Nutrición y mielinización: la influencia de la nutrición temprana en el desarrollo cognitivo de los bebés

Explore cómo las variaciones en la nutrición infantil temprana afectan la mielinización y el desarrollo cognitivo con el Dr. Javier Fontecha. Su investigación se centra en el papel de la MFGM en la promoción de la mielinización, que posteriormente puede mejorar el desarrollo cognitivo.

 

Esta presentación fue expuesta en el Global Nutrition Summit 2024 del MJNI por el Dr. Javier Fontecha, PhD, investigador del Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL- CSIC).

nutrition_and_myelination,_early_nutrition's_influence_on_developmental_cognition_in_infants.png

Narrador: 

Damos la bienvenida al Doctor Javier Fontecha, Investigador Permanente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas. El Dr. Fontecha es actualmente jefe del Grupo de Biomarcadores Lipídicos y Alimentos y Salud en el Instituto de Investigación en Ciencias de los Alimentos en Madrid, España, con un enfoque en alimentos funcionales, particularmente productos lácteos. Su investigación tiene como objetivo mejorar la fracción lipídica para satisfacer las necesidades nutricionales y promover opciones dietéticas más saludables.

El trabajo pionero del doctor Fontecha consiste en enriquecer los alimentos con componentes lipídicos bioactivos como el omega tres, ácido linoleico conjugado, lípidos, fosfolípidos y esfingolípidos de la MFGM para prevenir enfermedades cardiovasculares, abordar el deterioro cognitivo y promover el desarrollo cognitivo en recién nacidos y bebés. Por favor, démosle la bienvenida al doctor Fontecha.

Doctor Javier Fontecha:

¡Buenos días! Estoy muy contento de estar aquí. Gracias a los organizadores por invitarme. Siempre es un placer. Y estar aquí en Phuket, que es un lugar hermoso. Bueno, vamos a hablar sobre nutrición y mielinización, un aspecto importante de la nutrición. Trataremos de explicarlo. Vengo de Madrid, España, una ciudad hermosa. La ciudad del mejor equipo de fútbol en el mundo. Tienen que visitarnos. Vengo del Instituto de Ciencia e Investigación de los Alimentos del Centro Nacional de Investigaciones en Madrid y de la Universidad Autónoma, y estamos trabajando en algo que llamamos alimentos funcionales para la salud. Podemos modificar algunos alimentos para obtener una alimentación más saludable para bebés o adultos.

Hablaré en esta presentación sobre el papel de los nutrientes específicos de la MFGM en el desarrollo temprano con lípidos polares y la estructura y función de la MFGM; evidencia clínica de la suplementación con MFGM en lactantes y niños; alguna consideración final y conclusiones. Al final, si queda algo de tiempo, les hablaré sobre nuestros estudios recientes en adultos suplementados con MFGM.

Cuando hablamos de cognición, debemos hablar del cerebro. Como bioquímico, al analizar el cerebro pienso en lípidos, ya que este órgano es el más rico en grasas del cuerpo humano: aproximadamente el 60 % de su composición corresponde a lípidos, concentrados principalmente en la mielina, cuya estructura está compuesta en cerca de un 70 % por lípidos.

Pero ¿qué tipo de lípidos tenemos en el cerebro? Más de dos tercios de estos lípidos son lípidos polares de esta clase que ven aquí. Este es un glicerofosfolípido que llamamos fosfolípido. Al igual que fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilinositol, y esfingolípidos como esfingomielina, muy importante para la estructura de las membranas, la fluidez de las membranas, y para la interacción de las conexiones entre las neuronas y los axones; también tenemos colesterol.

Así que los lípidos son lípidos polares sumamente importantes. Más tarde veremos la importancia de los lípidos polares de la MFGM. Y la construcción del cerebro. Aquí podemos ver la composición lipídica de la membrana de mielina, una composición muy similar a la de la MFGM. Y aquí vemos la composición de la MFGM, esfingomielina, fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina, fosfatidilinositol en la leche bovina y la leche humana y son los mismos componentes que se tienen en la membrana de mielina.

También tenemos glucolípidos en la MFGM. Por eso, la MFGM es una fuente de lípidos para la formación de la mielina en el cerebro de los bebés. Vemos aquí los lípidos polares en todas las conexiones, todas las sinapsis, cuando el recién nacido tiene alrededor de 50.000 sinapsis y al final de los dos años tiene más de mil millones de sinapsis y todos los lípidos polares se incrustan en estas viejas conexiones cerebrales.

Esto es muy importante en los primeros 1000 días. Este es un trabajo muy hermoso. Tenemos aquí diferentes fórmulas. La primera fórmula con una cantidad muy pequeña de ácidos grasos poliinsaturados, ácido araquidónico y DHA, y también una cantidad muy pequeña de esfingomielina. La fórmula dos con alta cantidad de DHA, alta cantidad de esfingomielina. Y la fórmula tres con alta cantidad de DHA y baja en esfingomielina. Este es un trabajo de 2018 del único grupo que ha podido medir el aumento de la mielinización con estas tres fórmulas infantiles. Aquí pueden ver, en la línea azul en la parte superior está la lactancia materna, y luego tenemos la fórmula dos y la fórmula tres alta en DHA y alta en esfingomielina. Por último, el verde. Esta era la fórmula con baja cantidad de DHA y esfingomielina. También este autor y su grupo pudieron relacionar el aumento de la mielinización con una mejor cognición. Si vemos la línea azul, esta es la leche materna y las otras dos y tres fórmulas y al final la fórmula con menor cantidad de DHA y también esfingomielina.

Esta es una relación entre los lípidos polares y la cognición y la mielinización en el bebé. Y el mismo grupo también estudia la mielinización en las diferentes regiones del cerebro del bebé durante los primeros 1000 días. Aquí se ve que cuando se usa esta fórmula suplementada con MFGM se tiene un contenido de mielina mucho más alto que cuando se usa una fórmula infantil sin MFGM.

Todos sabemos que la lactancia materna es lo mejor para el bebé, con muchos beneficios para su salud. De hecho, es mejor el desempeño cognitivo cuando el bebé toma leche materna que cuando toma fórmula infantil y nuestra hipótesis es que se debe a que la leche materna tiene la grasa de la leche y las membranas del glóbulo de grasa de la leche y en algunas de las fórmulas infantiles se elimina la grasa de la leche y la cambian por aceite vegetal sin MFGM, sin lípidos polares.

Entonces ¿qué es la MFGM? Aquí al lado derecho vemos las membranas del glóbulo de grasa de la leche. Este es el tamaño. Este es el glóbulo de grasa de la leche y la grasa de la leche está en su interior. Hace 30-40 años pensábamos que la membrana del glóbulo de grasa de la leche que rodea toda la grasa de la leche solo servía para proteger el crecimiento de la grasa de la leche dentro del cuerpo del bebé.

Sin embargo, ahora sabemos que la membrana del glóbulo de grasa de la leche no sirve solo para protección, sino que también confiere una parte importante de los ingredientes bioactivos que son los lípidos polares, fosfolípidos, esfingolípidos y también glucoproteínas. Aquí tienen la estructura, una estructura singular con tres capas de fosfolípidos en los esfingolípidos. El amarillo proviene del retículo endoplásmico de las células de la glándula mamaria y la bicapa exterior proviene de la membrana apical de las células de la glándula mamaria.

De modo que tenemos tres capas de fosfolípidos y esfingolípidos. Y también tenemos todos los lípidos polares en las proteínas de la membrana. Aquí vemos la estructura de estas proteínas de la membrana como la xantina oxidasa que son muy importantes para las propiedades antibacterianas o la regulación de la separación de lípidos. Tenemos otras proteínas muy importantes, como la mucina y la lactadherina, que es importante para la protección, el papel de la inmunidad intestinal y que también tienen efecto protector contra el rotavirus y salmonela. Sí, he incluido varios modelos. Pero la parte más específica de la membrana que estamos estudiando en mi laboratorio son los lípidos. Tenemos glicerofosfolípidos, fosfolípidos, glucolípidos y esfingomielina, que son muy importantes para el desarrollo del cerebro del bebé.

En resumen, ahora sabemos que la MFGM afecta múltiples sistemas de salud en el intestino del bebé protegiéndolo de las bacterias patógenas. Las proteínas y los lípidos glucosilados desempeñan un papel en la salud intestinal y mejoran el sistema inmunológico y el cerebro. La MFGM proporciona muchos componentes, gangliósidos, esfingomielina y fosfolípidos, que apoyan el neurodesarrollo y también el metabolismo. Porque la MFGM también contiene colesterol y lípidos polares que afectan el metabolismo y la salud infantil. 

Así que llegó el momento de las encuestas. Tomen sus teléfonos y abran la encuesta para ver si saben la respuesta a esta pregunta. ¿Qué es la membrana del glóbulo de grasa de la leche (MFGM)? 

  • un ingrediente puro rico en DHA 
  • un ingrediente de la grasa de la leche que está formado por triglicéridos
  • un ingrediente complejo que está formado por lípidos polares y algunas proteínas de membrana presentes en la leche de los mamíferos
  • todas las anteriores son correctas.

La mayoría de la gente piensa que todas son correctas. Estamos hablando de la membrana del glóbulo de grasa de la leche. No del glóbulo de grasa de la leche. Bien.

Es una pregunta complicada. Bien. Así que ahora vemos que lo correcto es un ingrediente complejo que está compuesto por lípidos polares y proteínas de la membrana. Porque los triglicéridos y los ácidos grasos están en la grasa de la leche. Pero la membrana del glóbulo de grasa de la leche tiene todos estos ingredientes. Bien. Casi 40% de las personas saben la respuesta. Y, por supuesto, también en la MFGM tenemos DHA en los ácidos grasos y fosfolípidos. También tenemos triglicéridos en parte. Así que todos ustedes lo han hecho perfectamente.

Ahora, otra pregunta. Creo que es más fácil. La MFGM desempeña un papel importante en 

  • la estructura y la función del cerebro (neurodesarrollo)
  • el sistema inmunológico 
  • la maduración intestinal 
  • la microbiota 
  • todas las anteriores

Bueno, ahora esto está cambiando. Bien hecho. Todas son correctas. Sí, la MFGM desempeña todos estos papeles. Por supuesto, la estructura y la función del cerebro, el sistema inmunológico, la maduración intestinal, la microbiota. Así que 85% de ustedes sabe que todas son correctas. 

Muy bien. Así que podemos seguir con mi presentación, porque quiero mostrarles la estrategia que tenemos en mi laboratorio para medir todos los lípidos. Tomamos leche materna, fórmula infantil y otros lácteos. Somos capaces de extraer los lípidos, medir con técnicas de lipidómica, y también aislar los lípidos más bioactivos para medir la bioactividad a través del metabolismo celular. Esta gran distribución en estudios clínicos y también tenemos suficiente dinero. Podemos hacer estudios clínicos en seres humanos para poder medir todos estos componentes, su actividad, su biodisponibilidad.

También podemos poner la muestra en diferentes dosis para ver su acción. Entonces, la primera parte es aislar la MFGM ¿Cuál es la fuente de la MFGM? Podemos usar todos los productos de la leche entera. Por supuesto, la MFGM rodea el glóbulo de grasa de la leche y está en la crema, es decir, en la grasa de la leche.

Entonces podemos usar la crema de la leche entera; además, en la industria se está comercializando la MFGM tomada del suero de queso que tiene una gran cantidad de crema. En nuestro laboratorio trabajamos con el suero de leche que es un intermediario en la producción de mantequilla muy alto en MFGM.

También hay otro suero beta que es otra fuente de MFGM e ingredientes más ricos. Todos ellos son subproductos. Eso significa que son de bajo costo, pero sus propiedades bioactivas son grandes, así que podemos usar esta MFGM y los ingredientes más ricos para ponerlos en la fórmula infantil y medir la actividad para compararla en estudios clínicos. Los primeros estudios clínicos que se ven aquí en esta tabla son alrededor de seis/siete estudios clínicos realizados entre 2011 y 2015. Fueron muy importantes. Por ejemplo, el primero de Zavaleta incluyó 500 bebés con fórmula experimental frente a lactancia materna durante seis meses. Es un estudio muy importante porque mostró menos diarrea y menos mortalidad por diarrea porque existía la protección de la MFGM en estos bebés. También en la cognición, este estudio de Gurnida con 60 bebés, mostró mayor coordinación de manos y ojos y mayor coeficiente intelectual. Timby también encontró una puntuación cognitiva más alta en los bebés que usaron una fórmula infantil complementada con MFGM.

Estudios muy importantes que arrojaron resultados prometedores tanto con respecto al desarrollo neurológico como a la defensa contra la infección. Fueron la base científica del conocimiento. Sin embargo, en ese momento todavía había limitaciones. Entonces, durante los últimos años, a partir de 2015, se han realizado otros 15 estudios clínicos con MFGM y los hemos revisado.

Vemos aquí que si usamos MFGM para el neurodesarrollo podemos comparar con la lactancia materna. Uno de los pasos críticos es la digestión de la MFGM. Tenemos algunos componentes de la digestión que se utilizan directamente para mejorar el sistema inmunológico, la mielinización, la neurogénesis, en tanto que otros componentes aumentan la microbiota intestinal y también utilizan el eje intestino-cerebro para los neurotransmisores.

Así que esto es importante en nuestros estudios en células. En células cultivadas hemos demostrado que la MFGM se fusiona con las células epiteliales del bebé, y se toma todos los componentes para reforzar los epitelios del bebé y aumentar su protección.

Ahora voy a mostrarles dos estudios clínicos que creo que son los mejores. Uno es este estudio cognitivo en el que se usa una fórmula infantil con un ácido graso poliinsaturado de cadena larga, simbióticos y membrana del glóbulo de grasa de la leche suplementada en la fórmula. Así que tienen tres grupos en este estudio: uno es la fórmula estándar, en azul; en azul oscuro está la fórmula infantil experimental; el otro son los bebés amamantados. Miden el comportamiento del niño durante dos años y medio y comprueban que cuando se usa la fórmula experimental con estos ingredientes bioactivos hay menor incidencia de infecciones, hasta 30,2% menos de infección en RTE como infecciones pulmonares, y también 32% menos infecciones gastrointestinales. Resultados muy importantes. Luego hicieron el seguimiento a los seis años midiendo el volumen del cerebro de los bebés a los seis años. Encontraron mayor volumen del cerebro en los bebés que tomaron esta fórmula y también un grosor cortical que se relacionó con puntajes de desarrollo y tareas neurocognitivas que muestran mejor comprensión y memoria de trabajo. Así que estas son las relaciones entre la fórmula infantil en los primeros dos años y más allá en el crecimiento del cerebro. Este es un estudio muy bueno que se está haciendo en China. 

El profesor Colombo de la Universidad de Kansas ha estudiado 451 bebés, 228 de control, 223 con fórmula experimental. Usaron una fórmula estándar a base de leche de vaca y la misma fórmula suplementada con MFGM y lactoferrina. Informaron que a los 12 meses todos los bebés que tomaron la fórmula experimental tenían un mayor desarrollo neurológico y de la cognición, y un aumento significativo en el lenguaje y la motricidad. Esto fue importante porque relacionaron la fórmula suplementada con MFGM y lactoferrina con un desarrollo neurológico acelerado. También a los 18 meses demostraron mejorías en las subcategorías del lenguaje, que se muestran en rojo.

Esto es muy importante porque cuando le muestran un objeto al bebé encuentran una mayor atención a los detalles visuales, aquí en rojo, una atención significativamente mayor a este objeto. Este estudio también hizo una evaluación del impacto a largo plazo de la nutrición temprana. Después de 5,5 años encontraron mejoras significativas en el razonamiento fluido espacial visual, la memoria de trabajo, la velocidad de procesamiento y el coeficiente intelectual significativamente más elevado. 

Finalmente, este es un artículo que salió hace 2 meses, en julio. Podemos ver resultados muy importantes. Fue publicado por el grupo en Tailandia. Tal vez algunos de los autores están aquí en la audiencia, no lo sé. 

Este es un metaanálisis y una revisión sistemática de todos los estudios clínicos que hemos visto antes. Aquí están todos los estudios clínicos de los que he hablado. Y este metaanálisis, muy bonita su forma de representar los datos. Así que, por ejemplo, para el desarrollo del lenguaje, utilizan todos los estudios clínicos. Y esto lo llamamos diagrama de bosque con la asociación que favorece a la MFGM o favorece a la fórmula estándar al lado derecho de cero al lado derecho. Vemos que todos los datos están al lado derecho, lo que muestra que la MFGM al final favorece el desarrollo del lenguaje y el desarrollo motor. Todos significativamente diferentes con la fórmula suplementada con MFGM. También el desarrollo social y emocional y la función ejecutiva. Aquí se puede ver que todos los datos favorecen a la MFGM al lado derecho del gráfico de bosque.

Este es el último gráfico. Muy importante. Compararon la fórmula con MFGM con la leche materna. Vemos aquí que, por supuesto, la leche materna es mucho mejor que la fórmula suplementada con MFGM. Pero la diferencia no fue estadísticamente significativa en cuanto a los resultados. Así que todos los datos estaban casi en la línea cero. En medio. Es decir, que la leche materna fue mejor, pero no significativamente. Y esto es importante porque la fórmula infantil suplementada con MFGM se asocia significativamente con un mejor desarrollo cognitivo y no demuestra inferioridad a la leche materna. 

Finalmente, solo los últimos dos minutos para mostrarles algo, sé que son pediatras y que tal vez no estén interesados en la comida para adultos, pero durante los últimos diez años estamos estudiando si la MFGM funciona en la neuro-protección; nuestra hipótesis es que tal vez la suplementación con MFGM ofrece neuro-protección. Así que hemos hecho muchos experimentos preclínicos y en seres humanos, en la relación entre el deterioro cognitivo leve y la edad. Esta es la curva que muestra que la edad se asocia con el deterioro de la memoria, perdemos la memoria a medida que envejecemos. Esta es la curva normal en la parte superior. Pero también hay una curva preclínica con deterioro cognitivo leve, demencia y enfermedad de Alzheimer.

Así que esto aumenta durante el envejecimiento y en algunos artículos ha sido relacionado con la pérdida de fosfolípidos. Los vemos en diferentes regiones del cerebro. Hay pérdida de fosfolípidos en la sustancia blanca frontal, la sustancia blanca temporal, la corteza frontal. En este trabajo de 2021 encontraron que los fosfolípidos cerebrales son otro componente lipídico del cerebro que cambia con la edad. Aquí tienen la firma lipídica del deterioro cognitivo en todas las personas. La conclusión fue que la parte central multicéntrica de las personas mayores se identifican niveles más bajos de esfingomielina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilcolina, que se asociaron con mayores probabilidades de deterioro cognitivo. De nuevo, los lípidos polares tienen relación con el neurodesarrollo, pero también con el deterioro cognitivo leve. 

Entonces, según nuestra hipótesis, podríamos incluir lípidos polares en la dieta y ver qué sucede en ratas viejas y también en humanos. A ratas viejas, de dos años que son como 80 años para los seres humanos, les dimos unas galletas pequeñas con MFGM concentrada. Pusimos un gramo de MFGM en estas galletas y después hicimos la evaluación cognitiva. Aquí en las líneas rojas se muestran las ratas con suplementación de MFGM. Se hicieron estudios de memoria en cuatro ensayos diferentes. La línea roja muestra mayor velocidad. Estas ratas pudieron hacer el mismo ejercicio más rápido que las ratas de control. Y cuando hicimos el análisis lipidómico encontramos niveles más altos de EPA y DHA en los sinaptosomas y también fosfolípidos más altos. Pudimos medir fosfolípidos, EPA y DHA en el cerebro de ratas que recibieron una dieta con suplencia. 

Finalmente hicimos este ensayo clínico en seres humanos. La mitad de la cohorte tomó fórmula con leche descremada y la otra mitad leche descremada enriquecida con MFGM. Vemos que las personas que tomaron la fórmula experimental con MFGM tuvieron una memoria a largo plazo significativamente mejor, y también la memoria a corto plazo, que es más importante porque al envejecer perdemos la memoria a corto plazo más rápido que la memoria de largo plazo.

Sabemos que los ancianos recuerdan bien la infancia, pero no lo que hicieron ayer. Esto es muy importante en cuanto a la memoria de corto plazo. Cuando vemos las diferencias de género aquí, el retardo corto en las mujeres fue significativamente mayor y en los hombres también estaba alto, pero la diferencia no fue significativa. Esto también es muy importante porque las mujeres viven más que los hombres.

En conclusión, es probable que los nutrientes en los lípidos polares y las glucoproteínas de la MFGM sean importantes para el cerebro, el intestino y la función inmunológica. Los efectos de la MFGM son evidentes tanto en una prueba estandarizada como en la evaluación de un componente cognitivo específico. Los efectos de la MFGM persisten mucho más allá del periodo de alimentación y la primera infancia, lo que sugiere que la MFGM contribuye positivamente a la programación temprana de la estructura y la función del cerebro.

La MFGM es segura. Esto es muy importante. Los estudios clínicos han demostrado que el consumo de MFGM es seguro, bien tolerado y no hay evidencia de efectos adversos. Finalmente, la MFGM puede ser eficaz en la prevención del deterioro cognitivo leve asociado al envejecimiento. Así que MFGM para los bebés, pero también quizás para adultos. Este es mi grupo de investigación, del que me siento muy orgulloso.

Muchas gracias.


Acerca de los Autores

Javier Fontecha, PhD