XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Вопросы оптимизации вскармливания детей раннего возраста остаются очень актуальными для отечественных и зарубежных исследователей. Концепция «пищевого программирования», согласно которой характер питания ребенка в первые годы жизни предопределяет особенности его метаболизма в последующем, до настоящего времени предъявляет особые требования к продуктам питания, предназначенным для младенцев. Если изначально основное внимание нутрициологов было направлено на разработку продуктов, способных оптимально обеспечить детей основными макро- и микронутриентами, гарантируя нормальные темпы роста и профилактику дефицитных состояний, то за последние 20 лет взгляд на проблему вскармливания во многом изменился. Ведущую роль в этом отношении оказали результаты исследования состава и свойств грудного молока, являющегося безусловным «золотым стандартом» вскармливания ребенка первого года жизни.

Состав грудного молока поистине уникален. Его ингредиенты не только способствуют оптимальному физическому и нервно-психическому развитию младенца, но и оказывают влияние на процессы постнатальной дифференцировки тканей, формирование центральной нервной системы, слухового и зрительного анализатора, становление микрофлоры кишечника, регуляцию нормальных процессов метаболизма и профилактику ряда соматических и инфекционных заболеваний. Ни одна современная молочная смесь не способна полностью воспроизвести уникальный состав грудного молока. Однако необходимость перевода на искусственное вскармливание младенцев, для которых продолжение грудного вскармливания невозможно, требует дальнейшего совершенствования производства продуктов и их максимального приближения к молоку кормящей женщины.

История изучения олигосахаридов грудного молока насчитывает более 100 лет. Уже в конце XIX в. ученые отметили, что показатели младенческой смертности среди детей, находившихся на грудном вскармливании, были ниже, чем при вскармливании коровьим молоком. В это же время австрийский педиатр и микробиолог Escherich подтвердил влияние кишечной микробиоты на процесс пищеварения у младенцев. Принимая во внимание результаты исследований, указавшие на зависимость здоровья ребенка первого года жизни как от возможности грудного вскармливания, так и от особенностей микробиоценоза, Moro и Tissier в 1900 г. независимо друг от друга доказали, что кишечная микробиота у детей, находящихся на естественном вскармливании, имеет принципиальные различия с таковой у младенцев, получающих смесь. Определить компонент грудного молока, определяющий подобные различия, в начале ХХ в. не представлялось возможным, хотя высказывались предположения о наличии в женском молоке «особого типа лактозы». Лишь 30 лет спустя, в 1930 г., Polonowski и Lespagnol выделили из состава женского молока новую углеводную фракцию, назвав ее «gynolactose». Еще спустя 20 лет технологии позволили разделить эту фракцию на отдельные олигосахариды, положив основу для дальнейших фундаментальных и клинических исследований.

Олигосахариды представляют собой третью по величине фракцию в составе грудного молока, уступая лишь жировому компоненту и лактозе. В наибольшей концен- трации ОГМ содержатся в молозиве и раннем молоке (20–25 г/л), снижаясь до уровня 5–15 г/л в составе зрелого молока. В состав олигосахаридов грудного молока входят 5 моносахаридов: глюкоза, галактоза, N-ацетил- глюкозамин, фукоза и сиаловая кислота (преимущественно в форме N-ацетилнейраминовой кислоты). Терминальный участок олигосахаридов грудного молока всегда представлен лактозой, что сохраняет возможность удлинения молекулы с помощью ферментов гликозилтрансфераз, а также дальнейшее усложнение структуры за счет процессов фукозилирования и сиалирования. К основным ОГМ относятся фукозилированные молекулы: 2’-фукозиллактоза (2’-FL) и 3’-фукозиллактоза (3’-FL), лакто-N-фукопентаоза (LNFP I, II, III), а также некоторые нейтральные и кислые ОГМ.

Состав олигосахаридов грудного молока зависит от секреторного статуса кормящей женщины, а также от присутствия в генотипе матери H-антигена и антигенов системы Lewis. Влияние указанных генетических факторов определяет профиль олигосахаридов грудного молока, специфичный для носителей той или иной группы крови. Объясняется это тем, что различные гликозилтрансферазы, катализирующие синтез ОГМ, кодируются генами, ответственными за синтез групповых антигенов крови.

Синтез олигосахаридов происходит исключительно в молочных железах кормящей женщины. Попадая в желудочно-кишечный тракт младенца, ОГМ сохраняют устойчивость к воздействию кислоты желудочного сока, ферментов поджелудочной железы и щеточной каймы энтероцитов, достигая толстой кишки практически в неизменном виде. В просвете толстой кишки ОГМ подвергаются гидролизу под воздействием гликозидаз и ферментируются представителями кишечной микробиоты с образованием короткоцепочечных жирных кислот. Небольшая часть олигосахаридов всасывается в системную циркуляцию и экскретируется с мочой.

Выделение олигосахаридов из состава женского молока позволило идентифицировать составляющую так называемого бифидус-фактора, на существование которого указали исследования ученых начала ХХ в. Соответственно, на протяжении десятков лет основной функцией олигосахаридов грудного молока считалось их пребиотическое действие. В исследованиях in-vitro было доказано, что олигосахариды грудного молока способны избирательно стимулировать рост представителей кишечного микробиоценоза, включая Bifidobacterium, при этом данные нутриенты не утилизируются такими видами, как Clostridium, Staphylococcus и Enterobacter. Сдерживание роста патогенов на фоне доминирования бифидобактерий в составе микробиоты осуществляется, с одной стороны, посред- ством конкуренции за пищевые субстраты, а с другой стороны, за счет продукции в процессе метаболизма олигосахаридов короткоцепочечных жирных кислот и других веществ, закисляющих среду в просвете кишечника и делающих ее непригодной для роста нежелательных видов.

Протективное влияние олигосахаридов грудного молока не ограничивается лишь их пребиотическим действием. Исследования, проведенные в начале XXI в., убедительно показали, что ОГМ могут препятствовать развитию инфекционных поражений ЖКТ, непосредственно связывая патогены в просвете кишечника. Большинству вирусов, бактерий и простейших требуется предварительная адгезия к слизистой кишечника для дальнейшей колонизации и инвазии. Процесс адгезии осуществляется за счет взаимодействия лектинов в структуре патогенов с гликанами на поверхности клеток кишечного эпителия. Некоторые олигосахариды грудного молока, вследствие сходства структуры, способны выступать в качестве растворимых рецепторов патогенов, связывая последние и препятствуя дальнейшему процессу адгезии и колонизации. Наиболее убедительные данные, касающиеся антиадгезивного эффекта олигосахаридов грудного молока, получены в отношении Campilobacter jejuni. Данный патоген связывается с эпителиальными клетками кишечника посредством Н-антигена 2 типа, представляющего собой α1-2-фуколизированные гликаны. В исследовании на мышах было продемонстрировано, что добавление α1-2-фуколизированных ОГМ блокирует связывание C. jejuni с культивированными клетками кишечного эпителия и препятствует их колонизации патогеном. Протективное влияние α1-2-фуколизированных ОГМ в отношении кампилобактер-ассоциированной диареи было подтверждено в проспективном исследовании с включением 100 пар «младенец – мать».

Исследователи показали, что заболевание достоверно реже развивалось у младенцев, молоко матерей которых содержало в высокой концентрации 2’-фукозиллактозу. Дополнительно было отмечено снижение частоты калицивирусной инфекции у младенцев, получавших молоко с высокой концентрацией лакто-N-дефукогексаозы – другого α1-2- фуколизированного олигосахарида.

Учитывая, что при невозможности грудного вскармливания молочная смесь является единственным возможным источником олигосахаридов для ребенка, в процессе производства в большинство продуктов дополнительно включаются искусственно синтезированные олигосахариды – галактоолигосахариды (ГОС) и фруктоолигосахариды (ФОС) – с целью максимального приближения формулы к составу грудного молока и достижения благоприятных эффектов в организме мла- денца. Галактоолигосахариды представляют собой олигомеры галактозы со степенью полимеризации от 3 до 10. ГОС синтезируются из лактозы с использованием дрожжевых и бактериальных β-галактозидаз. Фруктоолигосахариды являются олигомерами фруктозы, которые могут быть выделены из растений семейства Compositae, в частности из цикория. Выделение ФОС происходит из инулина с использованием фермента эндоинулиназы, которая расщепляет полимеры инулина до более мелких фрагментов. ФОС могут быть также синтезированы из сахарозы с использованием дрожжевых или бактериальных β-фруктозидаз. Несмотря на то что ГОС и ФОС не являются сиалированными или фукозилированными олигосахаридами и в форме олигомеров в грудном молоке не присутствуют, клинические исследования доказали, что данные нутриенты в составе молочных смесей оказывают пребиотическое действие, способ- ствуют формированию более мягкой консистенции стула у младенцев, а также профилактике инфекционных и аллергических заболеваний. Более того, в недавно опубликованном исследовании было отмечено, что комбинация 2’-FL и ФОС (в соотношении 1 к 9) продемонстрировала in-vitro синергический эффект в повышении уровня Bifidobacterium и Lactobacillus, статистически достоверно больший, чем применение 2’-FL или ФОС по отдельности или в комбинации 1 к 1. Результаты современных исследований в отношении функциональных свойств фукозилированных олигосахаридов грудного молока открывают новые перспективы в создании адаптированных молочных смесей с добавлением данных нутриентов, приближая продукты детского питания еще на один шаг к «золотому стандарту» вскармливания младенцев – грудному молоку.

Список литературы:

Биохимия витаминов [Электронный ресурс]: учебное пособие / к.м.н. доцент Афонина С. Н., к.б.н. доцент Лебедева Е. Н., к.б.н. доцент Голинская Л. В., д.м.н. профессор А. А. Никоноров. -2015.-130с. (ОрГМУ)

Особенности метаболизма в детском возрасте. Учебное пособие для студентов педиатрического факультета /под ред. А.А. Никонорова. Оренбург: «Принт – Сервис»,2017. – 210с.

Лекции по общей биохимии. Для студентов медицинских вузов [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Тимин О. А.- 2018.-368 с.

Биохимия: учебник/ Под ред. Чл.-корр. РАН, проф., Е. С. Северина. – 5-е изд. – М.: ГЭОТАР – Медиа, 2009. – 768 с.: ил.