Bioaktywność colostrum miarą jakości produktu.
Kilka słów o colostrum
Colostrum będąc źródłem wielu biologicznie aktywnych substancji wpływa korzystnie, nie tylko u noworodków, ale także u starszych dzieci, dorosłych i osób w podeszłym wieku na wiele składowych funkcjonowania układu immunologicznego– pomaga w jego dojrzewaniu i odbudowywaniu, hamuje przyleganie bakterii do tkanek, wspomaga komórki żerne do niszczenia patogenów, wspiera szpik kostny w produkcji białek odpornościowych; przyśpiesza gojenie stanów zapalnych – wspomaga migrację i proliferację komórek błon śluzowych oraz nabłonkowych; ochrania florę fizjologiczną jelit- przywraca właściwą funkcję bariery jelitowej; jest „wymiataczem” wolnych rodników. W kontekście doświadczeń medycyny naturalnej stosowanej od wieków siary pozyskiwanej od krów, a także doniesień współczesnej medycyny opartej na doświadczeniu, mamy liczne dowody o skuteczności działania colostrum – stosowane jest jako środek wspomagający w zapobieganiu oraz w przebiegu infekcji, w rekonwalescencji po przebytych chorobach, w schorzeniach jamy ustnej (np. pleśniawki, afty), celem wsparcia sił witalnych – w tym wsparcia odporności, prebiotycznej ochrony flory jelitowej, a także jako składnik kosmetyków – celem przyśpieszenia regeneracji skóry, łagodzenia podrażnień, hamowania procesów starzenia się skóry . Wiedza medyczna cały czas idąc do przodu musi, poza stwierdzaniem skuteczności w oparciu o doświadczenia, iść w parze ze sprawdzaniem i potwierdzaniem ich w badaniach naukowych. Dlatego też obecnie trwają liczne badania kliniczne dotyczące colostrum bydlęcego, gdzie najważniejsze wydają się być poświęcone ocenie bioaktywności produktów. W badaniu przeprowadzonym w Wielkiej Brytanii w październiku 2019 roku oceniano różnice w bioaktywności między produktami colostrum różnych producentów. Badanie polegało na ocenie udziału czynników wzrostu – TGFβ (transformujący czynnik wzrostu) i EGFR (receptor naskórkowego czynnika wzrostu) w procesach przekaźnictwa i wzrostu komórek; oceniano także zmiany w bioaktywności w zależności od dnia pozyskania colostrum po ocieleniu oraz po poddawaniu siary wpływowi wyższej temperatury. Działanie TGFβ i EGFR oceniano za pomocą hodowli linii komórkowych nabłonkowych i komórek jelita cienkiego oraz po podaniu doustnym szczurom, które miały objawy choroby wrzodowej układu pokarmowego. W badaniu sprawdzono również, czy ekspozycja colostrum na temperaturę (co może zdarzyć się np. podczas transportu lub przechowywania) narusza aktywność proliferacyjną i migracyjną oraz zdolność do odpowiedzi immunologicznej czynników wzrostu zawartych w colostrum. W badaniu postanowiono także odpowiedzieć na pytanie, czy czas uzyskania siary po ocieleniu ma duży wpływ na aktywność biologiczną i zawartość różnych dobroczynnych składników (do przeprowadzenia doświadczenia oceniano czynniki wzrostu) obecnych w colostrum – oceniane było mleko pozyskane w ciągu 0-3 dnia od porodu.
Zdolność do migracji i proliferacji komórkowej – czynniki wzrostu
Uwzględniając obawy związane z metodami kontroli jakości, wykonano wzajemnie powiązane badania – oceniano zdolność do stymulacji migracji i proliferacji linii komórkowych jelita cienkiego w warunkach in vitro, w warunkach in vivo natomiast u szczurów, które miały uszkodzoną śluzówkę układu pokarmowego - sprawdzano czy różnice w aktywności biologicznej colostrum pomiędzy produktami oferowanymi na rynku wykazują korelację patofizjologiczno-terapeutyczną. Na drodze badań i analiz ustalono z należytą starannością także próbkę wzorcową, by określić działanie EGFR i TGFβ we wspomaganiu proliferacji i migracji komórkowej.
Po zablokowaniu działania EGFR w przeprowadzonym doświadczeniu w warunkach in vitro wykazano redukcję zdolności do proliferacji o ponad 50% oraz do migracji komórek o ponad 20%, natomiast zniesienie działania TGFβ nie naruszyło istotnie aktywności proliferacyjnej ale zmniejszyło zdolność do migracji komórek o aż ponad 80%! Otrzymane wyniki dowodzą temu, iż poza tymi dwoma czynnikami istnieją jeszcze inne składniki colostrum mające zdolność do wspierania proliferacji i migracji komórek. W wyniku dalszych prac wykazano, że EGF, TGFα oraz cytokiny – Il-1, IFNγ – stymulują migrację komórkową poprzez wzrost lokalnej produkcji TGFβ.
Aby sprawdzić czy różnice w aktywności biologicznej do stymulacji proliferacji i migracji komórek uzyskanych w warunkach in vitro są tak samo istotne w wywoływaniu efektów w warunkach patofizjologicznych żywych organizmów, porównano wyniki otrzymane w hodowli linii komórkowych z uzyskaną redukcją objawów choroby wrzodowej przewodu pokarmowego. Porównanie najbardziej i najmniej aktywnych biologicznie próbek colostrum różnych producentów wykazało 6-krotne różnice między zdolnością do pobudzania proliferacji i migracji komórek, a także 2-3-krotne różnice w zdolności do redukcji uszkodzenia błon śluzowych układu pokarmowego. Wyniki pokazały około 2-krotną różnicę przy makroskopowej ocenie redukcji uszkodzeń błony śluzowej pomiędzy colostrum najbardziej i najmniej aktywnym biologicznie oraz 2-3 krotną różnicę przy ocenie mikroskopowej. Zwierzęta, które otrzymały najbardziej wartościowe colostrum prezentowały histologicznie niemalże zdrowe tkanki, natomiast te, które otrzymały najmniej wartościową siarę – nadal wykazywały obecność licznych owrzodzeń. Odkrycie zgodności między oceną zdolności proliferacyjnych i migracyjnych w warunkach in vitro i in vivo pozwala na użycie oznaczeń uzyskanych w wyniku badań przeprowadzonych w warunkach in vitro jako wyznacznika dla kontroli jakości colostrum oraz w celach opracowywania i rozwoju wiedzy na temat produktu.
Wpływ ogrzewania na bioaktywność colostrum
W badaniu oceniano wpływ krótkotrwałej ekspozycji na ciepło na bioaktywność (proliferacja i migracja komórek) i immunoreaktywność (aktywność immunologiczna czynników wzrostu) colostrum. Podgrzewanie colostrum do 50oC zmniejszało bioaktywność próbek o ponad 40%. Wykazano również, że przed i po ogrzaniu próbek, zawartość białka jest taka sama. Poddanie colostrum działaniu temperatury powyżej 50oC przez 1 godzinę spowodowało postępujący spadek aktywności biologicznej zarówno w zakresie proliferacji jak i migracji komórkowej. Co ciekawe, nie zaobserwowano istotnych zmian w ilości EGF, TGFβ, IGF-1, haptoglobiny, oraz aktywności immunologicznej immunoglobulin IgG. Ostatni omawiany aspekt dowodzi temu, iż poziom immunoglobulin IgG a także ich aktywność ma niewielki wpływ na pożądane efekty suplementacji colostrum w organizmie, i nie powinien być brany pod uwagę jako wyznacznik jakościowy produktu oraz że za właściwą aktywność biologiczną odpowiada nie tylko odpowiednia zawartość poszczególnych składowych czynników wzrostu lecz bardziej skomplikowane mechanizmy.
Czas pozyskiwania siary po porodzie
Badania pokazały również, że najwyższą bioaktywność wykazuje colostrum pozyskiwane w trakcie pierwszego i drugiego dojenia w pierwszym dniu po porodzie; w 3 dniu po porodzie aktywność biologiczna cennych składników spada o ponad 70% - zmiany w całkowitej ilości białek, haptoglobiny, czynników wzrostu takich jak EGF, TGFβ, IGF-1 a także immunoglobulin korelują ze spadkiem bioaktywności. Próbki z colostrum uzyskanym w kolejnych dniach po ocieleniu (0-3 dzień) oceniano pod względem zdolności do proliferacji i migracji komórek, oznaczono także poziom immunoglobulin IgG , czynników wzrostu (EGF, TGFβ, IGF-1), haptoglobiny i betacelluliny. Wykazano, iż spadek poziomów EGF, TGFβ, IGF-1, IgG oraz haptoglobiny był proporcjonalny do spadku zdolności proliferacyjnych, natomiast poziom betacelluliny pozostawał stały. Bez względu na czas pobrania colostrum, otrzymano taką samą ilość białka całkowitego colostrum, co dowodzi temu, iż bazowanie na zawartości protein w colostrum jako wyznaczniku jakości nie jest wartościową metodą oznaczeń.
Metody produkcji i standaryzacji colostrum
Celem stworzenia produktu colostrum, pozyskana siara jest często mrożona i przechowywana na farmie krów, następnie transportowana do zakładu przetwórstwa gdzie jest rozmrażana, pasteryzowana i przekształcana do formy proszku poprzez proces suszenia rozpyłowego. Niewielu producentów przekształca colostrum do formy sproszkowanej poprzez odprowadzanie wody z produktu mrożonego w procesie zwanym liofilizacją – takie colostrum zachowuje wiele cennych właściwości, które w przypadku stosowania pasteryzacji wraz z suszeniem rozpyłowym są bezpowrotnie tracone. W Polsce dzięki tej metodzie najbardziej wartościowe colostrum oferuje firma Genactiv. Bardzo często szczegóły produkcji tych suplementów są zastrzeżone i niechętnie ujawniane przez producentów. Nie ma rygorystycznych przepisów stanowiących o warunkach transportu jak i przechowywania substratu, chociaż badania jednoznacznie wskazują, że nawet krótkotrwała ekspozycja na temperaturę powyżej 40 st.C niesie poważne skutki dla biologicznej aktywności colostrum. Warto o tym pamiętać, ponieważ pomimo, że producenci w większości przypadków zalecają przechowywanie produktu w temperaturze pokojowej, w wielu krajach o cieplejszym klimacie temperatura pokojowa jest wysoka. Brak jest także ścisłych wytycznych co do uznania przez jaki czas po porodzie wydzielina gruczołów mlecznych jest jeszcze siarą a nie mlekiem, producenci wielu preparatów nie podają ani stężenia czynników wzrostu, ani nie wyrażają ich w formie aktywności biologicznej – kwestie podania takich informacji, a także należyta staranność transportu i przechowywania leżą jedynie w geście dobrej woli producenta, który nie mając nic do ukrycia, rzetelnie i uczciwie podchodzi do produkcji swojego produktu . Naukowcy podkreślają, że potrzeba podjęcia standaryzacji jednostki colostrum na podstawie bioaktywności produktu, ponieważ jest to jedyna metoda do właściwego określenia jego jakości. Ocenie powinny podlegać siła stymulacji wczesnej fazy regeneracji jelit oraz wzrostu i migracji komórkowej - oba te procesy są znacząco istotne dla naprawy uszkodzonego fragmentu jelit i uzupełnienia utraconych komórek. W wielu badaniach klinicznych dawka colostrum bazuje na wadze suchego proszku – niestety nie jest to wystarczająca ani dokładna jednostka miary. Oceny kontroli jakości są często ograniczone do podawania całkowitego stężenia białka i poziomu immunoglobulin, choć najlepszym wskaźnikiem winna być zdolność do procesów naprawczych. Poleganie na wadze proszku, zawartości białek czy samych tylko poziomach czynników wzrostu jest niewystarczające, ponieważ nie zapewnia wiarygodnej informacji o wartości danego preparatu.
Wnioski
Colostrum będąc szczególnym pierwszym pokarmem ssaków, bogatym w immunoglobuliny, białka działające przeciwbakteryjnie i przeciwwirusowo np. laktoferyna, i inne aktywne biologicznie składniki, jest także bogate w rozmaite czynniki wzrostu (TGFβ, IGF-1 i inne). Są one ważne dla wzrastania, rozwoju i początkowego odżywiania każdego nowonarodzonego ssaka. Mają one także niebagatelny wpływ na działanie mechanizmów obronnych młodego organizmu, takich jak zwalczanie infekcji, a także w stymulacji dojrzewania układu pokarmowego. Colostrum bydlęce (ale także i ludzkie) zawiera ok. 20 różnych molekuł wykazujących aktywność naprawczą i wzrostową. Chociaż względne stężenie poszczególnych czynników wzrostu różni się między gatunkami, w badaniach pokazano, że siara krów (i wielbłądów) stymuluje wzrost ludzkich linii komórkowych, co potwierdza bioaktywność krzyżową między gatunkami.
Colostrum obecne na rynku w postaci suplementów diety posiada szeroką różnorodność w aktywności biologicznej, na którą wpływ ma przede wszystkim zawartość siary pozyskanej tuż po porodzie w danym preparacie oraz ekspozycja na temperaturę. Dla oceny bioaktywności i kontroli jakości colostrum jak dotąd największą korzyść ma pomiar ilościowy czynników wzrostu, będący na chwilę obecną najlepszym wykładnikiem (chociaż wciąż niedoskonałym) zdolności do stymulacji proliferacji i migracji komórek.
Badania, jak już wcześniej wspomniano, wykazały dużą różnorodność w aktywności biologicznej colostrum, co ma istotny wpływ na integralność i procesy naprawcze przewodu pokarmowego. Różnice te wynikają m.in. z czasu pozyskiwania colostrum po urodzeniu, ale również są zależne od warunków transportu i przechowywania substratu. 6-krotne różnice w aktywności biologicznej colostrum zostały zauważone, gdy próbki były porównywane w oparciu o wagę proszku, co również, jako nieprecyzyjna miara standaryzacji colostrum, miało wpływ na te różnice.
Randomizowane badania kliniczne u dorosłych dotyczące uszkodzenia błony śluzowej jelit pokazały korzystne efekty doustnej suplementacji colostrum w przypadku nadmiernej przepuszczalności jelit wywołanej przez niesteroidowe leki przeciwzapalne oraz przez wysiłek fizyczny; colostrum podawane w formie wlewek doodbytniczych pomagało uzyskać remisję w przypadku wrzodziejącego zapalenia jelita grubego. Inne badania pokazują korzystny wpływ suplementacji colostrum w prewencji infekcji układu oddechowego oraz ochronie masy mięśniowej. Obecnie na całym świecie toczy się ponad 30 badań klinicznych dotyczących wpływu aktywności biologicznej siary na patologie wieku noworodkowego, takie jak martwicze zapalenie jelit, enteropatia noworodkowa czy zahamowanie wzrostu, a także w grupie dorosłych w przypadku takich stanów chorobowych jak zapalenie błon śluzowych indukowane chemioterapią oraz w terapii paliatywnej u osób w stanach terminalnych.
Opracowane na podstawie badania: Marked variability in bioactivity between commercially available bovine colostrum for human use; implications for clinical trials (nih.gov)
O Autorze:
Lek. Agnieszka Zarębska – Dusznik jest absolwentką II Wydziału Lekarskiego z Oddziałem Anglojęzycznym Uniwersytetu Medycznego w Lublinie. Obecnie w trakcie specjalizacji z pediatrii, którą rozpoczęła w 2016 roku w Oddziale Zakaźnym Dziecięcym w Samodzielnym Publicznym Szpitalu Wojewódzkim im.J.Bożego w Lublinie, i aktualnie kontynuuje w Szpitalu Dziecięcym Polanki im.M.Płażyńskiego w Gdańsku. Do jej zainteresowań w dziedzinie pediatrii należą choroby zakaźne, alergologia, immunologia kliniczna
