Bài giảng Tiến trình sản sinh sữa mẹ Hóa học của sữa mẹ
Lê Thị Mỹ Trinh 1, Âu Nhựt Luân 2
© Bộ môn Phụ Sản, Khoa Y, Đại học Y Dược TP. Hồ Chí Minh.
1Giảng viên, Bộ môn Phụ Sản Đại học Y Dược TP. Hồ Chí Minh. e-mail: trinhle1501@gmail.com
2Giảng viên, Bộ môn Phụ Sản Đại học Y Dược TP. Hồ Chí Minh. e-mail: aunhutluan@gmail.com
Tuyến vú sản xuất sữa mẹ ngay từ trong thai kỳ
Ngay từ trong thai kỳ, tại tuyến vú đã có những thay đổi quan trọng và đã có những hoạt động sản xuất sữa đầu tiên.
Quá trình tạo và tiết sữa ở người gồm 2 pha:
Mammogenesis
Lactogenesis
Pha mammogenesis: bắt đầu từ tuần thứ 10 và kéo dài suốt thai kỳ. Trong pha này, hệ thống cấu trúc nang tuyến của vú phát triển dẫn đến gia tăng thể tích mô vú sẵn sàng cho quá trình tiết sữa của pha lactogenesis.
Pha lactogenesis: gồm 2 giai đoạn
Giai đoạn 1: bắt đầu từ rất sớm trong thai kỳ ngay khi mô tuyến vú chế tiết những thành phần đầu tiên của sữa mẹ như casein, lactose… kéo dài cho đến khoảng 10 ngày sau sanh. Sữa non và sữa chuyển tiếp thuộc giai đoạn 1 của pha lactogenesis.
Giai đoạn 2: chế tiết sữa trưởng thành, bắt đầu khoảng từ ngày thứ 10 sau sanh kéo dài suốt thời gian cho con bú.
|
Không mang thai |
Pha mammogenesis |
Pha lactogenesis |
Hình 1: Tuyến vú ở phụ nữ không mang thai (trái), tuyến vú trong pha mammogenesis (giữa) và tuyến vú trong pha lactogenesis (phải)
Quá trình sản xuất sữa tại nang sữa xảy ra dưới ảnh hưởng của prolactin. Sữa được tống xuất do co bóp bới oxytocin.
Trong thai kỳ, hệ thống ống dẫn sữa và nang tuyến vú phát triển mạnh. Mỗi nang sữa được tạo thành từ các tuyến sữa, các nang tuyến được bao quanh bởi các tế bào cơ biểu mô (myoepithelial cell).
Tế bào của tuyến sữa chịu tác động của prolactin từ thùy trước tuyến yên, có nhiễm vụ sản xuất sữa.
Các tế bào cơ biểu mô quanh tuyến sữa chịu tác động của oxytocin từ thùy sau tuyến yên.
Cả hai hormone này của tuyến yên đều được kích thích bởi động tác nút vú của trẻ.
Hình 2: Tế bào nang tuyến sữa, tế bào cơ biểu mô và hệ mao mạch Nang sữa (alveolus) được tạo bởi tế bào tuyến (alveolar cells) chịu ảnh hưởng của prolactin. Phía ngoài nang được bọc bằng các tế bào cơ biểu mô (myoepithelial cells) , co thắt dưới oxytocin. Cấp máu cho tuyến sữa là một hệ mạch phong phú (capillaries).
Sữa mẹ là một dung dịch và cũng là một huyền dịch, gồm các đại chất và vi chất
Sữa mẹ là một dung dịch-huyền dịch phức tạp của nước, lipid, carbohydrate, protein, vitamin, khoáng và yếu tố vi lượng.
Sữa mẹ gồm các thành phần dinh dưỡng (macronutrient) và cả các thành phần không dinh dưỡng thiết yếu (micronutrient), phù hợp cho trẻ sơ sinh tăng trưởng và phát triển. Đây là một dung dịch-huyền dịch phức tạp của nước, lipid, carbohydrate, protein, vitamin, khoáng chất và các thành phần vi lượng khác. Giai đoạn trẻ phát triển nhanh, sữa đậm đặc. Giai đoạn trẻ phát triển chậm, sữa loãng dần.
Thành phần của dung dịch-huyền dịch này không hằng định. Trong một bữa bú, giọt sữa mẹ đầu tiên khác giọt sau cùng. Trong một ngày, bữa bú sáng khác bữa bú chiều. Cùng một người, sữa non không giống sữa chuyển tiếp và có thành phần khác biệt rất lớn với sữa trưởng thành. Một sự biến đổi nhỏ trong thành phần hóa học sẽ dẫn đến sự thay đổi của hàng loạt các thông số vật lý của sữa như độ pH, độ thẩm thấu, hằng số phân ly và độ hòa tan…
Tiến trình tạo sữa mẹ rất phức tạp, gồm 5 pha độc lập:
I.Tống xuất (exocytosis) từ các tiểu thể nguồn gốc Golgi: protein của sữa mẹ, lactose.
II.Chế tiết chất béo của sữa mẹ qua các thể cầu chứa chất béo.
III.Di chuyển trực tiếp qua màng của các chất đơn giá: ions, nước, glucose qua bờ trên của tế bào.
IV.Di chuyển xuyên tế bào của các thành phần từ mô kẽ.
V.Di chuyển cạnh tế bào của các thành phần bạch cầu và các thành phần huyết tương. Con đường này chỉ mở ra trong thai kỳ mà thôi.
Hình 3: Sơ đồ tiến trình tạo lập sữa mẹ bằng 5 con đường độc lập
I.Tống xuất
II.Chế tiết qua các thể cầu
III.Di chuyển trực tiếp qua màng
IV.Di chuyển xuyên tế bào
V.Di chuyển cạnh tế bào
Ghi chú trên hình:
SV = Secretory vesicle: tiểu thể chế tiết
RER = Rough endoplasmic reticulum: lưới nội sinh chất
BM = Basement membrane: màng đáy
MFG = Milk fat globule: thể cầu chứa chất béo
CLD = Cytoplasmic lipid droplet: các giọt chất béo bào tương
N = Nucleus: nhân
PC = Plasma cell: Tương bào
GJ = Gap junction: điểm nối tế bào
D = Desmosome: Desmosome
ME = Myoepithelial cell: tế bào cơ biểu mô
Sữa non (colostrum)
Nhờ thành phần đặc biệt và hợp lý, sữa non là thức ăn lý tưởng nhất cho sơ sinh trong những ngày đầu tiên của trẻ.
Sữa non (colostrum) là một hỗn hợp màu vàng, đậm đặc, gồm các chất có sẵn trong hệ thống nang tuyến của vú từ trong thai kỳ và sữa mới vừa được tiết ra ngay sau sanh.
Thể tích sữa non rất thay đổi, khoảng 2-20 mL cho mỗi cữ bú đầu tiên, sau đó tăng dần và đạt trung bình 100 mL sau 24 giờ.
Thành phần các chất và tỷ lệ của chúng trong sữa non có sự khác biệt rất lớn so với sữa chuyển tiếp và sữa trưởng thành: sữa non ít béo hơn, giàu vitamin, khoáng chất, bạch cầu, natri, kali, chlor, lactose, lactoferrin, oligosaccharides, proteins mà đặc biệt là globulin miễn dịch IgA…
Nhờ thành phần các chất đặc biệt và hợp lý, sữa non là thức ăn lý tưởng nhất cho trẻ sơ sinh trong những ngày đầu tiên của cuộc sống.
Sữa non tạo điều kiện để hình thành và tống xuất phân su. Phân su chứa những yếu tố thuận lợi cho sự tạo lập vi khuẩn có lợi ở đường tiêu hóa là Lactobacillus.
Sữa non cũng có nồng độ cao các chất chống oxy hóa và kháng thể bảo vệ trẻ khỏi sự xâm nhập và khỏi sự gây bệnh của vi sinh vật trong ống sanh và trong môi trường mới ngoài buồng tử cung.
Hình 4: Sữa non
Sữa non là một hỗn hợp màu vàng, đậm đặc, gồm các chất có sẵn trong hệ thống nang tuyến của vú từ trong thai kz và sữa mới vừa được tiết ra ngay sau sanh
Sữa chuyển tiếp (foremiilk)
Sữa chuyển tiếp thường được tuyến vú tiết ra trong khoảng 1-2 tuần sau sanh.
So với sữa non, sữa chuyển tiếp (foremilk) có nồng độ proteins, globulin miễn dịch thấp hơn. Trong khi đó, có sự tăng nồng độ chất béo, lactose và nhiều năng lượng hơn.
So với sữa trưởng thành, sữa chuyển tiếp có nồng độ cao các vitamin tan trong nước, nồng độ thấp các vitamin tan trong dầu.
Hình 5: Sữa non, sữa chuyển tiếp và sữa trưởng thành
So sánh sữa non (trái), sữa chuyển tiếp (giữa) và sữa trưởng thành (phải)
Sữa trưởng thành (hindmilk)
Nước là thành phần chính yếu của sữa mẹ.
Cũng như đa số động vật hữu nhũ, nước là thành phần chính yếu của sữa mẹ. Nước là dung môi hòa tan các chất khác nhau có trong sữa mẹ.
Nước trong sữa mẹ đóng vai trò quan trọng vào cơ chế điều nhiệt ở trẻ sơ sinh. 25% nhiệt lượng cơ thể thất thoát trong quá trình nước bay hơi qua da và qua hô hấp. Nhiều nghiên cứu cho thấy ngay cả ở những nơi có khí hậu nóng ẩm, sự mất nhiệt tăng lên đáng kể, trẻ sơ sinh bú mẹ hoàn toàn vẫn đảm bảo được cung cấp nước đầy đủ, không cần bổ sung nước từ bất cứ nguồn nào khác.
Carbohydrate là đại chất chính cung cấp năng lượng ở loài người.
Carbohydrate chính yếu trong sữa mẹ là lactose do tuyến vú tổng hợp.
Ngoài ra, còn có glucose, các loại oligosaccharide sữa người (Human Milk Oligosaccharides – HMOs) với độ dài chuỗi khác nhau và các glycoprotein có hoạt tính bifidus – quan trọng trong sự phát triển của hệ vi sinh vật đường ruột.
Hình 6: Các thành phần hóa học của sữa mẹ
Cột trái: Phân bố nước và đại chất-vi chất
Cột giữa: Phân bố giữa các đại chất
Cột phải: Các loại oligosaccharides người (HMOs)
Lipid là thành phần có tỷ lệ cao thứ 2nd trong sữa mẹ sau nước, có vai trò quyết định sự phát triển lâu dài của trẻ.
Lipid cũng là thành phần biến đổi nhất trong sữa mẹ. Tùy chế độ ăn của từng cá nhân, tùy từng bên vú, tùy từng bữa bú và tùy từng thời điểm trong ngày sữa mẹ có tỷ lệ khác nhau. Sữa của bữa bú chiều tối nhiều lipid hơn bữa bú đêm và sáng sớm.
Lipid trong sữa mẹ nhận được sự quan tâm đặc biệt, kể từ khi các nghiên cứu tin cậy cho thấy trẻ bú mẹ về lâu dài có sự phát triển tốt hơn trẻ bú sữa công thức.
Lipid đóng vai trò thiết yếu trong sự tăng trưởng, phát triển của trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ: giúp hấp thu tối đa các acid béo tại đường ruột, cung cấp cholesterol, acid béo thiết yếu, acid béo không bão hòa- những hợp chất quan trọng của hàng loạt quá trình chuyển hóa, cung cấp 50% năng lượng cho cơ thể.
Lipid có vai trò quyết định sự phát triển não bộ trẻ em. Trong năm đầu tiên của cuộc sống, não người tăng gấp 2 lần về kích thước, tăng gấp 3 lần về trọng lượng. 50-60% não bộ được cấu tạo từ lipid gồm các phospholipid, sphingomyelin, phosphatidylcholine và các lipid khác. DHA là lipid không thể thiếu cho sự phát triển của võng mạc.
Cũng vì lý do này, các lipid như cholesterol, DHA… lần lượt được bổ sung để sữa công thức có các thành phần giống với sữa mẹ nhất.
Sữa một số loài sống ở vùng băng giá, cần năng lượng nhiều nên lipid là thành phần chủ đạo.
Sữa mẹ chứa 0.9% là protein bao gồm casein, albumin, αlactalbumin, β-lactoglobulin, globulin miễn dịch, glycoprotein, lactoferrin và các amino acid, nucleotide.
Hàm lượng và phân bố các loại protein trong sữa thay đổi tùy loài. Các protein chính yếu gồm:
Casein
Lactalbumin
Các amino acid
Globulin miễn dịch
Globulin không miễn dịch
Nucleotide
Casein, còn gọi là các protein dễ đông, cấu tạo hóa học đặc trưng bởi cầu nối este-phosphate, có độ hòa tan thấp. Casein có acid amin đặc hiệu loài và tỷ lệ luôn thay đổi. Sữa ở loài người nhiều Casein hơn sữa bò. Lúc đầu nồng độ Casein thấp sau đó tăng dần nhanh chóng rồi giảm dần về cuối mỗi cữ trẻ bú mẹ.
Lactalbumin hay còn gọi là protein không đông, hòa tan trong sữa và dễ hấp thu hơn casein. Lactalbumin chiếm 60% protein sữa mẹ trong khi casein chiếm 80% protein trong sữa bò.
Lactoferrin là một lactalbumin trong sữa mẹ cấu trúc hóa học gồm 2 nhánh peptide liên kết với 1 nguyên tử sắt. Lactoferrin tạo điều kiện để chủng vi khuẩn E. coli phát triển, ức chế sự phát triển của các vi khuẩn khác trong đường ruột.
Ngoài ra lactoferrin còn có hoạt tính enzyme, có chức năng như yếu tố kháng khuẩn, kháng virus, kháng u và các chức năng miễn dịch khác.
Hình 7: So sánh sữa mẹ và sữa bò về phân bố các loại protein.
Protein không đông (whey protein)(cột màu xanh dương)Sữa mẹ Sữa bò Casein (cột màu xanh lá) Các amino acid. Nhờ tỷ lệ methionine/cystein hợp lý đồng thời ít các acid amin có vòng thơm nên sữa mẹ dễ tiêu hóa, dễ hấp thu hơn sữa bò và sữa động vật khác.
Sữa mẹ có tỷ lệ methionine/cystein là 1- tương đương với sữa thực vật và phù hợp với hệ tiêu hóa non nớt của sơ sinh. Sữa bò có tỷ lệ này cao gấp 2-3 lần so với sữa của các động vật có vú khác và gấp hơn 7 lần so với sữa của người mẹ.
Sữa mẹ cũng có ít acid amin có vòng thơm như phenylalanine, tyrosin.
Taurin cũng là acid amin có nồng độ cao trong sữa mẹ, hầu như vắng mặt trong sữa bò, đóng vai trò liên hợp với acid mật tự do, hỗ trợ hệ tiêu hóa sơ sinh.
Globulin miễn dịch trong sữa có 2 nguồn gốc: từ huyết thanh mẹ và do tuyến vú tổng hợp. Tỷ lệ IgA/IgG giảm dần theo thời gian.
Sữa non có nồng độ IgA cao gấp 5 lần so với IgG trong khi điều ngược lại xảy ra ở sữa trưởng thành (IgG cao gấp 5 lần IgA).
Nồng độ cao IgA trong những ngày đầu tiên của cuộc sống giúp sơ sinh chống lại sự xâm nhập của vi sinh vật, thích nghi với môi trường ngoài buồng tử cung.
Globulin không miễn dịch
Glycoprotein, mucin đã được chứng minh ngăn cản sự sao chép của Rotavirus, bảo vệ khỏi viêm dạ dày ruột.
Lysozyme là yếu tố kháng khuẩn không đặc hiệu, nồng độ cao trong sữa mẹ, giúp bảo vệ và tăng cường sự phát tiển của hệ sinh vật có lợi ở đường ruột.
Polyamine trong sữa mẹ đóng vai trò như chất chống dị ứng đường tiêu hóa.
Hình 8: So sánh các loại protein khác nhau trong sữa người và sữa bò
Khác biệt được tìm thấy ở tất cả các loại protein chủ lực lactalbumin, lactoferrin, IgA
Nucleotide là nguyên liệu tạo vật chất di truyền RNA, DNA. Nucleotide cung cấp ATP cho các phản ứng sinh tổng hợp, và là co-enzyme trong quá trình chuyển hóa lipid, carbohydrate và protein.
Các vitamine và các vi chất khác đóng vai trò thiết yếu cho sự phát triển
Hàm lượng của vitamin D trong sữa mẹ là không đủ nhu cầu của trẻ.
Vitamin A và carotene đóng vai trò thiết yếu cho sự phát triển của võng mạc và có nhiều trong sữa mẹ đặc biệt là sữa non. Đối với các nước đang phát triển, sữa mẹ là nguồn cung cấp vitamin A quan trọng. Chế độ ăn của mẹ quyết định hàm lượng vitamin A trong sữa. Nếu mẹ được bổ sung hợp lý, trẻ bú mẹ trong năm đầu tiên của cuộc sống được cung cấp đầy đủ vitamin A.
Vitamin D tan trong dầu có vai trò quan trọng trong sự phát triển của xương. Vitamin D hiện diện trong sữa non nhiều hơn sữa trưởng thành, tuy nhiên không đủ cung cấp cho nhu cầu của trẻ. Các chứng cứ cho thấy cần bổ sung 400 IU/ngày bắt đầu từ ngay sau sanh.
Vitamin E cần thiết cho sức bền của hồng cầu, cho sự toàn vẹn của hệ cơ và các chức năng khác. Hàm lượng trong sữa mẹ đủ cung cấp cho nhu cầu cơ thể.
Vitamin K cần thiết cho tổng hợp các yếu tố đông máu. Vitamin K là sản phẩm do hệ vi sinh vật đường ruột, chỉ tổng hợp sau sanh vài ngày. Trẻ sơ sinh cần bổ sung vitamin K ngay sau sanh để ngừa xuất huyết não.
Vitamin C là thành phần cấu tạo của nhiều enzyme, hormone, collagen, là chất xúc tác của nhiều phản ứng hóa học trong cơ thể. Chế độ ăn của mẹ hợp lý cung cấp đủ nhu cầu vitamin C cho trẻ bú mẹ.
Các khoáng chất khác.
Nồng độ Kali trong sữa mẹ cao, trong khi Natri và Chlor thấp. Ngược lại, sữa bò có nồng độ Natri cao gấp 3.6 lần và nồng độ Kali rất thấp. Vì vậy, trẻ bú sữa công thức dễ bị kiềm chuyển hóa, hạ Kali máu và thận phải đào thải lượng muối Natri không cần thiết.
So với sữa bò, sữa mẹ có nồng độ Calcium cao hơn. Tỷ lệ Calci:Phospho của sữa mẹ là 1:1 trong khi của sữa bò là 1:4. Bổ sung Calcium cho mẹ không ảnh hưởng đến nồng độ calcium trong sữa mà giúp tăng cường mật độ xương mẹ sau cai sữa.
Sắt có nồng độ cao trong sữa mẹ và tồn tại dưới dạng dễ hấp thu. Trẻ bú mẹ phòng tránh được thiếu máu thiếu sắt.
Kẽm cũng tồn tại trong sữa mẹ dưới dạng dễ hấp thu so với sữa bò và sữa công thức. Kẽm là thành phần cấu tạo và kích hoạt của nhiều enzyme, bảo vệ hệ da. Ngoài ra trong sữa mẹ còn có đồng, selen, crom, magie, niken, flor, iod và các thành phần khác.
Các emzyme.
Amylase, lipase, protease, phosphatse có trong sữa mẹ hổ trợ tích cực cho tiêu hóa non nớt của trẻ sơ sinh.
Các hormone.
Sữa mẹ cũng chứa các hormone gồm prolactin, hormone steroid (estrogen, corticoid, androgen), TSH, erythropoietin, prostaglandin, relaxin hormone…
Sữa người được đặc trưng bởi thành phần rất cao của sIgA, alpha-lactalbumin, lactoferrin, lysozyme. Đây là các thành phần thiết yếu cho cuộc sống ngoài tử cung của trẻ sơ sinh.
Sữa bò có thành phần rất cao của casein, betalactoglobulin, albumin. Các thành phần này hầu như không có chức năng với người.
Tài liệu đọc thêm
Ruth A. Lawrence. Breastfeeding. A guide for the medical profession. 8th edition. Elsevier 2015.
