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Background: Native breast milk composition displays significant inter- and intra-individual variation which persists after standard fortification with fixed doses and challenges target fortification. This study aims to analyze the macronutrient composition of different commercially available fortifiers and the effect of different fortification strategies on nutritional intake of preterm infants.
Methods: In 103 preterm infants, native breast milk samples were collected from 24-h feeding batches (n = 3,338) and fat, protein and carbohydrate contents were analyzed. Nutrient content was compared for breast milk that had undergone either (i) standard fortification, (ii) targeted fortification, (iii) selective batching according to breast milk composition, or (iv) partial lyophilization. For (i) eight commercially available standard fortifiers were tested. Targeted fortification (ii) involved the addition of single component modulars of either protein, fat or carbohydrates to standard fortified breast milk. Using a mathematical growth model, the combined effect of protein, fat and carbohydrate intake on growth was assessed. The best composition of standard fortifiers as the initial step for target fortification was explored assuming three clinical scenarios for milk analysis.
Results: Macronutrient content was highly variable between native breast milk samples, and this variation was still present after standard fortification, however at elevated macronutrient levels. Standard fortification, breast milk batching, as well as partial lyophilization of human milk resulted in deficient and imbalanced enteral intakes in a significant proportion of infants. Target fortification reduced this variation in a, respectively, higher percentage of samples. The effect size was dependent on the number of measurements per week. The optimum composition of standard fortifiers was dependent on the clinical scenario (measurement frequency) for target fortification.
Conclusions: To provide precise and accurate intakes of macronutrients, breast milk should be target fortified. Standard fortified breast milk can result in excess above recommended intakes of some macronutrients which limits the efficiency of target fortification. Standard fortifiers with improved composition are needed for target fortification.
Für frühgeborene Kinder ist Muttermilch die empfohlene enterale Ernährung mit vielen bereits gut untersuchten positiven Effekten. Jedoch ist der Gehalt an Makronährstoffen zu niedrig, um die Bedürfnisse von Frühgeborenen zu decken. Zusätzlich zeigt native Muttermilch eine hohe inter- und intraindividuelle Variabilität der Makronährstoffe. Die Effizienz der allgemein verbreiteten Standardfortifizierung mit kommerziell erhältlichen Fortifiern ist durch diese Variabilität beeinträchtigt und kann so in einem Großteil der Muttermilchproben zu einer inadäquaten Nährstoffzufuhr führen, die zu niedrig, jedoch auch zu hoch ausfallen kann. Unzureichende Ernährung kann einen negativen Einfluss auf das Wachstum und die Körperzusammensetzung sowie Folgeerkrankungen im Erwachsenenalter haben.
Diese Studie zeigt anhand eines Datensatzes mit realen Messwerten zur Zusammensetzung der Muttermilch in über 3300 Proben, dass die Messung der Makronährstoffe in nativer Muttermilch und die anschließende, darauf basierende Targetfortifizierung mit der individuellen Ergänzung der fehlenden Makronährstoffen zu adäquaten Nährstoffeinträgen führt. Mit diesem Ansatz kann auf die Variabilität der nativen Muttermilch reagiert und die Variation der Makronährstoffeinfuhr signifikant verringert werden. In dieser Arbeit wurden drei verschiedene optimierte Standardfortifier entwickelt. Deren Zusammensetzung erhöht den Makronährstoffeintrag bereits unter Standardfortifizierung, aber noch mehr bei ein oder zwei Muttermilchanalysen pro Woche.
Weiterhin wurde in dieser Arbeit der Einfluss der durch die verschiedenen Fortifizierungsstrategien erzeugten Nährstoffzufuhren auf die Wachstumsraten berechnet, die für Standardfortifizierung ungenügende und für Targetfortifizierung hauptsächlich zufriedenstelle Ergebnisse zeigt.
Verschiedene Kombinationen von Pooling mit bis zu drei Proben oder von Pooling einer größeren Anzahl wie in einer Milchbank zu Verfügung stehenden Proben verringerten nicht die Variabilität der Nährstoffzufuhr. Ebenso zeigte die Gefriertrocknung keine zufriedenstellenden Ergebnisse für alle Makronährstoffkonzentrationen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit verdeutlichen, dass standardfortifizierte Muttermilch trotz verschiedener Poolingstrategien keine adäquate Makronährstoffzufuhr für frühgeborene Kinder sicherstellt. Für den klinischen Alltag wird die Bedeutung der Targetfortifizierung deutlich, die mit regelmäßiger Muttermilchanalyse und unter Anwendung optimierter Standardfortifier zufriedenstellend gelingen kann und so zu physiologischen Wachstumsraten führen kann.