Nucleotides in infant nutrition

Summary

Nucleotides are low molecular weight biological compounds that play major roles in almost all-biological processes. Cell nucleic acids and nucleotides are continuously synthesised, degraded and salvaged. The body’s pools derive from three potential sources: synthesis de novo, salvage (recycling of preformed bases) and the diet. It is generally accepted that de novo synthesis of both purines and pyrimidines from amino acid precursors is capable of supporting the cellular needs for nucleic acid synthesis. When protein intake is decreased or in situations in which there are a high demand of nucleotides synthesis (after gut injury, after surgical trauma, sepsis, rapid growth: pregnancy or newborn infants, etc.) some tissues with a rapid turnover (gut and immune system) may increase the salvage of exogenous nucleotides coming from the diet. Therefore, nucleotides may become conditionally essential nutrients. This article discusses the possible beneficial effects of dietary nucleotides on small intestine (maturation and recovery) and gut microflora, lipid and hepatic metabolism and on the immune system. Human milk is the best source of nucleotides for young infants and the nucleotide/nucleoside profile of it shows a substantial predominance for pyrimidines as compared to purines. Moreover, pyrimidine nucleotides seem to be better preserved in breast milk during storage in the breast and during digestion in the small intestine and they are more absorbed and incorporated into tissue RNA, as compared to purine ones. Additional research should be done to improve the design of nucleotides supplemented infant formulas. This includes: 1) to investigate in vivo if the incorporation of dietary nucleotides in tissue RNA is enhanced in situations of stress or rapid growth and 2) to study the biological effects of individually administered purine and pyrimidine nucleotides.

Zusammenfassung

Nukleotide sind biologische Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht, die in fast allen biologischen Prozessen eine Schlüsselrolle spielen. Zell-Nukleinsäuren und -Nukleotide werden ständig synthetisiert, abgebaut und wiederverwendet. Der Bestand des Körpers stammt aus drei möglichen Quellen: Neusynthese, Wiederverwertung der vorgeformten Basen und Zufuhr mit der Nahrung. Es wird allgemein anerkannt, daß die Neusynthese von Purinen und Pyrimidinen aus den Ausgangs-Aminosäuren den zellulären Bedarf für die Nukleinsäuren-Synthese ausreichend zu decken vermag. In Situationen, in denen die Proteinzufuhr reduziert ist oder ein erhöhter Bedarf für die Nukleotidsynthese besteht (nach Verletzungen des Darms, nach chirurgischem Trauma, bei Sepsis, bei raschem Wachstum: in der Schwangerschaft und bei Neugeborenen, etc.), können einige Gewebe mit schneller Zellerneuerung (Darm, Immunsystem) die Wiederverwertung von exogenen, mit der Nahrung zugeführten Nukleotiden erhöhen, in dem sie deren Abbau reduzieren. In solchen Situationen können Nukleotide konditionell essentielle Nährstoffe werden. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den möglichen günstigen Effekten von Nukleotiden in der Nahrung auf den Dünndarm (Reifung und Genesung), die Mikroflora des Darms, den Fett- und Leberstoffwechsel sowie auf das Immunsystem. Muttermilch ist die beste Nukleotid-Quelle für Säuglinge und das Nukleotid-/Nukleosidmuster der Muttermilch weist eine deutliche Prädominanz der Pyrimidine über die Purine auf. Weiterhin werden die Pyrimidine während der Speicherungsphase in der Brust sowie während des Verdauungsprozesses im Dünndarm offensichtlich besser konserviert als die Purine sowie besser absorbiert und in die RNA der Gewebe eingebaut. Weitere Forschungsarbeit ist nötig, um die Zusammensetzung Nukleotid-supplementierter Säuglingsnahrungen zu verbessern. Unter anderem sollten 1) in vivo Studien durchgeführt werden, um zu untersuchen, ob Nahrungs-Nukleotide in Situationen von Stress und schnellem Wachstum vermehrt in die RNA der Gewebe eingebaut werden und 2) die biologischen Effekte individuell zugeführter Purin- und Pyrimid-Nukleotide untersucht werden.