Hintergrund: Gestillte Kinder haben im Vergleich zu nicht gestillten Kindern eine geringere Inzidenz von gastrointestinalen Infektionen und atopischen Erkrankungen. Man geht davon aus, dass der gesundheitsfördernde Effekt der Muttermilch teilweise über die intestinale Mikrobiota vermittelt wird. Diese ist in Stillkindern durch eine geringe Diversität und einen hohen Anteil an Bifidobakterien charakterisiert. Neueste Ansätze in der Weiterentwicklung industriell hergestellter Säuglingsnahrung zielen darauf ab, eine intestinale Mikrobiota zu fördern, die der von gestillten Kindern ähnelt. Die Supplementation von Säuglingsnahrung mit Probiotika (lebende Mikroorganismen) oder Präbiotika (unverdauliche Kohlenhydrate, die als Energiesubstrat für probiotische Bakterien dienen) könnte die bifidogene und antipathogene, aber auch immunmodulierende Wirkung der Muttermilch nachahmen. Aufgrund unterschiedlicher Interaktionen mit der Darmmikrobiota und dem Immunsystem fokussiert man mit der gleichzeitigen Gabe von Pro- und Präbiotika (Synbiotika) eine synergistische Wirkung an. Zielstellung und Studiendesign: In einer randomisiert-kontrollierten, klinischen Studie wurde untersucht, ob sich in den ersten drei Lebensmonaten von gesunden und termingerecht geborenen Kindern mit einer Synbiotikum-haltigen Säuglingsnahrung eine intestinale Mikrobiota etabliert, die der von gestillten Kindern gleicht. Das Synbiotikum setzte sich aus Bifidobacterium animalis ssp. lactis CNCM I 3446 (ältere Bezeichnung B. lactis BB-12) und Kuhmilcholigosacchariden zusammen. Die Studie umfasste zwei Gruppen von Kindern, die eine Säuglingsnahrung mit (SYN-Gruppe, n=21) oder ohne Supplement (KON-Gruppe, n=18) erhielten. Gestillte Kinder dienten als Referenz (REF-Gruppe, n=23). Um die Diversität der Bifidobakterien auf Speziesebene umfassend zu charakterisieren, wurden quantitative Real-Time PCR (qPCR)-Verfahren, basierend auf dem single-copy groEL als phylogenetisches Zielgen, zur spezifischen Quantifizierung von zwölf Bifidobakterienspezies in humanen Fäzes entwickelt und validiert. Ergebnisse: Die supplementierte Säuglingsnahrung war gut verträglich und unterstützte eine gesunde Entwicklung; vergleichbare anthropometrische Daten von SYN- und REF-Gruppe. Das Synbiotikum stimulierte selektiv das Wachstum von Laktobazillen und Bifidobakterien. Die Zellzahl für Laktobazillen der SYN-Gruppe war zur REF-Gruppe äquivalent (9,07±0,32 versus 9,90±0,27 log10 Zellen/g Fäzes TM [MW±SEM]; p<0,0019; Äquivalenzdifferenz von 1 log10 Zellen/g Fäzes TM) und höher als in der KON-Gruppe (8,27±0,31 log10 Zellen/g Fäzes TM [MW±SEM]). Die Zellzahl für Bifidobakterien war in der SYN-Gruppe am höchsten (11,54±0,05 versus 11,00±0,17 [REF-Gruppe] und 10,54±0,24 [KON-Gruppe] log10 Zellen/g Fäzes TM [MW±SEM]). In der SYN-Gruppe wurde die höchste Anzahl an Bifidobakterienspezies erfasst (167 mit [128 ohne] B. animalis in 56 Fäzesproben versus 98 und 93 in jeweils 51 Fäzesproben der REF- und KON-Gruppe). Neben Kinder-typischen Spezies wie B. bifidum und B. breve wurden auch Spezies, die für Erwachsene charakteristisch sind (B. adolescentis), häufiger in der SYN-Gruppe als in den Vergleichsgruppen nachgewiesen. Der pH-Wert in Fäzes von Kindern aus der SYN-Gruppe war niedriger als der aus der KON-Gruppe (6,07±0,20 versus 6,45±0,17 [MW±SEM]) und näher an dem von gestillten Kindern mit 5,29±0,12 (MW±SEM). Schlussfolgerung: Die Supplementation einer Säuglingsnahrung mit dem Synbiotikum aus CNCM I-3446 und Kuhmilcholigosacchariden führte zu einer Angleichung in der Zusammensetzung der intestinalen Mikrobiota und des fäkalen pH-Wertes an gestillte Kinder. Die in dieser Arbeit entwickelten groEL-basierten qPCR-Verfahren erlaubten eine spezifische und genaue Analyse der Bifidobakterienpopulation unter dem Einfluss eines Synbiotikums. / Background: Compared to formula-fed infants, breast-fed infants have a reduced incidence of gastrointestinal infections and atopic diseases. The health-promoting effect of breast milk is assumed to be partly mediated by the intestinal microbiota, which is characterized by a low diversity and a high proportion of bifidobacteria. Recent approaches in further development of infant formulae aim at promoting an intestinal microbiota similar to that of breast-fed infants. The supplementation of infant formula with probiotics (live microorganisms) or prebiotics (non-digestible carbohydrates, which serves as energy substrates for probiotic bacteria) could mimic the bifidogenic and antipathogenic, but also immunomodulating effect of breast milk. Due to various interactions with the gut microbiota and the immune system, the simultaneous administration of pro- and prebiotics (synbiotics) is focussed to have a synergistic effect. Objective and study design: In a randomized-controlled, clinical trial healthy full-term infants receiving an infant formula with synbiotic for the first three months of life were studied, whether an intestinal microbiota is induced, which is equivalent to that of breast-fed infants. The synbiotic consisted of Bifidobacterium animalis ssp. lactis CNCM I 3446 (previously known as B. lactis BB-12) and cow milk oligosaccharides. The study comprised two groups of infants receiving a starter formula with (SYN-group, n=21) or without supplement (KON-group, n=18). Breast-fed infants served as a reference (REF-group, n=23). In order to comprehensively characterize the bifidobacteria diversity at species level, quantitative real-time PCR (qPCR) assays based on the single-copy groEL as phylogenetic marker for the specific quantification of twelve bifidobacteria species in human feces were established and validated. Results: The supplemented formula was well tolerated and supported a healthy development; comparable anthropometric data of SYN- and REF-group. The synbiotic selectively stimulated the growth of lactobacilli and bifidobacteria. Lactobacilli levels were equivalent in SYN- and REF-group (9.07±0.32 versus 9.90±0.27 log10 cells/g feces DM [Mean±SEM]; p<0.0019; equivalence margin of 1 log10 cells/g feces DM) and higher than the KON-group (8.27±0.31 log10 cells/g feces DM [Mean±SEM]). The highest levels of bifidobacteria were observed in the SYN-group (11.54±0.05 versus 11.00±0.17 [REF-group] and 10.54±0.24 [KON-group] log10 cells/g feces DM [Mean±SEM]). The highest number of bifidobacteria species were obtained in the SYN-group (167 with [128 without] B. animalis in 56 fecal samples versus 98 and 93 in each of 51 fecal samples of the REF- and KON-group). Beside species, typically found in infants such as B. bifidum und B. breve, also species, which are characteristic for adults (B. adolescentis), were detected more often in the SYN-group than in the other study groups. Fecal pH was lower in the SYN- than in the KON-group 6.07±0.20 versus 6.45±0.17 [Mean±SEM]) and closer to that of breast-fed infants (5.29±0.12 [Mean±SEM]). Conclusion: In infants fed a starter formula supplemented with a synbiotic (CNCM I-3446 and cow milk oligosaccharides), composition of intestinal microbiota and fecal pH were closer to that of breast-fed infants. The groEL-based qPCR-assays, developed in this study, allowed a specific and accurate analysis of the bifidobacterial population in response to the synbiotic intake.

Als Schlüsselenzym im Renin-Angiotensin System übernimmt das Angiotensin Converting Enzyme (ACE) eine wichtige Rolle bei der Blutdruckregulierung. ACE spaltet das biologisch inaktive Angiotensin I zum vasokonstriktorisch wirksamen Angiotensin II, was zu einem Anstieg des Blutdruckes führt. Tier- und Humanstudien zeigten, dass die Aufnahme bekannter, aus dem Proteinabbau stammender ACE-Inhibitoren eine Absenkung des Blutdruckes bewirkte. In der Lebensmittelindustrie finden Hydrolysate von Milchproteinen, im speziellen von Molkenproteinen, Einsatz in hypoallergenen (HA) Säuglingsnahrungen. Obwohl das Phänomen einer ACE-Inhibierung durch HA-Nahrungen in vitro in der Literatur bereits Erwähnung fand, existieren bislang keine Angaben zu einer potentiellen Wirkung in vivo. In der vorliegenden Arbeit konnte für kommerzielle hypoallergene (HA) Säuglingsnahrung eine sehr starke ACE-Hemmung in vitro zeigen (IC50-Werte zwischen 20 und 104 mg Protein/liter), welche die für fermentierte Sauermilchprodukte dokumentierte Wirkung bei weitem überstieg.] Mittels RP-HPLC und ESI-TOF-MS konnte neben zahlreichen bekannten Peptiden mit ACE-hemmendem Effekt erstmals das aus der Primärsequenz von -Lactalbumin freigesetzte Dipeptid Ile-Trp in den HA-Nahrungen identifiziert und quantifiziert werden. Ile-Trp ist der bislang potenteste in Lebensmitteln nachgewiesene ACE-Inhibitor (IC50 = 0,7µM). HA-Nahrungen zeigten auch ex vivo im Zellsystem (HUVECs) einen stark ACE-hemmenden Effekt. Aus diesem Grunde wurde ein möglicher Einfluss der HA-Nahrungen auf den Blutdruck spontan hypertensiver Ratten untersucht. Hierfür wurden die Tiere im Rahmen einer Fütterungsstudie über 14 Wochen mit standardisiertem Futter, welchem HA-Nahrung (Gruppe 1), konventionelle Säuglingsnahrung (Gruppe 2) bzw. der bekannte ACE-Inhibitor Captopril (Gruppe 3) zugesetzt war, gefüttert. Eine vierte Gruppe mit Standardfutter diente als Kontrolle. Der Blutdruck wurde am wachen Tier nichtinvasiv mittels tail-cuff-Methode gemessen. Der systolische Blutdruck sank bei Verabreichung der HA-Nahrung nach 7 Wochen signifikant um 21 ± 8 mmHg ab im Vergleich zur Kontrollgruppe bzw. den mit konventioneller Säuglingsnahrung gefütterten Tieren. Captopril führte zur einer Blutdrucksenkung um 30 ± 7 mmHg.

Als Schlüsselenzym im Renin-Angiotensin System übernimmt das Angiotensin Converting Enzyme (ACE) eine wichtige Rolle bei der Blutdruckregulierung. ACE spaltet das biologisch inaktive Angiotensin I zum vasokonstriktorisch wirksamen Angiotensin II, was zu einem Anstieg des Blutdruckes führt. Tier- und Humanstudien zeigten, dass die Aufnahme bekannter, aus dem Proteinabbau stammender ACE-Inhibitoren eine Absenkung des Blutdruckes bewirkte. In der Lebensmittelindustrie finden Hydrolysate von Milchproteinen, im speziellen von Molkenproteinen, Einsatz in hypoallergenen (HA) Säuglingsnahrungen. Obwohl das Phänomen einer ACE-Inhibierung durch HA-Nahrungen in vitro in der Literatur bereits Erwähnung fand, existieren bislang keine Angaben zu einer potentiellen Wirkung in vivo. In der vorliegenden Arbeit konnte für kommerzielle hypoallergene (HA) Säuglingsnahrung eine sehr starke ACE-Hemmung in vitro zeigen (IC50-Werte zwischen 20 und 104 mg Protein/liter), welche die für fermentierte Sauermilchprodukte dokumentierte Wirkung bei weitem überstieg.] Mittels RP-HPLC und ESI-TOF-MS konnte neben zahlreichen bekannten Peptiden mit ACE-hemmendem Effekt erstmals das aus der Primärsequenz von -Lactalbumin freigesetzte Dipeptid Ile-Trp in den HA-Nahrungen identifiziert und quantifiziert werden. Ile-Trp ist der bislang potenteste in Lebensmitteln nachgewiesene ACE-Inhibitor (IC50 = 0,7µM). HA-Nahrungen zeigten auch ex vivo im Zellsystem (HUVECs) einen stark ACE-hemmenden Effekt. Aus diesem Grunde wurde ein möglicher Einfluss der HA-Nahrungen auf den Blutdruck spontan hypertensiver Ratten untersucht. Hierfür wurden die Tiere im Rahmen einer Fütterungsstudie über 14 Wochen mit standardisiertem Futter, welchem HA-Nahrung (Gruppe 1), konventionelle Säuglingsnahrung (Gruppe 2) bzw. der bekannte ACE-Inhibitor Captopril (Gruppe 3) zugesetzt war, gefüttert. Eine vierte Gruppe mit Standardfutter diente als Kontrolle. Der Blutdruck wurde am wachen Tier nichtinvasiv mittels tail-cuff-Methode gemessen. Der systolische Blutdruck sank bei Verabreichung der HA-Nahrung nach 7 Wochen signifikant um 21 ± 8 mmHg ab im Vergleich zur Kontrollgruppe bzw. den mit konventioneller Säuglingsnahrung gefütterten Tieren. Captopril führte zur einer Blutdrucksenkung um 30 ± 7 mmHg.

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