в сравнение с контролите. Връзката между ниските концентрации на DSLNT в човешкото мляко и NEC беше много значима (стр Ключови думи: недоносено бебе, некротизиращ ентероколит, кърма, хранене на бебета, олигозахарид от човешко мляко

Цитиране: Bode L (2018) Олигозахариди от човешко мляко за предотвратяване на некротизиращ ентероколит: пътуване от инвитро и in vivo Модели за кохортни изследвания на майката и бебето. Отпред. Педиатър. 6: 385. doi: 10.3389/fped.2018.00385

Получено: 31 август 2018 г .; Приет: 21 ноември 2018 г .;
Публикувано: 04 декември 2018 г.

Guido Eugenio Moro, Associazione Italiana delle Banche del Latte Umano Donato (AIBLUD), Италия

Антони Гая, Fundació Banc Sang i Teixits de les Illes Balears, Испания
Улрих Херберт Томе, Лайпцигски университет, Германия