Topic 11. Proteins Part 3: Enzymes and Bioactive Compounds
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It seems like we are hunkered down in proteins, doesn’t it? To review, first, we discussed curds and whey, then hormones, now enzymes and bioactive compounds. After today we will review vitamins (fat soluble and water soluble) and then offer two test your knowledge posts. We will wrap proteins up with a class I like a lot: a deeper dive into secretory IgA. Secretory IgA along with human milk oligosaccharides and fats in human milk are my favorites! But for now, we keep plugging along …
Enzymes in Human Milk
Proteins in human milk function as carriers for enzymes. Here are a few of the many enzymes found in human milk.
Lysozyme, found in the whey portion of human milk, functions as an antimicrobial agent by interrupting the structure of bacterial cell walls. Lysozyme protects infants against dangerous bacteria like E. coli and Salmonella. As lysozyme is found in large concentrations in the stools of breastfed infants but not in the stools of formula fed infants, it is thought to influence the flora (microbiome) of the GI tract. What is most interesting about lysozyme is that its amount increases during lactation, starting at 6 months, when infants begin solid foods.
“Human lysozyme is antigenically and serologically different from the bovine (cow’s milk) enzyme. The content in human milk is 3000 times that in bovine milk and the activity 100 times that of bovine milk.” (Reference 1)
Lipase helps digest fat. Lipase breaks down fat into fatty acids and glycerol.
Bile salt-stimulated lipase is only found in the milk of humans and mountain gorillas. (How about that for a weird fact?) This has an antiprotozoal action - for example would kill diarrhea-causing Giardia.
Lipase is responsible for frozen human milk that has a metallic, soapy smell and taste once defrosted. When this happens, the nutritive properties of the milk are not affected.
Amylase helps digest starch. The infant’s pancreas doesn’t start producing amylase until around 6 months of age so the amylase in breast milk helps the infant digest starch early on.
Other enzymes include: alkaline phosphatase, peroxidases (xanthine oxidase, sulfhydryl oxidase, glutathione peroxidase). (Reference 2)
Remember most enzymes end in -ase.
Bioactive Compounds
Proteins also provide bioactive compounds. What is a bioactive compound?
Google offers these definitions
“Bioactive compounds have actions in the body that may promote good health.”
“In medical dictionaries, a bioactive substance is defined as a substance having an effect on, causes a reaction, or triggers a response in the living tissue.”
Breastfeeding and Human Lactation says,
“These substances promote growth and development of the newborn by special activities that continue after the infant digests human milk.” (Reference 3)
Recall that colostrum contains a pronounced concentration of growth factors (the G in LLAMAS Pee Gold). These are bioactive compounds.
Epidermal growth factor (EGF) is a major growth-promoting factor in human milk that causes an increase in the number of cells of the intestinal mucosa and epithelium and strengthens the mucosal barrier to antigens. Colostrum contains a lot of EGF – right at a time when the infant’s intestine is being exposed to all kinds of foreign agents and needs to tighten up.
Human milk growth factors I, II, III
These three polypeptides also function as epidermal growth factors to help promote gut closure.
Insulin-like growth factor
Like the other bioactive compounds mentioned above, this is found in high concentration in colostrum, in low concentrations in cow’s milk and almost absent in formula. Again, this plays a growth promoting role.
References
1. Lawrence RA, Lawrence RM. Breastfeeding: A Guide for the Medical Profession, 7th edition. Mosby, Elsevier. 2011. Page 143
2. Core Curriculum for Lactation Consultant Practice, 3rd Edition. Edited by Rebecca Mannel, Patricia J. Martens, Marsha Walker. Jones & Bartlett Learning. 2013
3. Wambach K, Spence B. Breastfeeding and Human Lactation, 6th edition. Jones & Bartlett Learning. 2021
Proteínas Parte 3: Enzimas y compuestos bioactivos
Parece que estamos metidos de lleno en las proteínas, ¿verdad? Repasemos, primero hablamos de la cuajada y el suero, luego de las hormonas, ahora de las enzimas y los compuestos bioactivos. Después de hoy serán las vitaminas (liposolubles e hidrosolubles) y luego dos posts de Comprueba tus conocimientos. Terminaremos las proteínas con una clase que me hace mucha ilusión: una inmersión más profunda en la IgA secretora. ¡La IgA secretora, junto con los oligosacáridos de la leche humana y las grasas de la leche humana son mis favoritos! Pero, por ahora, seguimos adelante...
Las Enzimas
Las proteínas de la leche humana funcionan como portadoras de enzimas. Y por eso hablaremos de algunas de las muchas enzimas que se encuentran en la leche humana.
La lisozima funciona como factor antimicrobiano al interrumpir la estructura de las paredes celulares bacterianas. La lisozima protege a los bebés contra bacterias peligrosas como la E. coli y Salmonella. Como la lisozima se encuentra en grandes concentraciones en las heces de los lactantes alimentados con leche materna, pero no en las de los alimentados con fórmula, se cree que influye en la flora (microbioma) del tracto gastrointestinal. Lo más interesante de la lisozima es que su cantidad aumenta durante la lactancia, a partir de los 6 meses, cuando los lactantes empiezan a tomar alimentos sólidos.
"La lisozima humana es antigénica y serológicamente diferente de la enzima bovina (en leche de vaca). El contenido en la leche humana es 3.000 veces superior al de la leche bovina y la actividad 100 veces superior a la de la leche bovina." Lawrence, página 143
La lipasa ayuda a digerir las grasas, ya que las descompone en ácidos grasos y glicerol.
La lipasa estimulada por sales biliares sólo se encuentra en la leche de los humanos y de los gorilas de montaña. (¿No les parece extraño?) Esta tiene una acción antiprotozoaria, por lo que, por ejemplo, mataría a la Giardia, un parásito que causa diarrea.
La lipasa es la responsable de que la leche humana congelada tenga un olor y sabor metálico y jabonoso una vez que se descongela. Cuando esto ocurre, las propiedades nutritivas de la leche no se ven afectadas, pero algunos bebés pueden resistirse a tomar esta leche. Las mujeres con un alto nivel de lipasa pueden escaldar su leche (escaldar significa calentar la leche hasta que se vean burbujas en los bordes) antes de congelarla para evitar este problema.
La amilasa ayuda a digerir el almidón. El páncreas del lactante no empieza a producir amilasa hasta alrededor de los 6 meses de edad, por lo que la amilasa de la leche materna ayuda al lactante a digerir el almidón desde el principio.
Otras enzimas incluyen: la fosfatasa alcalina, las peroxidasas (xantina oxidasa, sulfhidrilo oxidasa, glutatión peroxidasa). Recuerda que la mayoría de las enzimas terminan en -asa.
Compuestos Bioactivos
Las proteínas también aportan compuestos bioactivos.
Hey, Google, ¿qué es un compuesto bioactivo? "Los compuestos bioactivos tienen acciones en el cuerpo que pueden fomentar la buena salud".
Recordemos que el calostro contiene una pronunciada concentración de factores de crecimiento (la C de CLAMA LA Pera Verde).
El factor de crecimiento epidérmico (EGF por sus siglas en inglés) es uno de los principales factores de crecimiento de la leche humana que provoca un aumento del número de células de la mucosa y el epitelio intestinal y refuerza la barrera de la mucosa a los antígenos. El calostro contiene una gran cantidad de EGF, justo en el momento en que el intestino del bebé está expuesto a todo tipo de agentes extraños y necesita reforzarse.
Factores de crecimiento de la leche humana I, II, III
Estas proteínas también funcionan como factores de crecimiento epidérmico para ayudar a estimular el cierre del intestino.
Factor de crecimiento similar a la insulina
Al igual que los otros compuestos bioactivos, se encuentra en alta concentración en el calostro, en bajas concentraciones en la leche de vaca y casi ausente en la fórmula. Igualmente, desempeña una función de estímulo del crecimiento.
Referencias
1. Lawrence RA, Lawrence RM. Breastfeeding: A Guide for the Medical Profession [Amamantar: Una guía para la profesión médica], 7th edition. Mosby, Elsevier. 2011
2. Core Curriculum for Lactation Consultant Practice [Plan de estudios básico para la práctica del consultor de lactancia], 3rd Edition. Editado por Rebecca Mannel, Patricia J. Martens y Marsha Walker. Jones & Bartlett Learning. 2013