Co powinieneś wiedzieć o białku w żywieniu dziecka

odzwierciedlenie we współczesnej epidemii otyłości.

Jedną z teorii wyjaśniających, dlaczego sposób odżywiania we wczesnym dzieciństwie „programuje” późniejszą otyłość i choroby współistniejące, jest hipoteza tzw. przyspieszonego wzrostu, według której szybsze przybieranie na wadze w okresie niemowlęctwa zwiększa ryzyko wystąpienia nadwagi w późniejszym wieku i sprzyja wyższej zawartości tkanki tłuszczowej w organizmie ^{1, 5} .

Szybkie tempo wzrastania (jeden ze wzorców wzrastania obserwowanych w okresie wczesnego dzieciństwa) może być kluczem do zrozumienia związku między karmieniem niemowląt a odległym ryzykiem chorób ⁶ . Przeglądy systematyczne badań pokazują m.in., że karmienie piersią w porównaniu z karmieniem mieszanką wiąże się ze zmniejszeniem ryzyka otyłości w późniejszym wieku ⁷ .

Sposób karmienia determinuje tempo przyrostu masy ciała

Dewey i wsp. jako jedni z pierwszych zauważyli, że u niemowląt w wieku 5 miesięcy, które były karmione piersią, osoczowe stężenia insuliny i aminokwasów stymulujących wydzielanie insuliny były mniejsze niż u dzieci otrzymujących mieszankę ⁸ .

Podobne wyniki uzyskali Socha i wsp. w odniesieniu do 6-miesięcznych niemowląt obserwowanych w ramach projektu Childhood Obesity Project (CHOP) ⁹ . Do wieloośrodkowego (przeprowadzonego w Belgii, Niemczech, Włoszech, Polsce i Hiszpanii) badania klinicznego z randomizacją zakwalifikowano 1678 zdrowych, urodzonych o czasie niemowląt, o urodzeniowej masie ciała odpowiedniej dla wieku ciążowego ¹⁰ . Dzieci, których rodziny zdecydowały się na karmienie mieszanką przed przystąpieniem do badania, zostały losowo przydzielone do grupy otrzymującej w pierwszym roku życia standardową mieszankę dla niemowląt o zawartości białka podobnej do większości preparatów oferowanych w tym okresie (HP – high protein: mieszanka początkowa 3,0 g białka/100 kcal, następna 4,5 g białka/100 kcal) lub do grupy karmionej mieszanką o zmniejszonej zawartości białka (LP – low protein: mieszanka początkowa 1,8 g białka/100 kcal, następna 3,0 g białka/100 kcal). Porównywane preparaty miały jednakową gęstość energetyczną. Grupę porównawczą stanowiły dzieci karmione piersią.

Stężenie w surowicy aminokwasów o rozgałęzionych łańcuchach w grupie LP było niższe niż w grupie HP, podobnie jak stężenie insulinopodobnego czynnika wzrostu typu 1 (IGF1 – insulin-like growth factor 1). Poziom wspomnianych aminokwasów, IGF1 (oraz peptydu C i mocznika) był znacząco wyższy w obu grupach w porównaniu z dziećmi karmionymi piersią. Stężenie IGF1 korelowało z przyrostem masy ciała w pierwszym półroczu. Autorzy sugerują, że większe spożycie białka w tym wieku stymuluje oś IGF1 i uwalnianie insuliny. IGF1 jest jednym z głównych czynników regulujących wzrost w ciągu pierwszych miesięcy życia.

Białko w mleku kobiecym

Mleko matki w około 87% składa się z wody, 3,8% – tłuszczu, 1,0% – białka i w 7% z laktozy. Tłuszcz i laktoza dostarczają odpowiednio około 50% i 40% całkowitej energii mleka ¹¹ . Skład mleka kobiecego zmienia się w czasie, dostosowując do aktualnych potrzeb dziecka. Zawartość białka w pokarmie matki także dostosowuje się do zapotrzebowania rosnącego niemowlęcia, przy czym jest istotnie wyższa w mleku kobiet, które urodziły przedwcześnie ¹² .

Zapotrzebowanie dziecka na białko zmniejsza się stopniowo w ciągu pierwszego półrocza życia ^{12, 13} . Wyłączne karmienie piersią w pierwszych 2 miesiącach w pełni zaspokaja zapotrzebowanie niemowląt na białko ¹⁴ . Powyżej 2 miesiąca przyrost masy ciała niemowląt karmionych piersią zaczyna być wolniejszy niż dzieci otrzymujących mieszankę. Wykazała to już dwie dekady temu Dewey, gdy analizowała kilkanaście różnych kohort do 12 (lub 24) miesiąca życia ¹⁵ . Nie zaobserwowano podobnego efektu w odniesieniu do tempa przyrostu obwodu głowy, a w przypadku długości ciała uzyskano niespójne wyniki ¹⁶ . Większość dostępnych danych pochodzi z badań obserwacyjnych, ponieważ przeprowadzenie badań z randomizacją nie jest możliwe z przyczyn etycznych.

W przeciwieństwie do zmiennej zawartości białka w mleku matki w mieszance mlecznej jest ona stała i dopasowana tak, aby pokryć zapotrzebowanie dziecka, począwszy od pierwszych miesięcy życia, gdy jest ono największe, przez całe pierwsze półrocze. Dlatego też spożycie białka przez niemowlęta karmione mieszanką w późniejszym okresie może przekraczać ich rzeczywiste zapotrzebowanie na ten składnik.

Białko w pokarmie kobiecym występuje w postaci dwóch głównych frakcji: serwatki i kazeiny, których stosunek wynosi około 80:20 we wczesnej laktacji i spada w kolejnych miesiącach do wartości 50:50. Ta proporcja jest wyższa w porównaniu z mlekiem innych ssaków, np. w mleku krowim białka serwatki stanowią niecałe 20%. Ponieważ profile aminokwasowe białek kazeiny i serwatki są różne, ogólny profil aminokwasów mleka kobiecego różni się w zależności od etapu laktacji ^{17, 18} . Z kolei Feng i wsp. wykazali w swoim badaniu, że profil aminokwasowy w mleku kobiecym jest stosunkowo stały, jeżeli porównujemy różne populacje geograficzne ¹⁹ .

Spożycie białka w wieku niemowlęcym a tempo wzrastania

Białko przez wieki było najbardziej cenionym przez ludzkość składnikiem żywieniowym, ponieważ było trudno dostępne. Obecnie sytuacja znacznie się zmieniła, przynajmniej w większości rozwiniętych regionów świata. W przeszłości odżywianie dzieci koncentrowało się na zapobieganiu niedoborom białka i leczeniu ich następstw. Mniej uwagi poświęcano potencjalnym niekorzystnym skutkom zbyt dużej jego podaży.

Związek między spożyciem białka mleka kobiecego a tempem wzrastania dziecka potwierdzono w wielu badaniach obserwacyjnych, m.in. w kohorcie obejmującej 614 par matka–niemowlę, w której przeanalizowano skład pokarmu kobiecego w pierwszych 2 miesiącach po urodzeniu dziecka i oszacowano wskaźnik masy ciała (BMI – body mass index) niemowlęcia w 1 roku życia ²⁰ . Stężenie białka w mleku matczynym pozytywnie korelowało z późniejszym BMI.

Obserwacje te potwierdzają hipotezę, że duże spożycie białka w okresie niemowlęcym zwiększa ryzyko późniejszej otyłości (early protein hypothesis – hipoteza wczesnej podaży białka) ²¹ .

Hipoteza early protein zakłada, że duże spożycie białka we wczesnym dzieciństwie, przekraczające zapotrzebowanie metaboliczne, może zwiększyć stężenie aminokwasów we krwi i w tkankach, które stymuluje wydzielanie insuliny i IGF1. Czynniki wzrostu stymulują nasilony przyrost masy ciała, proliferację adipocytów i syntezę lipidów, a w konsekwencji powodują długoterminowy wzrost ryzyka nadwagi/otyłości i związanych z nią chorób (ryc. 1).

Rycina 1. Potencjalny mechanizm wpływu spożycia białka na kumulację tłuszczu w organizmie

Hipoteza ta została przetestowana w ramach wspomnianej kohorty CHOP, w której u badanych dzieci w wieku 2 i 6 lat średni BMI był istotnie wyższy w grupie karmionej standardową mieszanką w okresie niemowlęctwa niż u dzieci z grupy otrzymującej preparat o niższej zawartości białka ^{10, 22} , podczas gdy ta ostatnia grupa i grupa karmiona piersią nie różniły się istotnie pod względem wymienionych parametrów.

Ponieważ mózg niemowlęcia rozwija się bardzo szybko i jest szczególnie wrażliwy na niewystarczającą podaż substratów (w tym białka), dzieci w wieku 8 lat, które uczestniczyły w projekcie, poddano szczegółowej ocenie neuropsychologicznej ²³ . Wyniki nie wykazały różnic między grupami w żadnej z ocenianych domen i skal, również z zastosowaniem analiz uwzględniających czynniki modulujące rozwój neurologiczny, takie jak: poziom wykształcenia rodziców, palenie papierosów przez matkę, wiek ciążowy dziecka, obwód głowy. Wyciągnięto wniosek, że mniejsza zawartość białka w preparatach dla niemowląt testowanych w tym badaniu jest bezpieczna i wspiera długofalowy rozwój prawidłowych funkcji umysłowych.

Spożycie białka po okresie niemowlęcym

Warto zadać sobie pytanie: czy duże spożycie białka w diecie nie tylko w okresie niemowlęcym, lecz także po pierwszym roku życia może mieć niekorzystny wpływ na ryzyko otyłości i związanych z nią chorób? Częściową odpowiedź dają wyniki badania przeprowadzonego przez Pimpin i wsp. ²⁴ . W brytyjskiej kohorcie 2154 dzieci oceniono całkowite spożycie białka w diecie (% energii) w wieku 21 miesięcy. Stwierdzono korelację z przyrostem masy ciała i BMI do 5 roku życia. Zastąpienie białka w diecie tłuszczem lub węglowodanami wiązało się z kolei z mniejszą późniejszą masą ciała i niższym BMI. Spożycie białka w zakresie trzeciego (15,8% energii), czwartego (16,9% energii) i piątego kwintyla (18,8% energii) powodowało większy przyrost masy ciała i wyższy BMI niż spożycie w zakresie pierwszego kwintyla (12,6% energii). Pimpin i wsp. sugerują, że spożycie białka w pierwszych 2 latach życia przekraczające 15% energii to czynnik ryzyka późniejszego zwiększonego przyrostu masy ciała. Ponieważ w badaniu nie uwzględniono grupy spożywającej mniej niż 12,6% energii z białka, nie pozwala ono odpowiedzieć na pytanie, czy jeszcze mniejsze spożycie białka może przynieść dodatkowe korzyści.

Na podstawie systematycznego przeglądu piśmiennictwa oceniającego wpływ spożycia białka w okresie niemowlęcym i dziecięcym w krajach skandynawskich ujawniono, że spożycie we wczesnym dzieciństwie białka w ilości pokrywającej 15-20% zapotrzebowania energetycznego wiąże się ze zwiększonym ryzykiem nadwagi w późniejszym wieku ²⁵ .

Nie tylko ilość, lecz także jakość spożywanego białka może mieć niezależny wpływ na wybrane efekty kliniczne i metaboliczne. Efekt spożywania białka zwierzęcego (głównie z nabiału) na tempo wzrastania jest prawdopodobnie silniejszy niż białka roślinnego ^{26, 27} . Białko to ma również większy wpływ na stężenie IGF1 ²⁶ .

Potencjalne mechanizmy regulujące

Istnieje kilka postulowanych mechanizmów objaśniających zarówno hipotezę early protein, jak i hipotezę przyspieszonego wzrostu, które wzajemnie się nie wykluczają, lecz uzupełniają.

Po pierwsze, co wykazano w badaniu CHOP ¹⁰ , większe spożycie białka indukuje w wieku 6 miesięcy wyższe stężenie niezbędnych aminokwasów, a zwłaszcza tzw. aminokwasów rozgałęzionych (BCAA – branched-chain amino acids), np. leucyny i izoleucyny ⁹ . Ponadto stwierdzono, że kiedy ich stężenie przekracza określoną wartość progową, katabolizm tych aminokwasów w grupie HP „wyhamowuje”, prawdopodobnie na skutek wysycenia odpowiedniej dehydrogenazy α-ketokwasów ²⁸ . Krążące w nadmiarze BCAA mogą aktywować komórkowe szlaki sygnalizacyjne integrowane przez kinazę mTOR (mammalian target of rapamycin), w tym szlak insuliny i czynników wzrostu. Prawdopodobnie dzięki temu m.in. dochodzi do zwiększonej syntezy lipidów.

U półrocznych niemowląt z kohorty CHOP nie tylko stężenie aminokwasów było większe, lecz także stosunek peptydu C do kreatyniny w moczu, odzwierciedlający wydzielanie insuliny, był istotnie większy (p <0,03) u dzieci z grupy otrzymującej mieszankę standardową niż w grupie o niższej podaży białka lub u niemowląt karmionych piersią ⁹ .

Kirchberg i wsp. na przykładzie wyżej wspomnianej kohorty wykazali, że stosunek estrów długołańcuchowych kwasów tłuszczowych i karnityny (C14:0; C16:0; C18:0) do wolnej karnityny w 6 miesiącu życia był największy u niemowląt karmionych mlekiem kobiecym oraz w grupie o zmniejszonej podaży białka, a najniższy w grupie otrzymującej konwencjonalną mieszankę. Sugeruje to, że spożywanie dużych ilości białka w okresie niemowlęcym hamuje β-oksydację, co może predysponować do większego odkładania się tkanki tłuszczowej, ponieważ mniej tłuszczu otrzymanego w diecie podlega oksydacji ²⁸ .

Liczebność omawianej kohorty oraz długofalowa (11-letnia) obserwacja pozwoliły na przeprowadzenie bardziej zaawansowanych analiz. Zbadano m.in., czy odległy wpływ żywienia niemowląt na masę ciała, występowanie otyłości i zawartość tkanki tłuszczowej w wieku szkolnym może się wiązać ze zmianami epigenetycznymi, niezależnymi od sekwencji DNA, ale mogącymi modyfikować ekspresję genów. Oceniono podgrupę 374 dzieci, analizując profil metylacji DNA i jego związek z parametrami antropometrycznymi oceniającymi m.in. proporcje beztłuszczowej i całkowitej masy ciała. Zidentyfikowano co najmniej kilkanaście lokalizacji o zmienionym profilu metylacyjnym DNA istotnie powiązanych z parametrami określającymi skład ciała ²⁹ .

Zalecenia dotyczące zawartości białka w mieszankach i jego spożycia przez małe dzieci

Im szersza jest nasza wiedza na temat optymalnej podaży poszczególnych składników w żywieniu dzieci, tym mocniej utwierdzamy się w przekonaniu, że najlepszym i jedynym w swoim rodzaju sposobem żywienia, którego nie da się podrobić, jest pokarm naturalny. Osiągnięcie satysfakcjonującego efektu karmienia piersią ułatwia przestrzeganie prostych zasad, np. kobiety karmiące piersią powinny stosować zbilansowaną dietę zapewniającą odpowiednie spożycie składników odżywczych, ale jednocześnie sprzyjającą poporodowemu obniżeniu masy ciała ² .

Według Dewey przeciętnie spożywane przez niemowlęta objętości mleka podczas karmienia piersią dostarczają w pierwszym roku życia odpowiednio:

• do 3 miesiąca życia około 1,25 g białka/kg/24 h
• w 3-6 miesiącu życia około 1,10 g białka/kg/24 h
• w 6-12 miesiącu życia około 0,74 g białka/kg/24 h ³⁰ .

Minimalna zawartość białka w mleku kobiecym może wynosić nawet 0,75 g/100 ml, co odpowiada około 1,2 g/100 kcal energii ¹⁷ . W drugim półroczu życia, w okresie rozszerzania diety i stopniowego zastępowania mleka kobiecego innymi produktami, spożycie białka różni się zależnie od populacji.

Opierając się na danych gromadzonych przez ostatnie kilka dekad i dowodach naukowych, grona ekspertów w dziedzinie żywienia dokonywały kolejnych korekt w obowiązujących europejskich zaleceniach dotyczących zawartości białka w mleku początkowym oraz mleku następnym (tab. 1).

Tabela 1. Zalecana zawartość białka w mleku początkowym oraz mleku następnym

Ze względu na aktualną tendencję do obniżania zawartości białka w mieszankach w rekomendacjach dotyczących podaży białka u niemowląt w pierwszym półroczu życia uwzględniono jakość tego białka, aby zapewnić odpowiednią ilość każdego z niezbędnych aminokwasów.

Bezpieczeństwo stosowania tak małej podaży białka w mieszankach następnych dla niemowląt (na poziomie 1,6 g/ 100 kcal) zostało potwierdzone ostatnimi badaniami ³⁵ . Wykazano m.in., że zdrowe, donoszone niemowlęta karmione powyżej 3 miesiąca życia mieszanką o mniejszej zawartości białka przybierały na wadze wolniej w porównaniu z dziećmi karmionymi powszechnie stosowaną mieszanką i ich masa ciała rzadziej przekraczała 85 centyl ³⁵ . Niezależnie od rodzaju podawanej mieszanki tempo przyrostu masy ciała było nadal większe niż u niemowląt karmionych piersią. Zbliżone rezultaty uzyskali Inostroza i wsp. u niemowląt matek z nadwagą lub otyłością. Mieszanka o obniżonej zawartości białka pozwoliła na uzyskanie wolniejszego tempa przyrostu masy ciała w pierwszym półroczu życia, zbliżonego do dzieci karmionych naturalnie ³⁶ .

W kolejnych latach życia dziecka zapotrzebowanie na białko maleje, gdyż zmniejsza się tempo wzrostu organizmu, a coraz więcej energii pochłania aktywność ruchowa. W stanowisku polskiej grupy ekspertów w sprawie norm żywienia dzieci zdrowych w wieku 1-3 lat z 2012 roku zalecane dzienne zapotrzebowanie na białko zostało określone na poziomie około 1 g/kg m.c., co zapewnia udział energii z tego składnika w ilości nieco ponad 5%. Autorzy zaleceń przestrzegają, aby nie przekraczać wartości 15% energii z białka (około 3 g/kg m.c./24 h) ze względu na niepokojąco dużą ilość białka w dietach dzieci w wieku 1-3 lat odnotowaną w większości europejskich populacji. Co prawda nie ma jednoznacznych dowodów na niekorzystny wpływ dużego spożycia białka u dzieci po pierwszym roku życia, ponieważ w tej grupie wiekowej nie udało się wykazać efektu programowania związanego ze spożyciem białka. Warto jednak zwrócić uwagę, że wdrożenie ograniczeń w udziale tego składnika w diecie zwykle wiąże się z korzystnymi zmianami w kompozycji posiłków, m.in. ze zwiększeniem spożycia warzyw i owoców.

Wnioski

Sposób karmienia niemowląt ma istotny wpływ na ryzyko późniejszego występowania nadwagi i otyłości oraz znaczące konsekwencje dla zdrowia publicznego. Karmienie dziecka piersią zmniejsza u niego zarówno ryzyko rozwoju nadwagi w późniejszych latach życia, jak i związanych z nią chorób.

Zgromadzone dowody z jednej strony motywują do podejmowania działań promujących i wspierających karmienie piersią, z drugiej zaś wskazują na obszary badań wymagające pogłębienia, tak aby mieszanki stosowane w sytuacji braku pokarmu naturalnego możliwie wiernie naśladowały efekty metaboliczne mleka ludzkiego.

Zgodnie z danymi pochodzącymi z największego przeprowadzonego badania klinicznego z randomizacją duża zawartość białka w mieszankach dla niemowląt wyraźnie zwiększa długoterminowe ryzyko rozwoju otyłości. Wydaje się zatem uzasadnione, aby niemowlęta, które nie mogą być karmione piersią, otrzymywały mieszankę o zawartości białka maksymalnie zbliżonej do mleka kobiecego, ale jednocześnie o odpowiednio wysokiej jakości białka zapewniającej jego odpowiednią biodostępność.

Grant edukacyjny