Neonatal nutrition åhörarkopior Lund 080908 Staffan Polberger Barn- och UngdomsSjukhuset Universitetssjukhuset i Lund staffan.polberger@skane.se

The Effect of Early Human Diet on Caudate Volumes and IQ ELIZABETH B The Effect of Early Human Diet on Caudate Volumes and IQ ELIZABETH B. ISAACS, DAVID G. GADIAN, STUART SABATINI, WUI K. CHONG, BRIAN T. QUINN, BRUCE R. FISCHL AND ALAN LUCAS MRC Childhood Nutrition Research Centre [E.B.I., S.S., A.L.], Radiology and Physics Unit [D.G.G.], University College London Institute of Child Health, London WC1N 1EH, United Kingdom; Department of Radiology [W.K.C.], Great Ormond Street Hospital for Children NHS Trust, London WC1N 3JH, United Kingdom; Athinoula A Martinos Center for Biomedical Imaging [B.T.Q., B.R.F.], Harvard Medical School, MA General Hospital, Charlestown, Massachusetts 02129; Center for Neural Science [B.T.Q.], NY University, New York, New York 10003; and Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory [B.R.F.], Massachusetts Institute of Technology, Charlestown, Massachusetts 02129 ABSTRACT: Early nutrition in animals affects both behavior and brain structure. In humans, randomized trials show that early nutrition affects later cognition, notably in males. We hypothesized that early nutrition also influences brain structure, measurable using magnetic resonance imaging. Prior research suggested that the caudate nucleus may be especially vulnerable to early environment and that its size relates to IQ. To test the hypothesis that the caudate nucleus could be a neural substrate for cognitive effects of early nutrition, we compared two groups of adolescents, assigned a Standard- or High-nutrient diet in the postnatal weeks after preterm birth. Groups had similar birth status and neonatal course. Scans and IQ data were obtained from 76 adolescents and volumes of several subcortical structures were calculated. The High-nutrient group had significantly larger caudate volumes and higher Verbal IQ (VIQ). Caudate volumes correlated significantly with VIQ in the Standard- nutrientgroup only. Caudate volume was influenced by early nutrition and related selectively to VIQ in males, but not in females. Our findings may partly explain the effects of early diet on cognition and the predominant effects in males. They are among the first to show that human brain structure can be influenced by early nutrition. (Pediatr Res 63: 308–314, 2008)

Ursprungsmaterial < 30 veckor England födda 1982-85 Olika kost (bröstmjölk (BM), term – preterm formula) men ingen berikad bröstmjölksgrupp

1992 kom studien som visar högre IQ hos BM-uppfödda barn (+8,3 = > ½ SD) jämfört med formula hos barn vid 7,5 – 8 års ålder. Skillnaderna kvarstår efter korrektion för utbildning – socioekonomiska faktorer hos mödrarna – och även om bara bankmjölk under några få veckor under prematurperioden Lucas A et al. Breast milk and subsequent intelligence quotient in children born preterm. Lancet 1992;339:261

Standard-nutrient group: Oberikad bankmjölk eller term formula Protein/Energi 1,45-68 High-nutrient group: Prematurformula P/E 2,0-80

16 (13-19) år Mindre volym nucleus caudatus - lägre verbal IQ - sämre kost under prematurperioden Andra studier har visat samband mellan IQ och storlek på nucleus caudatus / hippocampus

Överlevnad < 30 veckor Lund 2007

VLBW = very low birth weight = födelsevikt < 1, 5 kg LBW = low birth weight = födelsevikt < 2,5 kg

Aggressive nutrition of VLBW infants Ekhard Ziegler, Iowa City Clin Perinatol 2002; 29: 225-44 …handlar främst om de första levnadsdygnen

”…övergången från livet som foster till ett liv utanför livmodern bör om möjligt ske utan avbrott av tillväxt och utveckling. Målet för ”aggressiv nutrition” är att reducera detta avbrott av näringstillförseln till ett minimum...”

Uppfödning av VLBW barn Svår undernutrition kan ge permanenta skador på CNS (djurstudier, en del humanstudier – Lucas) VLBW barn är alltid till viss del malnutrierade Stor variation i rutiner för nutrition av dessa barn, vilket speglar osäkerheten i hur man ska göra

Målet för nutrition av VLBW barn ”..att uppnå en postnatal tillväxt som är snarlik den intrauterina hos det friska fostret vid motsvarande graviditetsålder ser ut att vara det mest logiska målet...” American Academy of Pediatrics 1985

Målet för nutrition av VLBW barn ”… inte därför att tillväxt i sig är viktig, utan snarare därför att dålig tillväxt är en markör för inadekvat nutrition, vilket i sin tur kan försämra den kognitiva utvecklingen” Alltså innebär dålig tillväxt en risk för sämre kognitiv utveckling Ziegler 2001

Intrauterin tillväxt foster 30-40 veckor Vikt 25 - 30 g/dygn Längd 0,9 - 1,2 cm/vecka HO 0,9 - 1,2 cm/vecka

Uppfödning av barn < 32 veckor Egen bröstmjölk + v.b. berikning Bankmjölk (donatormjölk, givarmjölk) (om möjligt preterm-mjölk) + v.b. berikning Prematurformula Partiell (supplementerande) parenteral nutrition

Rekommenderade intag VLBW infants Protein 2,9 – 4,0 g/kg/day (ESPGAN) 3,5 – 4,0 g/kg/day (AAP) Energi 110 - 165 kcal/kg/day (ESPGAN) 120 kcal/kg/day (AAP)

Parenteral nutrition Glukos Aminosyror Vaminolac Fett Intralipid Fosfat Glycophos Mineraler Na K Cl Ca Mg Spårämnen Peditrace Vitaminer Soluvit-Vitalipid

Parenteral nutrition av prematura barn Partiell parenteral nutrition (PPN) Undvik TPN - om möjligt alltid enteral nutrition även om bara minimala mängder TPN bara vid tarmmissbildningar och NEC

Parenteral nutrition av prematura barn Glukos från dag 0 alltid (om infusion) Aminosyror och fett från dag 0 - eller 3? fortfarande kontroversiellt

Underburna barn < 32 veckor Lund Dag 1 Glukos 100 mg/ml + aminosyror (Vaminolac) (+ ev. elektrolyter) Dag 2 + fett (Intralipid 200 mg/ml) - ges separat + vit. - spårämnen (Soluvit-Vitalipid Infant) PPN tills > 75-80 % av totala vätskeintaget enteralt

Vätskeintag underburna barn i Lund ml/kg/dygn Dag 1 70-100 4 100 8 150 slutmål 170-200 SGA ev. -250

Fett i.v. Intralipid® 200 mg/ml, kont. inf, helst 24 tim Energi i koncentrat (isoosmolärt) Essentiella fettsyror (brist: dermatit, trombocytopeni, dålig tillväxt, sämre sårläkning) Substrat för prostaglandiner och fosfolipider (surfaktant)

Fett i.v. Start VLBW 0,5-1 g/kg/d (2,5-5 ml/kg/d) Mål: VLBW 2 g/kg/d (10 ml/kg/d), ev. - 3 g Fullgångna 1- 3 (4) g/kg/d S-TG < 1,4 mmol/l (4 tim fettkarens) + Soluvit-Vitalipid

Glukos i.v. Min. glukos 4-8 mg/kg/min (6-12 g/kg/d) Max. glukos 12 (-15) mg/kg/min (18 g/kg/d) OBS Risken för ökad CO2-produktion

Protein i.v. Vaminolac Start 1-1,5 g/kg/d - eller 2,5-3,0 g/kg/d?? Max. 3-3,5 g/kg/d

Evalac 10 % ml Lund Vaminolac 30 CaCl2 2,2 Glukos 100 mg/ml 22 Addex-Mg 0,2 Glukos 200 mg/ml 42 Glycophos 1 Na-acetat 0,5 Peditrace 1 Addex-KCl 1 Summa 99,9 ml

Hur tillföra parenteral nutrition? Under första dygnen oftast i navelvenkateter (till 3-5, ev. 7 dygns ålder) Därefter vanligen via CVK (central venkateter, ofta s.k. Silastic-kateter) eller Neoflon (perifer ven)

Övrigt PN Organiskt fosfat (Glycophos) ger mindre risk för utfällning av kalciumfosfat än oorganiskt fosfat Spårämnen (Peditrace): Zn Cu Mn Se F I Klorider > 6 mmol/kg/d ger risk för metabol acidos – byt ut ex. NaCl mot Na-acetat Aluminium förorening i ex. glasampuller, albumin- och heparinlösningar. Kan bidra till CNS-skada hos prematurer (Pediatrics 1986;78:1150, Am J Clin Nutr 1991;53:395)

Omogen tarmfunktion hos prematura barn Sug-svälj-funktion Ösofagussfinkter-tonus Ventrikeltömning Tarmmucosa Tarmenzymer Tarmreglerande hormoner/peptider Tunntarmsmotilitet Anal reflexaktivitet?

Enteral nutrition av barn < 32 veckor Starta tidigt, inom de första 2-4 levnadstim även hos 23-24 v barn Tidig tillmatning stimulerar tarmmognad och man uppnår snabbare total enteral nutrition (minimal enteral feeding) Ex. 1 kg: 2 ml x 8, x 12 om fv < 800 g (Lund) Kontinuerligt?

Bolus eller kontinuerlig sonduppfödning? Ingen skillnad. Asuncion, J Pediatr 1996;128:748 Mindre matintolerans och snabbare viktuppgång vid bolus. Schanler, Pediatrics 1999;103:434 Snabbare fulla matmängder vid kontinuerlig sonduppfödning. Ann Dsilna, J Pediatr 2005;147:43-9 ”The debate over continuous versus bolus tube feeding has generated more heat than light” Newell, Clin Perinatol 2000;27:221-34

Bolus eller kontinuerlig sonduppfödning? Nackdelar med kontinuerlig sonduppfödning Kräver speciella pumpar Lägre temperatur på maten än vid bolusuppfödning ger långsammare ventrikeltömning Ökad risk för bakterietillväxt Svårigheter att tillföra allt fett pga fettet flyter upp till ytan Försvårar deltagande av föräldrarna i matnings-situationen

Det finns en lång tradition i de nordiska länderna att starta med enteral tillförsel av bröstmjölk tidigt, gärna redan under de första levnadstimmarna, även till sjuka barn. Detta väcker fortfarande uppseende internationellt, men man börjar allt tidigare på många ställen (3 dagar i stället för 1 vecka, 1 vecka i stället för 3 veckor etc).

Uppfödning av underburna barn Fram till andra världskriget användes bröstmjölk till alla underburna barn Sedan1947, efter att Gordon et al visat bättre tillväxt med formula, har två strategier utvecklats: Prematurformula, ej standardformula Bröstmjölk, oftast berikad

Bröstmjölk eller formula? Det finns idag ett överväldigande stöd för att bröstmjölk är överlägsen modersmjölksersättningar (infant formula) hos alla nyfödda barn, inklusive prematura barn Vad som fortfarande diskuteras är användningen av bankmjölk, som ju i vissa avseenden är ”sämre” pga. pastöriseringen

Bröstmjölk eller formula? Nutritionella fördelar Snabbare tillväxt Känd komposition med liten/ingen variation Icke-nutritionella fördelar Liten infektionsrisk

Bröstmjölk eller formula? Nutritionella fördelar Artspecifika proteiner Ökad fettdigestion - fettglobuli, lipasaktivitet Kolhydrater - oligosackarider, laktos - avföringskonsistens Hög biotillgänglighet för t.ex. Zn, Fe etc

Bröstmjölk eller formula? Icke-nutritionella fördelar Förbättrad kognitiv och visuell funktion Ökad gastrointestinal mognad och tolerans Antiinfektiösa egenskaper - mindre sepsis Mindre NEC, ROP Snabbare total enteral nutrition Kortare sjukhusvistelse

LC PUFAs Långkedjiga fleromättade fettsyror Arachidonsyra AA Decosahexaensyra DHA

LC PUFAs i prematurformula Bättre synutveckling, cortexfunktion Carlson Acta Paediatr suppl. 1999;430:72 Högre IQ? Lucas Lancet 1992;339:261

Prematurformula Per 100 ml Enhet Enfalac PreNan Hy Energi kcal 81 80 Protein g 2,4 2,3 Fett g 4,1 4,2 Kolhydrater g 8,9 8,6

Composition of milk from different species WT% Human Bovine Goat Sheep Protein 1.0 3.4 2.9 5.5 Casein 0.4 2.8 2.5 4.6 Fat 3.8 3.7 4.5 7.4 Lactose 7.0 4.6 4.1 4.8 Ash 0.2 0.7 0.8 1.0 Handbook of milk composition, Jensen RG (ed), 1995

Hur samla bröstmjölk? Manuell pumpning Drip milk Handpump Elektrisk pump

Prematur-mjölk Protein  Fett  Kolhydrater  Energi  Salter ?

Hantering av bröstmjölk Finnström O, Hernell O, Juto P, Polberger S Att förebygga infektioner i vården II. SoS-rapport 1998:12, sid 277-84 (kap. 18) Milknet mars 2008 (nationellt nätverk). Riktlinjer för bröstmjölkshantering inom neonatalvården i Sverige

Bankmjölksrutiner Hälsoformulär Blodprov för HIV, HTLV, Hepatit B och C Mjölk Bakteriologisk odling Näringsanalys (protein, energi) Värmebehandling (Holder-pasteurisering 62,5°C i 30 min)

Stor variation i bröstmjölkskomposition Mellan olika kvinnor Under laktationens gång Från dag till dag Mellan olika pumpningstillfällen Under varje bröstmjölkssamling Beroende på teknik för att samla bröstmjölk

Bankmjölksrutiner Önskas: Mer skonsam pastöriseringsteknik som avdödar bakterier / virus utan att påverka skyddsproteiner etc. Pastörisering (värmebehandling) också av den egna mjölken? Ej aktuellt idag i Sverige.

Milknet ”Milknet” skapades 2001 Neonatalavd från hela Sverige träffas en gång varje år, senast i Umeå för att diskutera bröstmjölksrutiner i vården inklusive bankmjölk. Nästa möte hösten 2008 i Uppsala

Näringsinnehåll

Bröstmjölksanalyser IR (infraröd teknik) Kalibreras mot referensmetoder protein - Kjeldahl fett - Rose-Gottlieb kolhydrater - Luff-Schorl Energi beräknas via formel

Bröstmjölksanalyser IR-teknik Hög precision Rimlig/låg kostnad Egen apparatur eller till centralt lab via vanlig postgång (kons.-medel = bronopol) Dygnssamling - ej stickprov! Väl blandat prov - risk för felaktig fetthalt

Berikning av bröstmjölk Adekvata protein- och energiintag hos de mest omogna barnen kan vara svåra att uppnå med oberikad bröstmjölk

Berikning av bröstmjölk Protein Energi (fett, kolhydrater) Salter (natrium, calcium, fosfat) Vitaminer

Berikningspreparat – alla är bovina Per dl Enhet Enfamil Nutriprem FM 85 4 p 2 p 5 g Energi kcal 14 15 17 Protein g 1,1 0,8 1 Fett g 1 Kolhydr. g < 0,4 3 3,3

Berikning av bröstmjölk Blind (”max.” till alla) Semikvantitativ (egen eller bankmjölk?) Individualiserad Intag - mjölkanalyser IR (protein, energi) Metabolt svar (serum urea, transtyretin)

Kalkylprogram nutritionsstatus Nutricalc® ger momentan beräkning av intag av Protein (g/kg/dygn) Energi (kcal/kg/dygn) Glukos (mg/kg/min) Vätskeintag (ml/kg/dygn) Alternativ: CIS (kliniskt informationssystem), Nutrium, Umeå)

Nutritionsstatus Tillväxt Vikt Längd HO Bröstmjölksanalyser Protein Energi Proteinmarkörer S-urea S-transtyretin Kliniskt tillstånd

Proteinmarkörer i blod Föreslagna optimala serumnivåer hos friska växande underburna barn (< 32 grav.veckor) Serum urea 1 - 3 mmol/L Serum transtyretin 90 - 140 mg/L = prealbumin

Uppfödning av VLBW barn Använd inte dålig tillväxt som indikator på att berikning behövs - FÖR SENT!!

Individualiserad uppfödning < 32 veckor All bankmjölk näringsanalyseras Alltid mest proteinrika bankmjölken till nytt barn Första analys av egen mjölk efter 10-14 dagar, därefter 1-2 veckors intervall Räkna inte bara på volym utan ta hänsyn till om bank- / egen mjölk / formula

Individualisering! Kvalitet, inte bara kvantitet! (innehåll, inte bara mängd)

Individualiserad uppfödning < 32 veckor Mjölken ges i kronologisk ordning (som den pumpats ut) Mjölken blandas i 24-tim-samlingar innan den fryses in – för att minska variationerna i näringsintag från mål till mål

Individualiserad uppfödning < 32 veckor Räkna fram protein- och energiintag + volymintag Värdera ev. berikningsbehov inkl. urea-transtyretin Ev. berikning påbörjas när volym ej kan höjas Eftersträva proteinintag 3,5 (ev. 4) g/kg/dygn och energiintag 100-120 (mer till BPD) kcal/kg/dygn

Det fullgångna barnet som ammas kan själv kompensera för olika näringsinnehåll i mjölken genom att inta olika volym. Denna möjlighet saknar det underburna sonduppfödda barnet. Det är vi som styr mängder och teknik för att tillföra maten – huvudsakligen via en ventrikelsond fram till ca 35 veckor.

Framtid? Exempel Behov av specifika parenterala näringspreparat för små prematurer – ex. MCT-fett? Aminosyralösning? Allt mer individualiserad nutrition Datoriserade hjälpmedel för att styra nutritionen – informationssystem, kalkylatorer Humana berikningspreparat Morfologi CNS – MR? för kontroll av optimal nutrition