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Aplicaciones de la a-lactoalbúmina en la nutrición humana

Resumen:

La alfa-lactoalbúmina es una proteína de suero que constituye aproximadamente el 22% de las proteínas de la leche materna y aproximadamente el 3,5% de las de la leche bovina. Dentro de la glándula mamaria, la alfa-lactoalbúmina juega un papel central en la producción de leche como parte del complejo de lactosa sintasa requerido para la formación de lactosa, que impulsa el volumen de la leche. Es una fuente importante de péptidos bioactivos y aminoácidos esenciales, incluidos triptófano, lisina, aminoácidos de cadena ramificada y aminoácidos que contienen azufre, todos los cuales son cruciales para la nutrición infantil. La a-lactoalbúmina contribuye al desarrollo infantil, y la disponibilidad comercial de la a-lactoalbúmina permite que las fórmulas infantiles se reformulen para que tengan un contenido de proteínas reducido. Asimismo, debido a sus características físicas, que incluyen solubilidad en agua y estabilidad térmica, la a-lactoalbúmina tiene el potencial de agregarse a productos alimenticios como proteína suplementaria. También tiene potencial como suplemento nutricional para apoyar la función neurológica y el sueño en adultos, debido a su contenido único de triptófano. Otros componentes de la alfa-lactoalbúmina que pueden tener utilidad en suplementos nutricionales incluyen el aminoácido de cadena ramificada leucina, que promueve la acumulación de proteínas en el músculo esquelético, y péptidos bioactivos, que poseen propiedades prebióticas y antibacterianas. Esta revisión describe las características de la a-lactoalbúmina y examina las posibles aplicaciones de la a-lactoalbúmina para la salud humana.

Características:

La composición de la leche difiere entre especies. La leche materna tiene una alta proporción de proteínas de suero, y las fracciones de proteína de suero y caseína constituyen aproximadamente el 60% y el 40% de la proteína total, respectivamente, mientras que la leche bovina contiene aproximadamente un 80% de caseína. Además, la concentración de proteínas de suero en la leche humana cambia drásticamente durante el transcurso de la lactancia, lo que no ocurre en la leche de otras especies. Durante los primeros días después del nacimiento, las proteínas del suero constituyen más del 90% de la proteína total, siendo la caseína prácticamente indetectable. Durante el primer mes, la proporción de suero a caseína disminuye a aproximadamente 60:40, y a los 100 días después del parto, la proporción se acerca a 50:50.5

La a-lactoalbúmina juega un papel importante durante la producción de leche. Se produce en las células epiteliales de la glándula mamaria y se combina con la enzima b-1,4-galactosiltransferasa para formar lactosa sintasa, que convierte la glucosa y la galactosa en lactosa. Se cree que la síntesis de lactosa es esencial para la producción de leche, ya que crea una fuerza osmótica para atraer agua a las mamas. glándula y conduciendo el volumen total de leche producida. Las alfa-lactoalbúminas humanas y bovinas comparten similares composiciones de aminoácidos que tienen un 74% de homología de secuencia y bioactividades similares.

La a-lactoalbúmina es la segunda proteína más abundante en los concentrados de proteína de suero de leche de origen bovino y en los aislados de proteína de suero, y representa del 15% al ​​20% de la proteína total. Está disponible comercialmente como concentrados de proteína de suero enriquecidos con a-lactoalbúmina obtenidos por métodos de filtración, donde la a-lactoalbúmina constituye aproximadamente el 45% de la proteína total. La a-lactoalbúmina altamente purificada, que representa más del 93% de la proteína total, se obtiene mediante métodos de intercambio iónico. Las preparaciones de lactoalbúmina tienen propiedades físicas y comportamientos del sistema alimentario similares a las proteína de suero aisladas, que incluyen alta calidad de proteína, perfil de sabor limpio, alta solubilidad en agua en un amplio rango de pH (2.0 –9.0) y estabilidad térmica, lo que las hace compatibles uso en bebidas. Estas características permiten que la alactoalbúmina se utilice en diversas aplicaciones alimentarias en las que la proteína de alta calidad es importante, incluidas las fórmulas para lactantes, las bebidas enriquecidas con proteínas, los alimentos sin lactosa y bajos en carbohidratos y los alimentos médicos.

Durante los casi 100 años que han estado disponibles las fórmulas infantiles, se ha dedicado mucha investigación a mejorar la calidad de las proteínas.La composición de la fórmula se ha modificado con frecuencia a lo largo de los años en un esfuerzo por obtener un perfil de nutrientes similar al de la leche materna. Sin embargo, la leche materna es una matriz compleja de nutrientes y compuestos bioactivos con una digestibilidad y biodisponibilidad únicas. La leche materna es difícil de duplicar y se desconoce la composición óptima de la fórmula infantil. Un objetivo más realista es comparar el crecimiento y el desarrollo de los lactantes alimentados con fórmula con el de los lactantes alimentados con leche materna. Agregar proteínas específicas como la a-lactoalbúmina, que contiene aminoácidos esenciales, a la fórmula infantil puede conducir a mejoras en la salud intestinal, las respuestas inmunitarias y el crecimiento, así como a una mayor absorción de oligoelementos esenciales como hierro y zinc, todos los cuales brindan a los bebés alimentados con fórmula beneficios similares a los que brinda la leche materna.

Crecimiento y desarrollo

La leche materna es el alimento ideal para los lactantes por sus características nutricionales únicas y su proteína de alta calidad. Sin embargo, debido a que la leche materna no siempre está disponible, se desarrollaron fórmulas infantiles como sustituto. Actualmente, no existe consenso sobre la concentración óptima de proteínas de las fórmulas infantiles. La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. Y el Codex Alimentarius definen la relación mínima proteína / energía de las fórmulas para lactantes, sobre la base de la leche de vaca y la proteína de soja, como 1,8 g / 100 kcal y 2,25 g / 100 kcal, respectivamente, pero no  abordan la ingesta óptima. Para satisfacer los requisitos de aminoácidos del recién nacido, el contenido total de proteínas de la mayoría de las fórmulas para lactantes (13 a 15 g / L para las fórmulas a base de leche bovina y 18 g / L para las fórmulas a base de soja) es más alto que el de la leche materna (9 – 11 g / L) .14 Se ha sugerido que la mayor concentración de proteínas de las fórmulas para lactantes en comparación con la leche materna es una fuente de estrés metabólico en tejidos como el hígado y los riñones en el lactante aún en desarrollo. También se cree que es un factor que contribuye a las diferencias de crecimiento observadas entre los bebés alimentados con fórmula y los amamantados.

La leche de vaca se ha convertido en la fuente más común de ingredientes para las fórmulas infantiles. Sin embargo, debido a que la leche materna y la leche bovina difieren sustancialmente en la proporción de proteínas de suero a caseína, en los niveles de proteínas específicas y en sus perfiles de aminoácidos, el crecimiento y desarrollo de los lactantes amamantados y alimentados con fórmula también difiere. La b-lactoglobulina, por ejemplo, es una proteína que se encuentra en la leche de vaca que está ausente en la leche humana, y la a-lactoglobulina, la proteína predominante. en la leche materna, se encuentra en bajas concentraciones en la leche bovina. Además, las cantidades de los aminoácidos triptófano y cisteína en la leche bovina son aproximadamente la mitad de las de la leche materna. Como resultado, para mantener concentraciones plasmáticas de aminoácidos esenciales similares o superiores a las de los lactantes amamantados, el contenido de proteínas de la fórmula de leche de vaca estándar (13-15 g / L) es mayor que el de la leche materna. Sin embargo, los bebés alimentados con fórmulas con mayor contenido de proteínas aumentan de peso más rápidamente que los bebés amamantados.

Se cree que el aumento de peso excesivo y la programación metabólica durante la infancia hacen que los bebés sean más susceptibles a un aumento de peso adicional y a la obesidad más adelante en la vida. El triptófano es uno de los aminoácidos más limitantes de las proteínas alimentarias y se cree que el triptófano plasmático es un marcador importante de la adecuación de las proteínas de las fórmulas infantiles. Como precursor del neurotransmisor serotonina, el triptófano oral se ha relacionado repetidamente con funciones del sistema nervioso central como el apetito, el sueño, la memoria y el aprendizaje, la regulación de la temperatura, el estado de ánimo, el comportamiento y la maduración de las neuronas y conexiones sinápticas. Es beneficioso aumentar la proporción de a-lactoalbúmina en la fórmula infantil mientras se reduce el contenido total de proteínas porque la a-lactoalbúmina tiene un contenido de triptófano comparativamente alto y una alta calidad proteica. Los estudios clínicos han demostrado que reducir el contenido de proteínas de la fórmula infantil mientras se aumenta la proporción de a-lactoalbúmina puede resultar en concentraciones plasmáticas de aminoácidos esenciales similares a las de los bebés amamantados.

Dado que el exceso de proteína en las fórmulas para lactantes está asociado con riesgos potenciales, el enriquecimiento de la fórmula con a-lactoalbúmina permite reducir el contenido de proteína de la fórmula al tiempo que proporciona los aminoácidos necesarios. En comparación con las fórmulas no enriquecidas a base de suero de leche, las fórmulas enriquecidas con a-lactoalbúmina favorecen el crecimiento normal y mantienen concentraciones adecuadas de aminoácidos plasmáticos con ingestas más bajas de proteínas.

Absorción de Minerales

Un suministro suficiente de oligoelementos, como hierro y zinc, es esencial durante el rápido crecimiento de los bebés. Las fórmulas para lactantes a menudo contienen concentraciones de oligoelementos más altas que las de la leche materna para compensar la menor biodisponibilidad. La a-lactoalbúmina tiene 2 sitios de unión para el calcio, uno de los cuales puede estar ocupado por hierro o zinc. Los estudios en monos rhesus bebés y en bebés humanos informan que la a-lactoalbúmina puede aumentar la absorción de zinc, pero no de hierro. Sin embargo, también se ha informado que los péptidos liberados durante la digestión de La a-lactoalbúmina tiene una alta afinidad por el hierro y los complejos péptido-hierro formados in vitro pueden promover la absorción de hierro por las células Caco-2 intestinales humanas.60 Un estudio de absorción a corto plazo (14 días) en bebés humanos no encontró tal efecto potenciador. Es posible que un efecto potenciador de la a-lactoalbúmina fuera demasiado pequeño para detectarlo durante el corto período estudiado y que se observe una mejora en el estado del hierro durante un período más largo de consumo. Además, la a-lactoalbúmina estimula el crecimiento de microorganismos beneficiosos como las bifidobacterias, que reducen el pH en el tracto intestinal y, por lo tanto, pueden mejorar la absorción de minerales. Los estudios clínicos de fórmulas infantiles enriquecidas con a-lactoalbúmina han evaluado en gran medida el crecimiento infantil, la aceptabilidad de los bebés y los niveles de aminoácidos plasmáticos después de la ingestión. Los estudios futuros deben evaluar los efectos específicos de la a-lactoalbúmina sobre la función inmunológica, la microflora intestinal y el estado de los oligoelementos.

Desarrollo e inmunidad intestinal

 El intestino neonatal humano es inmaduro tanto en estructura celular como en función inmunológica. La leche materna proporciona nutrientes esenciales y compuestos bioactivos para facilitar el desarrollo intestinal. La proteína es un componente importante de estos nutrientes funcionales y la leche materna contiene más de 400 proteínas diferentes. Las proteínas del suero representan la fracción más grande de las proteínas de la leche materna, siendo las proteínas predominantes a-lactoalbúmina, lactoferrina, inmunoglobulinas y lisozima. Estas proteínas, junto con los aminoácidos y péptidos asociados liberados durante la digestión, ejercen diversos efectos fisiológicos sobre la función gastrointestinal, incluida la motilidad y la actividad antimicrobiana.

Referencias: Applications for a-lactalbumin in human nutrition, Donald K. Layman, Bo Lonnerdal, and John D. Fernstrom, Special Article, Nutrition Reviews, Vol 76(6):444-460. The Author(s) 2018. Published by Oxford University  Press on behalf of the International Life Sciences Institute.

Acceso exclusivo para profesionales de la salud

La leche materna es lo mejor para la nutrición de los lactantes y es el alimento óptimo para su salud y su desarrollo. 

La Organización Mundial de la Salud recomienda lactancia exclusiva durante los primeros 6 meses de edad y mantenerla hasta los 2 años junto a la alimentación complementaria.