Intervention Review

Higher versus lower protein intake in formula-fed low birth weight infants

  1. Tanis R Fenton1,2,*,
  2. Shahirose S Premji3,
  3. Heidi Al-Wassia4,5,
  4. Reg S Sauve5

Editorial Group: Cochrane Neonatal Group

Published Online: 21 APR 2014

Assessed as up-to-date: 18 JUN 2013

DOI: 10.1002/14651858.CD003959.pub3


How to Cite

Fenton TR, Premji SS, Al-Wassia H, Sauve RS. Higher versus lower protein intake in formula-fed low birth weight infants. Cochrane Database of Systematic Reviews 2014, Issue 4. Art. No.: CD003959. DOI: 10.1002/14651858.CD003959.pub3.

Author Information

  1. 1

    University of Calgary, Alberta Children's Hospital Research Institute, Department of Community Health Sciences, Faculty of Medicine, Calgary, Canada

  2. 2

    Alberta Health Services, Nutrition Services, Calgary, Canada

  3. 3

    University of Calgary, Faculty of Nursing, Calgary, Alberta, Canada

  4. 4

    King Abdulaziz University, Department of Pediatrics, Division of Neonatology, Faculty of Medicine, Jeddah, Saudi Arabia

  5. 5

    University of Calgary, Department of Pediatrics and Community Health Sciences, Faculty of Medicine, Calgary, Canada

*Tanis R Fenton, tfenton@ucalgary.ca.

Publication History

  1. Publication Status: New search for studies and content updated (no change to conclusions)
  2. Published Online: 21 APR 2014

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Abstract

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Background

The ideal quantity of dietary protein for formula-fed low birth weight infants is still a matter of debate. Protein intake must be sufficient to achieve normal growth without negative effects such as acidosis, uremia, and elevated levels of circulating amino acids.

Objectives

To determine whether higher (≥ 3.0 g/kg/d) versus lower (< 3.0 g/kg/d) protein intake during the initial hospital stay of formula-fed preterm infants or low birth weight infants (< 2.5 kilograms) results in improved growth and neurodevelopmental outcomes without evidence of short- and long-term morbidity.

To examine the following distinctions in protein intake.

1. Low protein intake if the amount was less than 3.0 g/kg/d.

2. High protein intake if the amount was equal to or greater than 3.0 g/kg/d but less than 4.0 g/kg/d.

3. Very high protein intake if the amount was equal to or greater than 4.0 g/kg/d.

If the reviewed studies combined alterations of protein and energy, subgroup analyses were to be carried out for the planned categories of protein intake according to the following predefined energy intake categories.

1. Low energy intake: less than 105 kcal/kg/d.

2. Medium energy intake: greater than or equal to 105 kcal/kg/d and less than or equal to 135 kcal/kg/d.

3. High energy intake: greater than 135 kcal/kg/d.

As the Ziegler-Fomon reference fetus estimates different protein requirements for infants based on birth weight, subgroup analyses were to be undertaken for the following birth weight categories.

1. < 800 grams.

2. 800 to 1199 grams.

3. 1200 to 1799 grams.

4. 1800 to 2499 grams.

Search methods

The standard search methods of the Cochrane Neonatal Review Group were used. MEDLINE, CINAHL, PubMed, EMBASE, and the Cochrane Central Register of Controlled Trials (CENTRAL; The Cochrane Library) were searched.

Selection criteria

Randomized controlled trials contrasting levels of formula protein intake as low (< 3.0 g/kg/d), high (≥ 3.0 g/kg/d but < 4.0 g/kg/d), or very high (≥ 4.0 g/kg/d) in formula-fed hospitalized neonates weighing less than 2.5 kilograms were included. Studies were excluded if infants received partial parenteral nutrition during the study period or were fed formula as a supplement to human milk. Studies in which nutrients other than protein also varied were added in a post-facto analysis.

Data collection and analysis

The standard methods of the Cochrane Neonatal Review Group were used.

Main results

Five studies compared low versus high protein intake. Improved weight gain and higher nitrogen accretion were demonstrated in infants receiving formula with higher protein content while other nutrients were kept constant. No significant differences were seen in rates of necrotizing enterocolitis, sepsis, or diarrhea.

One study compared high versus very high protein intake during and after an initial hospital stay. Very high protein intake promoted improved gain in length at term, but differences did not remain significant at 12 weeks corrected age. Three of the 24 infants receiving very high protein intake developed uremia.

A post-facto analysis revealed further improvement in all growth parameters in infants receiving formula with higher protein content. No significant difference in the concentration of plasma phenylalanine was noted between high and low protein intake groups. However, one study (Goldman 1969) documented a significantly increased incidence of low intelligence quotient (IQ) scores among infants of birth weight less than 1300 grams who received a very high protein intake (6 to 7.2 g/kg).

Authors' conclusions

Higher protein intake (≥ 3.0 g/kg/d but < 4.0 g/kg/d) from formula accelerates weight gain. However, limited information is available regarding the impact of higher formula protein intake on long-term outcomes such as neurodevelopmental abnormalities. Available evidence is not adequate to permit specific recommendations regarding the provision of very high protein intake (> 4.0 g/kg/d) from formula during the initial hospital stay or after discharge.

 

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Higher versus lower protein intake in formula-fed low birth weight infants

Dietary protein is needed for normal growth and development. The protein intake required for growth of the low birth weight infant has been estimated by the growth rate of the fetus to be 3.5 to 4.0 g/kg/d. Controlling the amount of protein given to low birth weight babies (less than 2.5 kg) fed with formula is important. Too much protein can raise blood urea and amino acid (phenylalanine) levels, and this may harm neurodevelopment. Too low protein intake may limit the growth of these infants. The review authors searched the medical literature to identify studies that compared protein intake as follows: between 3 and 4 g of protein per kg of infant body weight each day versus less than 3.0 g/kg/d or greater than 4.0 g/kg/d by low birth weight infants fed formula during their initial hospital stay. Increased protein intake resulted in greater weight gain of around 2.0 g/kg/d. Based on increased body incorporation of nitrogen, this was associated with increased lean body mass. The present conclusion was based on six studies that changed only the protein content of the formula and was supported by three additional studies that made changes in other nutrients as well. No significant difference in the concentration of plasma phenylalanine was noted between infants fed high or low protein content formula. The review was limited in the conclusions made because differences in protein content among comparison groups in some of the individual trials were small and formulas differed substantially across studies; some studies included healthier and more mature premature infants. Study periods varied from eight days to two years, so information on long-term outcomes was limited. Existing research is not adequate to allow specific recommendations regarding formula with protein content that provides more than 4.0 g/kg/d.

 

Résumé

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Apport protéique élevé versus plus faible chez les nourrissons de faible poids de naissance alimentés au lait infantile

Contexte

Chez les nouveau-nés de faible poids de naissance nourris au lait infantile, la quantité idéale de protéines alimentaires reste sujette à débat. L'apport protéique doit être suffisant pour permettre une croissance normale sans entraîner d'effets négatifs tels qu'une acidose, une urémie et des niveaux élevés d'acides aminés circulants.

Objectifs

Déterminer si un apport protéique plus élevé (≥ 3,0 g/kg/j) versus plus faible (< 3,0 g/kg/j) pendant le séjour initial à l'hôpital de nouveau-nés prématurés ou de faible poids de naissance (< 2,5 kilogrammes) nourris au lait infantile entraîne une amélioration de leur croissance et des résultats cliniques du développement neurologique sans preuve de morbidité à court et à long terme.

Examiner les distinctions suivantes dans l'apport protéique.

1. Apport protéique faible si la quantité était moins de 3,0 g/kg/j.

2. Apport protéique élevé si la quantité était équivalente ou supérieure à 3,0 g/kg/j mais moins de 4,0 g/kg/j.

3. Apport protéique très élevé si la quantité était équivalente ou supérieure à 4,0 g/kg/j.

Si les études examinées associaient des altérations de protéines et d'énergie, des analyses en sous-groupes devaient être effectuées pour les catégories prévues de l'apport protéique selon les catégories prédéfinies suivantes de l'apport énergétique.

1. Apport énergétique faible : moins de 105 kcal/kg/j.

2. Apport énergétique moyen : supérieur ou égal à 105 kcal/kg/j et inférieur ou égal à 135 kcal/kg/j.

3. Apport énergétique élevé : plus de 135 kcal/kg/j.

Comme le fœtus de référence de Ziegler-Fomon estime les différents besoins protéiques des nourrissons en fonction du poids de naissance, des analyses en sous-groupes devaient être effectuées dans les catégories suivantes de poids de naissance.

1. < 800 grammes.

2. 800 à 1 199 grammes.

3. 1 200 à 1 799 grammes.

4. 1 800 à 2 499 grammes.

Stratégie de recherche documentaire

Les méthodes de recherche standard du groupe de revue Cochrane sur la néonatologie ont été appliquées. MEDLINE, CINAHL, PubMed, EMBASE et le registre Cochrane des essais contrôlés (CENTRAL, la Bibliothèque Cochrane) ont été consultés.

Critères de sélection

Les essais contrôlés randomisés comparant des apports protéiques faibles (< 3,0 g/kg/j), élevés (≥ 3,0 g/kg/j mais < 4,0 g/kg/j) ou très élevés (≥ 4,0 g/kg/jour) chez des nouveau-nés hospitalisés nourris au lait infantile et pesant moins de 2,5 kilogrammes ont été inclus. Les études étaient exclues si les nourrissons recevaient une nutrition partiellement parentérale pendant la période d'étude ou recevaient du lait infantile en supplément du lait maternel. Les études dans lesquelles des nutriments autres que les protéines variaient également ont été ajoutées à l'analyse post facto.

Recueil et analyse des données

Les méthodes standard du groupe de revue Cochrane sur la néonatologie ont été appliquées.

Résultats Principaux

Cinq études comparaient des apports protéiques faibles et élevés. Une meilleure prise de poids et une accrétion d'azote supérieure étaient observées chez les nourrissons recevant du lait infantile contenant un apport protéique supérieur sans modification d'autres nutriments. Aucune différence significative n'était observée dans les taux d'entérocolite nécrosante, de sepsis ou de diarrhée.

Une étude comparait des apports protéiques élevés versus très élevés pendant et après le séjour initial à l'hôpital. Les apports protéiques très élevés stimulaient une augmentation supérieure de la taille à terme, mais les différences n'étaient plus significatives à un âge corrigé de 12 semaines. Trois des 24 nourrissons recevant des apports protéiques très élevés développaient une urémie.

Une analyse post facto révélait d'autres améliorations de tous les paramètres de croissance chez les nourrissons recevant du lait infantile contenant plus de protéines. Aucune différence significative n'a été notée dans la concentration plasmatique de phénylalanine entre les groupes aux apports protéiques faibles et élevés. Néanmoins, une étude (Goldman 1969) documentait une incidence significativement supérieure de faibles scores de quotient intellectuel (QI) chez les nourrissons de poids de naissance inférieur à 1 300 grammes qui recevaient un apport protéique très élevé (6 à 7,2 g/kg).

Conclusions des auteurs

Un apport protéique plus élevé (≥ 3,0 g/kg/j mais < 4,0 g/kg/j) dans le lait infantile accélère la prise de poids. Néanmoins, les informations sont limitées concernant l'impact d'un apport protéique supérieur dans le lait infantile sur des critères de jugement à long terme tels que les anomalies du développement neurologique. Les preuves disponibles ne sont pas suffisantes pour émettre des recommandations spécifiques concernant l'administration d'un apport protéique très élevé (> 4,0 g/kg/j) dans le lait infantile lors du séjour initial à l'hôpital ou après la sortie.

 

Résumé simplifié

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Apport protéique élevé versus plus faible chez les nourrissons de faible poids de naissance alimentés au lait infantile

Apport protéique élevé versus plus faible chez les nourrissons de faible poids de naissance alimentés au lait infantile

Les protéines alimentaires sont nécessaires à la croissance normale et au développement des nourrissons. L'apport protéique nécessaire à la croissance des nouveau-nés de faible poids de naissance a été estimé entre 3,5 et 4,0 g/kg/j sur la base du taux de croissance du fœtus. Il est important de contrôler la quantité de protéines administrée aux bébés de faible poids de naissance (moins de 2,5 kg) nourris au lait infantile. Une quantité excessive de protéines peut entraîner une augmentation des niveaux d'urée et d'acides aminés (phénylalanine) dans le sang, ce qui peut nuire au développement neurologique. Un apport protéique trop faible peut limiter la croissance des nourrissons. Les auteurs de la revue ont consulté la littérature médicale afin d'identifier des études comparant des apports de protéines comme suit : entre 3 et 4 g de protéines par kg de poids corporel et par jour versus moins de 3,0 g/kg/j ou plus de 4,0 g/kg/j chez des nouveau-nés de faible poids de naissance nourris au lait infantile pendant le séjour initial à l'hôpital. L'augmentation de l'apport protéique entraînait une prise de poids supérieure d'environ 2,0 g/kg/j. D'après l'incorporation accrue d'azote dans l'organisme, ce résultat était associé à une augmentation de la masse maigre. Les présentes conclusions reposent sur six études dans lesquelles uniquement le contenu protéique du lait infantile était différent, et sont appuyées par trois autres études dans lesquelles les niveaux d'autres nutriments étaient également modifiés. Aucune différence significative n'a été notée entre les nouveau-nés nourris au lait au contenu protéique faible versus élevé en termes de concentration plasmatique de phénylalanine. Les conclusions de cette revue sont limitées car, dans certains essais individuels, les différences de contenu protéique étaient faibles entre les groupes de comparaison et le lait infantile utilisé variait substantiellement d'une étude à l'autre ; certaines études incluaient des nouveau-nés moins prématurés et en meilleure santé. Les périodes d'étude variaient de huit jours à deux ans, et les informations concernant les résultats à long terme étaient donc limitées. Les recherches existantes ne permettent pas d'émettre de recommandations spécifiques concernant le lait infantile présentant un contenu protéique supérieur à 4,0 g/kg/j.

Notes de traduction

Traduit par: French Cochrane Centre 16th July, 2014
Traduction financée par: Financeurs pour le Canada : Instituts de Recherche en Santé du Canada, Ministère de la Santé et des Services Sociaux du Québec, Fonds de recherche du Québec-Santé et Institut National d'Excellence en Santé et en Services Sociaux; pour la France : Ministère en charge de la Santé