È stato definito il cibo più perfetto del mondo, e ci sono prove inequivocabili che può combattere le malattie e costruire cervelli migliori per i bambini. Ma anche dopo decenni di ricerche, si sa molto poco su come funziona il latte materno. Per aiutare a completare il puzzle, i chimici del National Institute of Standards and Technology (NIST) stanno costruendo una biblioteca per catalogare parti importanti di questo fluido corporeo sorprendente e talvolta misterioso.

"Vogliamo trovare più dettagli possibili sul latte perché è così importante, ma così poco si sa della sua chimica, "dice Connie Remoroza, un chimico che guida il progetto di ricerca al NIST.

Remoroza ha lavorato con altri nel Mass Spectrometry Data Center (MSDC) del NIST per analizzare alcuni degli zuccheri unici del latte, noti come oligosaccaridi. Gli oligosaccaridi sono carboidrati. Di solito includono da tre a 10 zuccheri semplici come glucosio, legati tra loro da legami chimici. Gli scienziati stanno imparando che svolgono un ruolo nello sviluppo del cervello del bambino e nell'aumento dell'immunità alle infezioni.

Oltre alla loro presenza nel latte, gli oligosaccaridi sono presenti in molte piante, come i legumi, cipolle, grano e asparagi. La grande maggioranza di essi non viene digerita o assorbita dal corpo quando viene mangiata; invece finiscono nel colon. Il ruolo che svolgono lì è ancora in gran parte sconosciuto, anche se molti li chiamano prebiotici, perché si presume che favoriscano la crescita di batteri buoni, che a sua volta crea un sano, microbioma funzionale per il corpo. Alcune ricerche hanno anche dimostrato che i prebiotici come gli oligosaccaridi potrebbero favorire l'assorbimento del calcio, magnesio e altri minerali nell'intestino umano.

La biblioteca del NIST che Remoroza e i suoi colleghi scienziati stanno costruendo fungerà da riferimento per coloro che vorranno lavorare ulteriormente sull'argomento per trovare risposte definitive a queste incertezze digestive.

Nell'estate del 2018 Remoroza e i suoi colleghi hanno documentato 74 oligosaccaridi unici nello Standard Reference Material (SRM) del NIST 1953. SRM 1953 è stato acquisito in collaborazione con i Centers for Disease Control e include campioni di latte raccolti da 100 madri che allattano, acquistato congelato da sei diverse banche del latte negli Stati Uniti nel 2006. I chimici lo usano spesso per determinare se i metodi per trovare contaminanti ambientali come i policlorobifenili (PCB) e i pesticidi sono efficaci. Dodici degli oligosaccaridi documentati da Remoroza non erano stati trovati prima nel latte umano.

Le scoperte sono state fatte con uno spettrometro di massa, uno strumento utilizzato per misurare la struttura chimica di molecole e composti chimici. I chimici usano queste misurazioni per tracciare "spettri di massa, " che sono come impronte digitali uniche che possono aiutare a identificare la composizione del campione originale.

Negli ultimi dieci anni o giù di lì, cromatografia liquida e spettrometria di massa è stata sempre più utilizzata per analizzare i carboidrati, compresi gli oligosaccaridi, per trovare le loro impronte digitali uniche. Misurare i carboidrati può essere più difficile che misurare la struttura di altre cose, anche se, e di conseguenza si sa poco di loro. Costruendo una biblioteca, Il NIST sta colmando una grande lacuna di dati.

"Una volta pubblicate queste informazioni, chiunque sarà in grado di utilizzarlo per tutti i tipi di scopi di ricerca, "dice Stephen Stein, scienziato capo del MSDC.

Il team del NIST ha recentemente rivolto la sua attenzione ad altri tipi di latte di mammiferi. Primo, Remoroza catalogò gli oligosaccaridi degli animali domestici, come mucche e capre. Poi un giorno, si sedette di fronte a un modesto foglio di calcolo che aveva creato per dettagliare quali tipi di latte erano già stati studiati dai chimici utilizzando spettrometri di massa come quello del suo laboratorio. Si chiedeva cosa potesse trovare nel latte degli orsi, ornitorinchi e scimmie. Le venne in mente che uno dei più importanti zoo di ricerca del mondo era a poche miglia di distanza, in Connecticut Avenue a Washington, D.C. Si chiedeva:hanno del latte da condividere con noi?

Una rapida e-mail ha confermato che gli scienziati che lavorano allo Smithsonian's National Zoo and Conservation Biology Institute avevano effettivamente accumulato una collezione piuttosto insolita di latte di mammiferi esotici. Ed erano entusiasti degli oligosaccaridi nel latte quanto lei. Sebbene lo zoo abbia accesso a molti latti animali e ne stia attualmente immagazzinando più di 15, 000 campioni, manca delle capacità tecniche del NIST e dell'attrezzatura necessaria per studiare le molecole di quei latti. Nel dicembre 2018 è stata costituita una partnership.

"I mammiferi sono l'unico grande gruppo di animali che sono tutti definiti dal fatto che le loro femmine producono una sostanza dal proprio corpo per nutrire la loro prole, "dice Mike Power, uno degli scienziati animali dello zoo che ha lavorato con Remoroza. "Tutto, da un armadillo a un elefante a un essere umano."

Mentre tutti producono latte, i contenuti di ciascun tipo possono variare notevolmente. Elefanti e rinoceronti hanno un latte molto diverso, Per esempio, anche se vivono nello stesso habitat e vivono più o meno lo stesso stile di vita.

I latti dei nostri parenti più stretti, le scimmie, sono simili ai nostri, anche se il latte umano ha circa il doppio del grasso. Ma i recenti progressi tecnologici ci hanno aiutato a vedere più a fondo nel fluido per ulteriori informazioni. Gli scienziati hanno recentemente scoperto che gli oligosaccaridi tendono ad essere più diversificati e più abbondanti negli esseri umani di quanto non lo siano negli altri animali, persino nelle scimmie. Circa il 20% dello zucchero nel latte umano è contenuto negli oligosaccaridi. Questo è in netto contrasto con il latte di gorilla, dove la quota è più vicina al 5%.

Power pensa che questi dettagli possano aiutarci a capire l'evoluzione.

"Si dice che il latte sia il cibo perfetto. Direi che è il cibo più evoluto, ma non è perfetto, " dice. Sapere di più sugli oligosaccaridi ci parlerà del latte umano ora e di quanto sia importante, e non importante.

"Sembra essere principalmente una funzione immunitaria. Il che ha molto senso quando inizi a pensare a come abbiamo cambiato il nostro ambiente". A differenza delle scimmie, gli uomini iniziarono a coltivare, e l'allevamento di animali domestici. Infine, anche gli umani hanno iniziato a usare il letame per fertilizzare le colture, che a sua volta potrebbe trasmettere nuovo, malattie virulente come l'influenza suina. L'esposizione probabilmente ha richiesto più sistemi immunitari umani, compreso il latte, Il potere dice.

Maggiori dettagli Remoroza può fornire sul latte, più è probabile che i ricercatori ne costruiscano sostituti migliori. Questo potrebbe aiutare i veterinari, biologi della conservazione e dietologi negli zoo, che spesso devono allattare un bambino quando la madre non vuole (o non può) provvedere, come il famoso esempio di Fiona l'ippopotamo allo zoo di Cincinnati nel 2017. Quando è nato il piccolo ippopotamo e incapace di ottenere ciò di cui aveva bisogno, Power e il suo team allo zoo nazionale sono stati chiamati a creare un duplicato il più vicino possibile al latte di sua madre.

La libreria di oligosaccaridi del NIST potrebbe aiutare in altre situazioni simili in futuro. Ma potrebbe anche aiutare nello sviluppo di formule per bambini migliori per gli esseri umani.

Remoroza spera di accedere alle risorse congelate dello zoo per studiare il latte di un'ampia varietà di animali, come okapis, elefanti, gorilla, e forse anche formichieri. Sta iniziando con leoni africani, però, perché si è resa conto che erano state fatte pochissime ricerche sui carnivori e che lo zoo ha molto latte di leone africano da condividere per la biblioteca.

La libreria degli oligosaccaridi è disponibile gratuitamente sul sito Web del NIST e verrà aggiornata non appena saranno disponibili nuovi dati.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione del NIST. Leggi la storia originale qui.