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早期营养对婴儿代谢的影响

六月 22, 2017




婴儿的代谢反应与环境相适应,尤其是饮食,影响其生长,身体成分和后期疾病风险[1]。与喂养普通婴儿配方奶粉相比,母乳喂养可以诱导不同的代谢和内分泌反应,并且与整个儿童和成年生活的生长、身体成分和疾病风险的差异相关。母乳喂养的儿童在学龄期超重和肥胖的患病率较低,其潜在的编程机制仍有待探索。近期发表的文献指出,基因表观遗传修饰影响不同的蛋白质和激素,如瘦素、胰岛素样生长因子(IGF)- 1和胰岛素。

    无论主要机制如何,由于代谢物(分子< 1,500 Da)是遗传和表观遗传决定因素,以及环境因素(包括食物)的下游产物,因此婴儿期饮食不同,代谢也会发生变化。代谢组学能够帮助我们理解,应对环境影响时代谢如何调节。不同蛋白质含量的婴儿配方奶粉的“编程效应”反映为代谢组分和代谢途径的不同。Martin等[2]发现,配方奶粉喂养的婴儿在蛋白质加工、脂肪及能量代谢标志物方面,与母乳喂养的婴儿不同。

      一项大型双盲、随机、临床试验,研究了普通高蛋白与低蛋白二段配方奶粉对婴儿新陈代谢的影响。在这项试验中,与低蛋白配方相比,高蛋白配方喂养的婴儿2岁及学龄期BMI更高[3]。6月龄时,与蛋白质摄入较低及母乳喂养的婴儿(参照组)相比,摄入较高蛋白质的婴儿血浆必需氨基酸浓度明显升高,包括支链氨基酸(BCAA)—异亮氨酸,亮氨酸以及BCAA的氧化产物—短链酰基肉碱[4]。回归模型显示,随着BCAA水平的增加,短链酰基肉碱仅增加至一个断点(图1)。

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图1 BCAA(a Ile,b Leu和c Val)与其相应的短链酰基肉碱之间的关系表明,婴儿BCAA代谢呈浓度依赖性饱和[4]

在此之后,相应的酰基肉碱不再随BCAA浓度的增加而增加。因此,当BCAA达到一定血浆水平后,似乎不再降解,表明婴儿BCAA的代谢出现饱和。当婴儿摄入超过BCAA代谢能力的蛋白含量时,上述代谢特点可能具有重要的生物学特性,同时通过BCAA可能显著增加不良反应风险。

正如既往研究所示[5],普通高蛋白配方喂养的研究组婴儿,BCAA水平的增加可导致胰岛素水平增加,同时可能影响脂肪酸的β氧化。高蛋白配方喂养的婴儿,长链酰基肉碱与游离肉碱的比率减少,表明β氧化的初始阶段较低。因此,高蛋白和BCAA的摄入可以抑制脂肪氧化,从而增加脂肪沉积和肥胖风险。

此外,蛋白质摄入也影响婴儿其它氨基酸的代谢。众所周知,芳香族氨基酸可促进胰岛素样生长因子-1(IGF-1)的分泌。而在接受高蛋白配方喂养的婴儿中,芳香族氨基酸的血浆浓度也会升高,可能与BCAA竞争性的细胞摄取机制有关。既往已报道过关于婴儿摄入高蛋白的其它代谢物可作为肥胖风险的代谢标志物,如几种单一种类的非酯化脂肪酸、有机酸、酰基肉碱和磷脂,但潜在的机制和途径需进一步探索。

 

参考文献:

  1. Koletzko B, Brands B, Chourdakis M, et al: The power of programming and the EarlyNutrition project: opportunities for health promotion by nutrition during the first thousand days of life and beyond. Ann Nutr Metab 2014;64:187–196.
  2. Martin FP, Moco S, Montoliu I, et al: Impact of breast-feeding and high- and lowprotein formula on the metabolism and growth of infants from overweight and obese mothers. Pediatr Res 2014;75:535–543.
  3. Weber M, Grote V, Closa-Monasterolo R, et al: Lower protein content in infant formula reduces BMI and obesity risk at school age: follow-up of a randomized trial. Am J Clin Nutr 2014;99:1041–1051.
  4. Kirchberg F, Harder U, Weber M, et al: Dietary protein intake affects amino acid and acylcarnitine metabolism in infants aged 6 months. J Clin Endocrinol Metab 2015;4;100:149–158.
  5. Socha P, Grote V, Gruszfeld D, et al: Milk protein intake, the metabolic-endocrine response, and growth in infancy: data from a randomized clinical trial. Am J Clin Nutr 2011;94:1776S–1784S