آنچه دانشمندان در شیر مادر انسان یافتند

از مصرف قهوه تا تفاوت‌های ژنتیکی ارثی، محققان عوامل بیولوژیکی و رژیم غذایی پشت صدها تنوع مولکولی در شیر انسان را بررسی کردند.

*نکته مهم: bioRxiv گزارش‌های علمی مقدماتی را منتشر می‌کند که توسط همتایان مورد بررسی قرار نمی‌گیرند و بنابراین نباید به‌عنوان نتیجه‌گیری در نظر گرفته شوند، عملکرد بالینی/رفتار مرتبط با سلامتی را راهنمایی کنند، یا به عنوان اطلاعات ثابت تلقی شوند.

مطالعه: رژیم غذایی مادر و ژنتیک متابولوم شیر انسان را شکل می دهد. اعتبار تصویر: FaceStock/Shutterstock

در مطالعه اخیر منتشر شده در bioRxiv سرور پیش چاپ*، تیمی از محققان بررسی کردند که چگونه رژیم غذایی مادر، ژنتیک، ویژگی های بالینی و بیان ژن سلول های پستانی با تغییر در متابولوم شیر انسان مرتبط است.

پس زمینه

شیر انسان مواد مغذی و ترکیبات زیست فعالی را تامین می کند که از رشد نوزاد، رشد سیستم ایمنی و کلونیزاسیون میکروبی در 1000 روز اول زندگی حمایت می کند. رژیم غذایی مادر چه تاثیری بر ترکیب مولکولی شیر او دارد؟ تفاوت های ژنتیکی ارثی چه نقشی دارند؟

شیر انسان حاوی متابولیت های متعددی است که در تولید انرژی، متابولیسم لیپیدها و فرآیندهای مختلف سلولی نقش دارند. برخی از اجزا در غده پستانی سنتز می شوند، در حالی که برخی دیگر از گردش خون مادر وارد شیر می شوند.

تحقیقات قبلی ویژگی‌های مادر را با ترکیب شیر مرتبط کرده‌اند، اما سهم نسبی آن‌ها به طور کامل شناخته نشده است. تحقیقات بیشتری برای روشن شدن این ارتباط بین جمعیت‌ها و مراحل مختلف شیردهی مورد نیاز است.

در مورد تحقیق

محققان داده های مربوط به مادران و نوزادان مرتبط با رشد سالم را تجزیه و تحلیل کردند.شیر) مطالعه، یک مطالعه مشاهده ای شامل مادران سالم و نوزادان ترم از مینه سوتا و اوکلاهما، ایالات متحده است. این گروه شامل 349 شرکت‌کننده با نمونه‌های شیر انسان بود که تقریباً یک ماه پس از زایمان جمع‌آوری شد.

شرکت کنندگان قصد داشتند به طور انحصاری با شیر مادر تغذیه کنند و در دوران بارداری بدون عارضه توصیف شدند، اگرچه 15٪ دیابت بارداری داشتند. شیر دو ساعت پس از تغذیه نوزادان توسط شرکت کنندگان جمع آوری شد، سپس فرآوری شد و تا زمان تجزیه و تحلیل در دمای 80- درجه سانتی گراد نگهداری شد.

محققان 458 متابولیت را با استفاده از سه پلت فرم طیف سنجی جرمی تجزیه و تحلیل کردند: کروماتوگرافی گازی – طیف سنجی جرمی (GC-MSکروماتوگرافی مایع – طیف سنجی جرمی (LC-MS) و کروماتوگرافی مایع – طیف سنجی جرمی پشت سر هم (LC-MS/MS). سطوح درشت مغذی، هورمون و سیتوکین در شیر نیز مورد ارزیابی قرار گرفت.

دریافت رژیم غذایی مادر با استفاده از پرسشنامه تاریخچه رژیم غذایی (DHQ)، با داده های موجود برای 344 شرکت کننده. اسید ریبونوکلئیک سلول پستانی (RNAتوالی‌یابی، اندازه‌گیری بیان ژن را برای 299 شرکت‌کننده فراهم کرد، در حالی که داده‌های ژنتیکی از 197 شرکت‌کننده از تجزیه و تحلیل‌های ارتباطی در سطح ژنوم پشتیبانی کرد.

تجزیه و تحلیل های آماری شامل آزمون همبستگی، کمترین انقباض مطلق و عملگر انتخاب (کمند) رویکردهای رگرسیون و یادگیری ماشین برای شناسایی روابط بین ویژگی های رژیم غذایی، بیان ژن، انواع ژنتیکی و فراوانی متابولیت ها.

محققان همچنین ارتباط ژنتیکی متابولیت های شیر را با یافته های مطالعات پلاسما مقایسه کردند. مدل ها سهم نسبی ویژگی های رژیم غذایی، بالینی و ژنتیکی را تخمین می زنند.

نتایج تحقیق

محققان تنوع گسترده ای را در متابولیت های شیر انسان شناسایی کردند و آنها را در هفت ماژول از ترکیبات همزمان گروه بندی کردند. به طور کلی، ارتباط با سایر ویژگی های شیر قوی تر از ویژگی های مادر بود.

غلظت بالاتر آسیل کارنیتین، گروهی از استرهای اسیدهای چرب، با افزایش اینترلوکین 6 ارتباط دارد.IL-6) سطوح و گلوکز شیر را کاهش می دهد. این ترکیبات اسیدهای چرب را برای تولید انرژی به داخل میتوکندری منتقل می کنند.

رژیم غذایی مادر قوی ترین ارتباط را با متابولوم در میان ویژگی های مادر ارزیابی شده نشان داد. آسیل کارنیتین ها یک استثنا برای همبستگی عمدتا مثبت متابولیت رژیم غذایی بودند، که نشان می دهد ممکن است وضعیت متابولیک مادر را به جای انتقال مستقیم رژیم غذایی منعکس کند.

تجزیه و تحلیل رژیم غذایی 199 ویژگی غذایی را با 458 متابولیت مقایسه کرد و 1038 همبستگی معنی دار رژیم غذایی-متابولیت را شناسایی کرد. از این تعداد 920 نفر (88%) مثبت بودند.

مصرف قهوه و کافئین به شدت با اسید کوئینیک لاکتیک و اسید 1،3-دی متیلوریک مرتبط بود و ویژگی های رژیم غذایی 34 درصد از تغییرات اسید کوئینیک را توضیح می دهد. ویژگی های غذایی 12.5 درصد از تغییرات پرولین-بتایین را توضیح می دهد، متابولیت مرتبط با مصرف مرکبات.

مصرف بیشتر الکل با کاهش اسفنگوزین 1-فسفات در شیر مرتبط بود.S1P)، یک لیپید سیگنال دهنده که به طور بالقوه در رشد روده و عملکرد سیستم ایمنی نقش دارد. کیفیت کلی رژیم غذایی با استفاده از شاخص تغذیه سالم (دانشگاه)، به طور مثبت به ریبوفلاوین شیر و N-استیلورنیتین متصل می شود.

تجزیه و تحلیل بیان ژن، روابط بین متابولیت های موجود در شیر و بیان ژن در سلول های پستانی را شناسایی می کند. بیان بالاتر کینولینات فسفریبوزیل ترانسفراز (QPRT) با سطوح پایین تر کینولینیک اسید همراه بود که با نقش آنزیم در متابولیسم این ترکیب مطابقت داشت.

بیان بالاتر دیپپتیداز 1 (DPEP1) همچنین با سطوح پایین سیستئین گلیسین در شیر مرتبط بود. تجزیه و تحلیل متغیرهای ابزاری و کولوکالیزاسیون ژنتیکی از ارتباط دوم حمایت کردند، اما سهم فعالیت DPEP1 در بافت‌های دیگر نامشخص است.

مطالعات ارتباط ژنومی (GWAS) نه ارتباط ژنتیکی مهم متابولیت-منبع را نشان داد که آستانه کل مطالعه را برآورده کردند. دو ارتباط ژنتیکی قابل توجه شامل انواع نزدیک به PDE6A مرتبط با متابولیسم پورین و انواع نزدیک به GNE مرتبط با اسید N-acetylneuraminic آزاد، شکلی از اسید سیالیک است.

ارتباط GNE با محل صفت کمی بیان شیر (eQTL، نشان دهنده یک رابطه بالقوه خاص برای غده پستانی شیرده است.گونه مرتبط هیچ ارتباط واضحی با 19 الیگوساکارید شیر اندازه گیری شده در این مطالعه نشان نداد.مقایسه با مطالعات پلاسما، هر دو ارتباط ژنتیکی مشترک و بالقوه خاص شیر را شناسایی کرد.

در نهایت، مدل‌هایی که ویژگی‌های ژنتیکی، رژیم غذایی، بالینی و منتخب را از 183 شرکت‌کننده ترکیب می‌کردند، میانگین 2/13 درصد از تغییرات متابولیک را در میان 246 متابولیتی که پیش‌بینی‌کننده‌ها برای آن‌ها انتخاب شدند، توضیح دادند. ویژگی های رژیم غذایی بیشترین نسبت تغییرات توضیح داده شده را در 168 مدل (68٪) به خود اختصاص دادند.

یافته‌ها نشان می‌دهد که ترکیب شیر تأثیرات متعدد مادری را منعکس می‌کند و رژیم غذایی بزرگترین عامل در میان عوامل اندازه‌گیری شده است. این مدل‌ها تأثیر کلی ژنتیکی را تخمین نمی‌زنند و نویسندگان هشدار می‌دهند که عملکرد پیش‌بینی ممکن است بیش از حد برآورد شود.

نتیجه گیری

رژیم غذایی مادر بیشترین نسبت تغییرات توضیح داده شده را در بین فاکتورهای مادری اندازه گیری شده به خود اختصاص داد، اما تنوع ژنتیکی و بیولوژی غدد پستانی با متابولیت های خاص مرتبط بود. ارتباطاتی که شامل ترکیبات مشتق شده از قهوه، الگوهای غذایی و جایگاه ژنتیکی است، روابط پیچیده ای را که ترکیب شیر را شکل می دهد، نشان می دهد.

این یافته‌ها مبنایی برای بررسی اینکه آیا متابولیت‌های شیر می‌توانند به‌عنوان شاخص وضعیت تغذیه مادر عمل کنند یا بر رشد نوزاد تأثیر بگذارند، فراهم می‌کند. این مطالعه مشاهده ای بود و هیچ تاثیری بر سلامت نوزاد پیدا نکرد. همچنین شیر را تقریباً یک ماه پس از تولد ارزیابی کرد، به پرسشنامه‌های غذایی تکیه کرد و جمعیتی عمدتاً اروپایی و یک نمونه ژنتیکی نسبتاً کوچک را شامل شد.

*نکته مهم: bioRxiv گزارش‌های علمی مقدماتی را منتشر می‌کند که توسط همتایان مورد بررسی قرار نمی‌گیرند و بنابراین نباید به‌عنوان نتیجه‌گیری در نظر گرفته شوند، عملکرد بالینی/رفتار مرتبط با سلامتی را راهنمایی کنند، یا به عنوان اطلاعات ثابت تلقی شوند.