Charakterisierung des gastrointestinalen Metabolismus humaner Milch im in vitro Verdausystem - strukturelle Modifikation und Freisetzung von Mikro- und Makronährstoffen

• Antragsteller: Professor Dr. Jens Brockmeyer
• Fachliche Zuordnung: Lebensmittelchemie ; Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524798741

Stillen zeigt nachgewiesenermaßen signifikante positive Gesundheitseffekte, allerdings ist die komplexe Interaktion zwischen Muttermilch als erster Nahrung und dem Neugeborenen bisher nur unvollständig verstanden. Dies beinhaltet auch die Effekte der gastrointestinalen Verdauung auf die strukturelle Modifikation humaner Milch (hM) sowie die Abbaukinetik von Proteinen, Lipiden und Kohlenhydraten. Ein umfassenderes Verständnis der Zusammensetzung humaner Milch und mit der gastrointestinalen Verdauung, sowie eine Analyse der Veränderung der Zusammensetzung während der Stillphase ermöglicht auch neue Einblicke in die Vorgänge zur Etablierung des Metabolismus und des Immunsystems. Die biochemische Zusammensetzung von hM variiert signifikant während der Stillzeit. Ebenso unterscheidet sich hM nach einer Frühgeburt offenbar ebenfalls deutlich im Vergleich zur Zusammensetzung der hM nach einer nicht vorzeitigen Geburt. Bisher sind allerdings keine größeren Studien verfügbar, die die Unterschiede in Verdaubarkeit, Zusammensetzung, Abbau und Freisetzung der relevanten Nährstoffe und bioaktiven Substanzen humaner Milch umfassend in einem geeigneten Modellsystem untersucht haben. Diese Wissenslücke soll mit dem vorliegenden Projekt geschlossen werden, hierzu werden wir jeweils mindestens 30 Proben Erstmilch (Kolostrum) und reife Muttermilch nach Frühgeburt bzw. nach nicht vorzeitiger Geburt untersuchen. Die hM-Proben werden zunächst umfassend hinsichtlich der biochemischen Zusammensetzung und Mikrostruktur charakterisiert und anschließend in einem semi-dynamischen in vitro Modell der neonatalen Verdauuung verdaut. Das Modellsystem umfasst die orale, gastrische und intestinale Phase und berücksichtigt die Phasentrennung der gastrischen Phase sowie den dynamischen Transfer der Digesta in die intestinale Phase. Der gastrointestinale Metabolismus wird umfassend hinsichtlich Abbaukinetik, Nährstofffreisetzung und struktureller Modifikation untersucht. Hierzu nutzen wir verschiedene Ansätze der Proteomik, Lipidomik, Kohlenhydratanalytik und dem Monitoring bioaktiver Faktoren sowie eine eingehende bioinformatische und chemometrische Datananalyse. Hierdurch kann der Proteinabbau proteomweit sequenzaufgelöst und in Abhängigkeit der Verdauzeit in der gastrischen und intestinalen Phase charakterisiert werden. Der Abbau der komplexen Lipidfraktionen und Oligosaccharide wird ebenfalls zeitaufgelöst massenspektrometrisch analysiert. Wir erwarten durch diesen Ansatz umfassende und robuste Daten zur Modulation der hM-Zusammensetzung und zum Einfluss auf die Verdaubarkeit und Biozugänglichkeit von Nährstoffen. Darüber hinaus werden wir analog ausgewählte Säuglingsersatz- und Folgemilchprodukte in dem in vitro Verdaumodell untersuchen, um die oben genannten Parameter vergleichend mit hM zu charakterisieren. Basierend auf diesen grundlegenden Arbeiten können perspektivisch Empfehlungen zur Anpassung der genannten Ersatzprodukte der Säuglingsernährung entwickelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Polen
• Kooperationspartner: Professor Dr. Adam Macierzanka