همچنین شیر مادران دارای نوزاد نارس نسبت به نوزاد کامل حاوی
مقادیر بیشتری اسیدسیالیک است. همچنین مدفوع، مغز و بزاق
نوزادان تغذیه شده با شیر نسبت به فرمولا، مقادیر بیشتری اسید
سیالیک داشتند. این مشاهدات نشان می دهد که نوزاد تغذیه شده با
شیر مادر قادر است که اسیدسیالیک موجود در رژیم غذایی را
استفاده کند. بنابراین میتوان با تکمیل کردن فرمولا با
اسیدسیالیک به مزایای موجود در شیر مادر رسید.
تحقیقات نشان داده که مقدار اسیدسیالیک موجود در بزاق زنان
باردار با پیشرفت حاملگی کاهش می یابد و پس از زایمان، سریعا
به مقدار نرمال خود می رسد. بنابراین نیاز به اسیدسیالیک در
این دوره بیشتر می شود.
تا کنون مطالعه دقیقی منتشر نشده که نشاندهنده این باشد که
اسید سیالیک از طریق مادر به جنین منتقل می شود. زیرا محدودیت
های تکنولوژیکی و اخلاقی وجود دارد. همچنین مطالعات ایزوتوپ
پایدار روی مادران و جنین آنها مشکل است.
تحقیقات نشان داده که غلظت اسیدسیالیک در سرم و غشای گلبولهای
قرمز در زنان باردار سالم با پیشرفت حاملگی، بصورت محسوسی
افزایش می یابد و تا 12 هفته پس از زایمان نیز این افزایش
ادامه دارد.
می توان فرض کرد که این افزایش در طول دوره بارداری مرتبط با
فعالیت سیالیلترانسفراز موجود در جفت و افزایش نیاز به اسید
سیالیک در حین تکامل جنین است.
کمبود یا فقدان اسیدسیالیک در بافت جنینی باعث کاهش عملکرد
جفت میشود. در نتیجه روی تکامل عروق جنینی و کارآیی جفت در
تبادلات گازها و متابولیت ها بین جنین و مادر اثر میگذارد.
این مسئله ممکن است منجر به کاهش رشد و تکامل جنینی گردد.
در طول دوره بارداری مقدار اسیدسیالیک در بزاق افزایش مییابد.
بطوریکه میزان اسیدسیالیک از 54 میلیگرم در لیتر در هفته دهم
بارداری به 150 میلیگرم در لیتر در هفته 21 و 130 میلیگرم در
لیتر در هفته 40 می رسد. در این مدت بصورت همزمان، تجمع
اسیدسیالیک در مغز جنین نیز تسریع میشود.
مقدار اسیدسیالیک در ادرار در هفته 12 بارداری، 32
میلیمول/مول و در هفته 40-26 به 54 میرسد. این مقدار تا
2هفته پس از زایمان ثابت میماند. مقدار اسیدسیالیک در سه ماهه
دوم بارداری 965 و در سهماهه سوم 1458 و پس از زایمان 1802
میرسد.
با توجه به این اطلاعات می توان نتیجه گرفت که در یک مادر
باردار سالم، همیشه مقدار کافی اسید سیالیک جهت تغذیه جنین
وجود دارد (جدول 4).
جدول 4- مقادیر اسید سیالیک در مایعات زنان باردار
|
Source/fluids |
Findings |
|
Serum |
The mean serum Sia concentration during
pregnancy increased from 1.63 mmol/L during
weeks 5-8 of pregnancy (n = 7) to 2.06 mmol/L (n
= 37) at 37 weeks of pregnancy. |
|
Plasma |
The mean plasma Sia concentration increased from
22.3 mmol/L x 10-2 from 0-12 wk
pregnancy (n = 11)to 25.8 mmol/L x 10-2
after26-40wk pregnancy(n = 28) and to34.6 mmol/L
x 10-2 at 1-14 day postpartum (n =
10). |
|
Saliva |
The mean salivary Sia concentration increased
during gestation from 53.8 ± 7.6 mg/L at 10 wk
to 149.6 ± 62.5 and 129.3 ± 16.5 mg/L at 21 and
40 weeks gestation, respectively. |
|
Amniotic fluid |
The relative amount of a2,6-linked Sia residues
increased from 965 ± 299 (mean ± SD; arbitrary
units) during the second trimester to 1458 ± 328
in the third trimester and increased further to
1806 ± 292 in the perinatal period. The relative
level of a2,3-linked Sia residues remained the
same from the beginning of second trimester (694
± 238 arbitrary units) to the 37th week of
pregnancy (639 ± 346), then increased to 964 ±
251 during the perinatal period (n = 6). The
level was
947 ± 190 (n = 6) at 38-40 wk of pregnancy and
1203 ± 284 (n = 22) at 39-41 wk of pregnancy. |
|
Urine |
The mean Sia level in urine was elevated during
pregnancy from 31.8 mmol/mol during 0-12 wk
pregnancy (n = 11) and increased with advancing
gestation to 54.0 mmol/mol at 26-40 wk pregnancy
(n = 27). There was no decrease in the urinary
Sia levels before delivery or during the
1-14 days postpartum (55.4 mmol/mol, n = 7). |
1-
پیری
تحقیقات نشان داده که مقدار اسیدسیالیک در مغز از نوزادی تا 40
سالگی افزایش می یابد و پس از 60 سالگی تدریجا کاهش می یابد
(بالای 90 سالگی کاهش شدید دارد).
اسید سیالیک در شیر انسان:
شیر انسان بهترین غذا برای نوزادان تازه متولد شده است، اما
وقتی تغذیه با شیر مادر ممکن نباشد، تغذیه با فرمولا جایگزین
می شود. بیشتر اسید سیالیک در شیر به الیگوساکاریدها باند شده
است (%76-69) و %28-21 از اسیدسیالیک به پروتئین ها و حدود 3%
نیز بصورت آزاد و باندشده به گانگلیوزیدها وجود دارد (شکل
زیر).
نقش اسید سیالیک در تکامل ادراک
(cognitive development)
توجه به اسیدسیالیک بعنوان یک ماده مغذی برای تقویت تکامل
ادراک، از آنجا نشات می گیرد که کشف اسیدسیالیک در بافت مغز
(خصوصا قشر خاکستری مغز) اتفاق افتاد. اسیدسیالیک نقش مهمی در
تکامل و عملکرد مغز، خصوصا در پیرایش پسارونویسی (Post-translational
modification)
مولکولهای چسب سلول عصبی (NCAM)
دارد که منجر به تشکیل اسید پلی سیالیک می شود.
نتایج بررسی 1021 کودک نیوزلندی از تولد تا 18 سالگی نشان داد
که در کودکان تغذیه شده با شیر مادر در مقایسه با فرمولای
معمولی نمرات تست
IQ،
تست های استاندارد، ارزیابی معلمین و عملکرد در مدرسه بالاتر
بود. همچنین هرچه دوره شیردهی طولانیتر بود، نمرات این ارزیابی
ها بالاتر بود (شکل زیر).
مطالعات کلینیکی انسانی جهت بررسی اثرات مفید اسیدسیالیک انجام
نشده است. در نتیجه مشاهدات موجود به سه گروه اصلی تقسیم می
شوند: الف) شواهد غیر مستقیم که ارتباط بین دریافت اسیدسیالیک
با راندمان ادراک برقرار می کند. ب) مطالعات حیوانی ج) مطالعات
بیوآنالیتیکال که تجمع اسیدسیالیک در مغز را پس از دریافت
اسیدسیالیک بررسی می کند.
در زیر به برخی از این تحقیقات اشاره شده است:
الف) شواهد غیر مستقیم:
گزارش های متعددی در مورد اثرات مفید تغذیه با شیر مادر روی
تکامل ادراک نوزاد منتشر شده است. امروزه، تاثیر مثبت تغذیه با
شیر مادر بر رروی تکامل ادراک مشخص شده است. بنابراین مقدار
زیاد اسیدسیالیک در شیر انسان در مقایسه با فرمولا و همچنین
نقش اسیدسیالیک در تکامل مغز، نشان می دهد که اسیدسیالیک روی
تکامل ادراک نوزاد تاثیر دارد. همچنین مقدار نسبتا زیاد
اسیدسیالیک در شیر انسان، نشان می دهد که هنگام رشد مغز نوزاد
نیاز به اسیدسیالیک بیشتر از مقدار ساخته شده آن در بدن است.
ب) مطالعات حیوانی:
تحقیقات آزمایشگاهی بر رروی موش و خوک نشان داد که اسیدسیالیک
موجود در رژیم غذایی باعث بهبود تکامل ادراک می شود.
شکل 4- مکانیسم پیشنهادشده در مورد اینکه چطور اسید سیالیک
رژیمی و یادگیری در حین رشد و تکامل مغز روی عملکرد سلولی
تاثیر میگذارد. 1- اسید سیالیک (تولیدشده در بدن) از گلوکز یا
فرآورده های گلیکولیز در سیتوزول تولید میشود. بخش اپیمراز
آنزیم دوعاملی
GNE
مسئول مرحله محدود کننده سرعت است و
UDP-GlcNAc
را به پیشساز اسید سیالیک (ManNAc)
تبدیل میکند. فعالیت
GNE
در نوزادان کم است (60). 2- در هسته سلول، اسیدسیالیک به شکل
فعالشده
CMP-Sia
تبدیل میشود که سوبسترا برای سیالیلترانسفرازها مثل
پلیسیالیلترانسفراز
ST8Sia IV
می باشد. 3- درون دستگاه گلژی، باقیماندههای اسید سیالیک به
سوبستراهای گیرنده (گانگلیوزیدها و
NCAM)
منتقل میشوند. غلظت درونسلولی اسید سیالیک سنتز اسید
پلیسیالیک بر روی
NCAM
را تحریک میکند (15).
CMP-Sia
مهار بازخورد منفی روی
GNE
دارد و تولید اضافی اسید سیالیک آزاد را محدود میکند (15). 4-
تکمیلکردن رژیم غذایی با اسید سیالیک،
GNE
را کنار گذاشته که در نتیجه مقدار اسید سیالیک موجود جهت
متابولیسم و مقدار
CMP-Sia
برای تولید اسید پلی سیالیک زیاد میشود. 5- رشد مغزی نرمال و
یادگیری فعال نیاز به ترکیبات حاوی اسید سیالیک (شامل
گانگلیوزیدهای مغزی و
NCAM)
را افزایش میدهد (148 و 177). 6- یادگیری بیشتر و یا فعالیت
بیشتر آنزیم
ST8Sia IV،
بیان GNE
را افزایش میدهد و در نتیجه سنتز اسید سیالیک را با سنتز اسید
پلیسیالیک جفت میکند. بنابراین در مواقعی که نیاز به اسید
سیالیک زیاد باشد (رشد مغز و یادگیری)، بازخورد مهارکنندگی
CMP-Sia
برروی GNE
حداقل میشود.
فعالیت آنزیم مسئول سنتز اسید سیالیک (GNE)
در توله موش و خوکچه هندی در ابتدا پایین است. با توجه به این
موضوع میتوان نتیجه گرفت که در نوزاد انسان نیز توانایی سنتز
اسید سیالیک مخصوصا در نوزادان نارس کم میباشد. تغذیه با یک
رژیم غذایی غنی از اسید سیالیک باعث افزایش مقادیر اسید سیالیک
در بافتهای عصبی شده و در نتیجه باعث افزایش یادگیری و قدرت
حافظه در توله موش و خوکچه هندی میگردد.
رشد عادی مغز و یادگیری فعال باعث افزایش نیاز به ترکیبات حاوی
اسید سیالیک (مثل گانگلیوزیدهای مغز و
PolySia-NCAM)
میشود. وجود منبع خارجی اسید سیالیک (از طریق رژیم غذایی) جهت
رشد سریع مغز در نوزاد انسان لازم میباشد.
ج) مطالعات بیوآنالیتیکال:
با استفاده از این روش که روی حیوانات انجام شده، مشخص شد که
قسمتی از اسیدسیالیک موجود در رژیم غذایی وارد مغز می شود.
اهمیت اسیدسیالیک در تکامل مغز:
سرعت رشد اولیه مغز از تمام اندامهای دیگر و بافتهای بدن
بیشتر است و تا سن 2سالگی، وزن مغز حدود 80% وزن یک فرد بالغ
است. بدلیل رشد سریع مغز در نوزادان، نیاز فوقالعاده زیاد به
تامین مواد مغذی و پیشسازها جهت ساخت بافتهای جدید و رشد
سلول وجود دارد. تغذیه نامطلوب در طول این دوره مهم (مراحل
اولیه رشد مغز) منجر به اثرات نامطلوب روی عملکرد درک و فهم در
دوران بزرگسالی می گردد. شیر مادر حاوی مواد مغذی بینظیر جهت
رشد مطلوب مغز و عملکرد صحیح درک می باشد. بسیاری از این
ترکیبات در شیر گاو و فرمولاهای مخصوص نوزاد وجود ندارند. یکی
از این مواد مغذی مهم اسید سیالیک است. اسید سیالیک واحدهای
مونوساکاریدی مهم در گانگلیوزیدها، گلیکوپروتئین های مغز،
گلیکوتوپ اسید پلیسیالیک در مولکولهای چسبندگی سلولی عصبی
(NCAM)
می باشد. اسید سیالیک
(NANA)
ترکیب مهم الیگوساکاریدهای شیر انسان است که برای رشد و تکامل
مغز و ادراک ضروری هستند.
اسید پلیسیالیک (هموپلیمر خطی دارای واحدهای
NANA)
موجود در
NCAM
نقش مهمی در مهاجرت سلول، رشد نوریت، جوانهزدن، یافتن مسیر
عصبی، بازسازی و انعطافپذیری سیناپسی دارد. خارجکردن اسید
پلیسیالیک از
NCAM
باعث آسیبهای رفتاری و تکاملی در موشها میشود. اسید
پلیسیالیک در تنظیم عملکردهای
NCAM
در حین رشد و توسعه سیستم عصبی مرکزی (CNS)
مهم است. گانگلیوزیدهای مغز نقش مهمی بعنوان واسطه در
برهمکنشهای سلول-سلول، رابطه سلول، انتقال و ذخیره اطلاعات
دارد.NCAM
جزء خانواده بزرگ ایمنوگلوبولین ها میباشد و بصورت گسترده روی
سطح سلولهای سیستم عصبی مرکزی بیان می شود.
NCAM
پروتئین حامل اسید پلیسیالیک در سلولهای مهرهداران است.
اسید سیالیک در همه بافتهای انسان وجود دارد و مقدار آن در
CNS
بیشتر است. مقدار اسید سیالیک در غشاهای سلول عصبی 20 برابر
سایر غشاهای سلولی می باشد. گانگلیوزیدهای مغز انسان 6 تا %10
کل چربی مغز را تشکیل میدهند. یعنی 4/1 کل ساکاریدهای کنژوگه
و 70 تا 80 % اسید سیالیک کنژوگه را تشکیل میدهند. این مقادیر
از هفته دهم بارداری تا سن 5 سالگی سه برابر میشود.
گانگلیوزیدها، از گلیکواسفنگولیپید (سرامید+ الیگوساکارید) و
یک یا چند واحد اسید سیالیک (متصل به زنجیر قندی) تشکیل شده
اند. نام این ترکیبات از سلولهای گانگلیون مغز نشات گرفته است
زیرا اولین بار در این سلولها یافت شدهاند. تا کنون بیش از
200 نوع گانگلیوزید شناخته شدهاست که تفاوت آنها عمدتا در
تعداد و موقعیت اسید سیالیک آنها میباشد. گانگلیوزیدها
مولکولهای آمفیپاتیک هستند که دارای بخش آبگریز (سرامید) و
بخش آبدوست (زنجیر الیگوساکارید حاوی اسیدسیالیک) هستند.
ویژگیهای بیولوژیکی گانگلیوزیدها بیشتر تحت تاثیر قسمت
الیگوساکاریدی آنها میباشد.
نقش اسیدسیالیک در سیستم ایمنی:
اسید سیالیک نقش مهمی در سیستم ایمنی بدن دارد و بعنوان طعمه
برای پاتوژن های مهاجم نیز عمل می کند. بطوریکه با چسبیدن به
پاتوژن ها، باعث دفع آنها از طریق روده می شود و از بروز
بیماری جلوگیری می کند (شکل زیر).
نقش اسید سیالیک در جذب مواد مغذی:
اسید سیالیک نقش مهمی در جذب مواد معدنی و ویتامین ها دارد.
بطوریکه با اتصال آنها، باعث جذب سریعتر آنها از طریق روده می
شود (شکل زیر).
نقش آنتی اکسیدانی اسید سیالیک:
در سال 2004 ایجیما و همکارانش گزارش کردند که اسید سیالیک
آزاد در شرایط فیزیولوژی ماده سمی پراکسید هیدروژن را با
استفاده از مکانیسم رادیکال مصرف می کند. جزئیات و مکانیسم این
واکنش شیمیایی در سال 2014 توسط نیرا و همکارانش گزارش شد. در
سال 2009، ایجیما و همکارانش گزارش کردند که واکنش بین
اسیدسیالیک آزاد و لیپید هیدروپراکسیدها نیز صورت می گیرد.
لیپید هیدروپراکسیدها از طریق انواع اکسیژن فعال، باعث استرس
اکسیداتیو می شوند و درفرایندهای التهابی مثل تصلب شرائین
دخالت دارند.
در سال 2007 اگاساوارا و همکارانش گزارش کردند که قسمت اسید
سیالیک بزاق، رادیکال هیدروکسیل را خنثی می کنند.
خاصیت آنتی اکسیدانی اسیدسیالیک، این امکان را فراهم می کند که
بتوان از این ماده در بیماریهایی که استرس اکسیداتیو نقش مهمی
دارد؛ مثل بیماری دیابت نوع 2، سرطان و پیری استفاده کرد.
در تحقیقی که در سال 2013 توسط چو و همکارانش صورت گرفت، مشخص
شد که با افزدون اسیدسیالیک به محیط کشت، مرگ سلولی و مواد
اکسیدکننده درون سلولی کاهش می یابد (ظرفیت آنتی اکسیدانی محیط
کشت افزایش می یابد).
نقش پری بیوتیکی اسیدسیالیک:
فعالیت پری بیوتیکی اسیدسیالیک بعنوان یک فرضیه است اما برخی
شواهد در این خصوص وجود دارد.
نورامینیدازهای باکتریایی (مثل بیفیدوباکتریوم بیفیدوم) در
روده انسان وجود دارند. این آنزیم ها، اسیدسیالیک را آزاد می
کنند و در اختیار باکتریهای مفید روده قرار می دهد. بر این
اساس، فعالیت پری بیوتیکی بالقوه اسید سیالیک روی گونه های
بیفیدوباکتر مطرح شده است.
منابع اسیدسیالیک با خلوص بالا:
1-
شیر مادر
2-
کازئین گلیکوماکروپپتید
(CGMP)
3-
تولید
صنعتی اسیدسیالیک: روشهای مختلفی دارد: الف) سنتز شیمیایی ب)
تغلیظ آنزیمی پیرووات با ان-استیل-د-مانوزآمین ج) سنتز آنزیمی
که با ان-استیل-د-گلوکزآمین و ان-استیل-د-مانوزآمین شروع می
شود. د) واکنش آنزیمی که از ان-استیل-د-گلوکزآمین شروع می شود.
ه) بیوکاتالیست سلولی با استفاده از میکروارگانیسم های
تراریخته.
جمع بندی:
با توجه به اهمیت و نقش های متعدد اسیدسیالیک، لازم است که
بعنوان یک ترکیب غذایی در فرمولا (جهت استفاده نوزادان) اضافه
گردد تا مقدار آن نزدیک به مقدار موجود در شیر مادر شود. پس از
سال ها تحقیقات مستمر، در حال حاضر اسیدسیالیک تجاری با خلوص
بسیار بالا تولید می شود.
منابع:
Bork K, Reutter W, Gerardy-Schahn R, Horstkorte R. 2005. The
intracellular concentration of sialic acid regulates the
polysialylation of the neural cell adhesion molecule.
FEBS Lett. 579:5079–83.
Bing Wang. 2009. Sialic Acid Is an Essential Nutrient for
Brain Development and Cognition.
Annu. Rev. Nutr. 29:177–222.
Yang P, Major D, Rutishauser U. 1994. Role of charge and
hydration in effects of polysialic acid on molecular
interactions on and between cell membranes. J. Biol.
Chem. 269:23039–44.
Wang B, Yu B, Karim M, Hu H, Sun Y, et al. 2007. Dietary
sialic acid supplementation improves learning and memory in
piglets. Am. J. Clin. Nutr. 85:561–69.
Wang B, McVeagh P, Petocz P, Brand-Miller J. 2003. Brain
ganglioside and glycoprotein sialic acid in breastfed
compared with formula-fed infants. Am. J. Clin. Nutr.
78:1024–29.
Wang B, Hu H, Yu B. 2006. Molecular characterization of pig
ST8Sia IV—a critical gene for the formation of neural cell
adhesion molecule and its response to sialic acid supplement
in piglets. Nutr. Neurosci. 9:147–54.
Wang B, Brand-Miller J. 2003. The role and potential of
sialic acid in human nutrition. Eur. J. Clin. Nutr.
57:1351–69.
Christoph H. Röhrig, Sharon S. H. Choi & Nigel Baldwin
(2015): The Nutritional Role of Free Sialic Acid, a Human
Milk Monosaccharide, and Its Application as a Functional
Food Ingredient, Critical Reviews in Food Science and
Nutrition.
RENJU, V. C., SANTHA, K. & SETHUPATHY, S. 2012. Oxidative
stress, sialic acid and total antioxidant status in patients
with Type 2 Diabetes mellitus. Int. J. Pharma Bio Sci.,
3, 789-795.
NEYRA, C., PALADINO, J. & LE BORGNE, M. 2014. Oxidation of
sialic acid using hydrogen peroxide as a new method to tune
the reducing activity. Carbohydr. Res., 386,
92-98.
LEE, H., GARRIDO, D., MILLS, D. A. & BARILE, D. 2014.
Hydrolysis of milk gangliosides by infant-gut associated
bifidobacteria determined by microfluidic chips and
high-resolution mass spectrometry. Electrophoresis,
Epub ahead of print.
CHOI, S. S. H., BALDWIN, N., WAGNER, V. O. I., ROY, S.,
ROSE, J., THORSRUD, B. A., PHOTHIRATH, P. & RÖHRIG, C. H.
2014. Safety evaluation of the human-identical milk
monosaccharide sialic acid (N-acetyl-D-neuraminic
acid) in Sprague-Dawley rats Regul. Toxicol. Pharmacol.,
70, 482-491.
Claumarchirant, Lorena, et al. "Evaluation of Sialic Acid in
Infant Feeding: Contents and Bioavailability." Journal of
agricultural and food chemistry 64.44 (2016): 8333-8342.
Karim, Muhsin, and Bing Wang. "Is sialic acid in milk food
for the brain." Perspect Agric Vet Sci Nutr Nat Resour
1 (2006): 18-29.
Varki, Ajit, and Pascal Gagneux. "Multifarious roles of
sialic acids in immunity." Annals of the New York Academy
of Sciences 1253.1 (2012): 16-36.
Tram, T. H., et al. "Sialic acid content of infant saliva:
comparison of breast fed with formula fed infants."
Archives of disease in childhood 77.4 (1997): 315-318.
Gnoth, Mark J., et al. "Human milk oligosaccharides are
minimally digested in vitro." The Journal of nutrition
130.12 (2000): 3014-3020.
