Hvor godt mælk er et dyrs krop godt

Det er blevet kaldt verdens mest perfekte mad, og der er utvetydigt bevis for, at det kan bekæmpe sygdomme og opbygge bedre babyhjerner. Men selv efter årtiers forskning, meget lidt er kendt om, hvordan modermælk gør sit arbejde. For at hjælpe med at fuldføre puslespillet, kemikere ved National Institute of Standards and Technology (NIST) bygger et bibliotek til at katalogisere vigtige dele af denne fantastiske og til tider mystiske kropsvæske.

"Vi vil finde så mange detaljer som muligt om mælk, fordi det er så vigtigt, men så lidt er kendt om dets kemi, "siger Connie Remoroza, en kemiker, der leder forskningsprojektet hos NIST.

Remoroza har arbejdet sammen med andre i NIST's Mass Spectrometry Data Center (MSDC) for at analysere nogle af mælkens unikke sukkerarter, kendt som oligosaccharider. Oligosaccharider er kulhydrater. De indeholder normalt alt fra tre til 10 simple sukkerarter såsom glukose, forbundet med kemiske bindinger. Forskere lærer, at de spiller en rolle i babyhjernens udvikling og øget immunitet mod infektion.

Ud over deres tilstedeværelse i mælk, oligosaccharider forekommer i mange planter, såsom bælgfrugter, løg, hvede og asparges. Et stort flertal af dem fordøjes eller absorberes ikke af kroppen, når de spises; i stedet ender de i tyktarmen. Hvilken rolle de spiller der er stadig stort set ukendt, selvom mange omtaler dem som præbiotiske, fordi det antages, at de fremmer væksten af ​​gode bakterier, hvilket igen skaber en sund, funktionelt mikrobiom for kroppen. Nogle undersøgelser har også vist, at præbiotika som oligosaccharider kan hjælpe absorptionen af ​​calcium, magnesium og andre mineraler i den menneskelige tarm.

NIST -biblioteket, som Remoroza og hendes videnskabsfolk bygger, vil fungere som en reference for dem, der ønsker at arbejde videre med emnet for at finde endegyldige svar på disse fordøjelsesusikkerheder.

I sommeren 2018, Remoroza og hendes kolleger dokumenterede 74 unikke oligosaccharider i NIST's Standard Reference Material (SRM) 1953. SRM 1953 blev erhvervet i forbindelse med Centers for Disease Control og omfatter pulverede mælkeprøver fra 100 ammende mødre, købt frosset fra seks forskellige mælkebanker i USA i 2006. Kemikere bruger det ofte til at afgøre, om metoder til at finde miljøforurenende stoffer som polychloreret biphenyl (PCB) og pesticider er effektive. Tolv af de oligosaccharider, der blev dokumenteret af Remoroza, var ikke fundet i modermælk før.

Opdagelserne blev foretaget med et massespektrometer, et instrument, der bruges til at måle den kemiske struktur af molekyler og kemiske forbindelser. Kemikere bruger disse målinger til at kortlægge "massespektre, "som er som unikke fingeraftryk, der kan hjælpe med at identificere sammensætningen af ​​den originale prøve.

I løbet af det sidste årti eller deromkring, væskekromatografi og massespektrometri er i stigende grad blevet brugt til at analysere kulhydrater, herunder oligosaccharider, at finde deres unikke fingeraftryk. Måling af kulhydrater kan være mere udfordrende end at måle strukturen af ​​andre ting, selvom, og derfor er der lidt kendt om dem. Ved at bygge et bibliotek, NIST fylder et stort datagab.

"Når disse oplysninger er offentliggjort, enhver vil kunne bruge den til alle former for forskningsformål, "siger Stephen Stein, hovedforsker i MSDC.

NIST -teamet har for nylig vendt opmærksomheden mod andre typer pattedyrsmælk. Først, Remoroza katalogiserede oligosaccharider af husdyr, såsom køer og geder. Så en dag, hun sad foran et beskedent regneark, hun havde oprettet for at beskrive, hvilke mælketyper der allerede var undersøgt af kemikere ved hjælp af massespektrometre som den i hendes laboratorium. Hun spekulerede på, hvad hun kunne finde i bjørnemælken, næbdyr og aber. Det gik op for hende, at en af ​​verdens førende forsknings -zoologiske haver var kun få kilometer væk, på Connecticut Avenue i Washington, DC Hun undrede sig over:Har de mælk til at dele med os?

En hurtig e -mail bekræftede, at forskerne, der arbejdede ved Smithsonian's National Zoo and Conservation Biology Institute, faktisk havde samlet en ganske usædvanlig samling eksotisk pattedyrsmælk. Og de var lige så begejstrede for oligosaccharider i mælken, som hun var. Selvom zoologisk have har adgang til masser af animalsk mælk og i øjeblikket gemmer mere end 15, 000 prøver, den mangler NIST's tekniske evner og det udstyr, der er nødvendigt for at studere disse mælkes molekyler. Et partnerskab blev dannet i december 2018.

"Pattedyr er det eneste store sæt dyr, der alle er defineret ved, at deres hunner producerer et stof fra deres egen krop til at fodre deres afkom, "siger Mike Power, en af ​​zoologiske dyrs forskere, der har arbejdet med Remoroza. "Alt fra en bæltedyr til en elefant til et menneske."

Mens de alle producerer mælk, indholdet af hver type kan variere meget. Elefanter og næsehorn har meget forskellige mælker, for eksempel, selvom de lever i samme habitat og lever stort set den samme livsstil.

Mælken fra vores nærmeste slægtninge, aberne, ligner vores, selvom modermælk har omkring det dobbelte af fedtet. Men de seneste teknologiske fremskridt har hjulpet os med at se længere ind i væsken for mere information. Forskere har for nylig lært, at oligosaccharider har en tendens til at være mere forskelligartede og mere rigelige hos mennesker end hos andre dyr - selv aberne. Omkring 20 procent af sukkeret i modermælk er i oligosaccharider. Dette står i skarp kontrast til gorillamælk, hvor andelen er tættere på 5 procent.

Power tror, ​​at disse detaljer kan hjælpe os med at forstå evolution.

"Folk taler om, at mælk er den perfekte mad. Jeg vil sige, at det er den bedst udviklede mad, men det er ikke perfekt, "siger han. At vide mere om oligosacchariderne vil fortælle os om modermælk nu, og hvordan det er vigtigt, og ikke vigtigt.

"Det ser ud til at være for det meste immunfunktion. Hvilket giver en hel masse mening, når man begynder at tænke på, hvordan vi ændrede vores miljø." I modsætning til aber, mennesker begyndte at dyrke afgrøder, og opdræt af husdyr. Til sidst, mennesker begyndte også at bruge gødning til at befrugte afgrøder, som igen kunne videregive nye, virulente sygdomme som svineinfluenza. Eksponeringen krævede sandsynligvis mere af menneskets immunsystem, herunder mælk, Power siger.

Jo flere detaljer Remoroza kan give om mælken, de mere sandsynlige forskere er til at bygge bedre substitutter for det. Dette kan hjælpe dyrlæger, bevaringsbiologer og diætister i zoologiske haver, som ofte skal fodre en baby, når moderen ikke vil (eller ikke kan) give, såsom det berømte eksempel på Fiona flodhesten i Cincinnati Zoo i 2017. Da den lille flodhest blev født og ude af stand til at få det, hun havde brug for, Power og hans team i National Zoo blev opfordret til at oprette så tæt en kopi af sin mors egen mælk som muligt.

NISTs oligosaccharidbibliotek kan hjælpe i andre lignende situationer i fremtiden. Men det kan også hjælpe med udviklingen af ​​bedre babyformler til mennesker.

Remoroza håber at få adgang til zoologiske haverens frosne ressourcer for at studere mælk fra en lang række dyr, såsom okapis, elefanter, gorillaer, og måske endda myrer. Hun starter med afrikanske løver, imidlertid, fordi hun indså, at der var lavet meget lidt forskning om kødædere, og zoologisk have har masser af afrikansk løvemælk at dele til biblioteket.

Oligosaccharid -biblioteket er gratis tilgængeligt på NIST -webstedet og opdateres, når nye data bliver tilgængelige.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NIST. Læs den originale historie her.