Е.Ф. Лукушкина¹, О.К. Нетребенко²Е.Ю. Баскакова¹,С.П. Гуренко²

¹Нижегородская государственная медицинская академия, Российская Федерация

²Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова, Москва, Российская Федерация

Контактная информация:

Лукушкина Елена Федоровна, доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой факультетской и поликлинической педиатрии ГБОУ ВПО «НижГМА» МЗ РФ

Адрес: 603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, д. 10/1, тел.: : (831) 467-12-09, e-mail: : fpediatr@nizhgma.ru Статья поступила: 12.12.2012 г., принята к печати: 08.02.2013 г.

Работа посвящена проблеме оптимизации потребления белка детьми раннего возраста, развитию долговременных эффектов при неадекватном питании, сравнительной оценке белка грудного и коровьего молока, а также современным модификациям белкового компонента смесей для искусственного вскармливания.

Ключевые слова: белок, программирование, вскармливание, молочные смеси.

(Вопросы современной педиатрии. 2013; 12 (1): 0–00)

Современный этап развития отечественной педиатрии характеризуется дальнейшим совершенствованием ее традиционной профилактической направленности. При этом питание ребенка раннего возраста обладает колоссальным профилактическим потенциалом, возможности которого недостаточно изучены и, соответственно, ограниченно используются в практической педиатрии.

Среди всех поступающих с питанием нутриентов наибольшая роль отводится белку, определяющему особенности роста, развития и становления функций всех органов и систем.

Слово «белок» происходит от греч. proteus, что означает первичный, занимающий первое место. Белки служат основным структурным компонентом всех клеток тела [1].

В организме белки выполняют важные и многообразные функции [2]:

• пластическую — являются основным строительным материалом для клеток и определяют особенности их функционирования;
• каталитическую — составляют основу ферментов, играющих важнейшую роль в обменных процессах;
• гормональную — многие гормоны (инсулин, соматотропный и др.) имеют белковую природу;
• защитную — белки лежат в основе иммунных реакций, обеспечивающих видовую специфичность, защиту организма от чужеродных антигенов;
• транспортную — обеспечивают транспорт кислорода кровью (гемоглобин), липидов, гормонов, витаминов, лекарственных веществ.

Метаболизм белков, особенно в растущем организме, весьма динамичен: постоянно происходит распад белков до аминокислот и синтез из них новых протеинов. Аминокислоты также расщепляются и окисляются до углекислого газа с образованием мочевины и аммиака. Поступающие с пищей аминокислоты подразделяют на незаменимые, условно незаменимые и заменимые.

Основными источниками белков животного происхождения служат молочные продукты (начиная с прикорма) и мясо, рыба, яйца (особенно после одного года жизни). Растительные белки поступают в организм со злаковыми культурами, овощами, фруктами [2].

Недостаточное потребление белка детьми выражается задержкой роста, физического и интеллектуального развития. Крайняя степень дефицита белка приводит к белково-энергетической недостаточности, широко распространенной в развивающихся странах.

Избыточное потребление белка может неблагоприятно отражаться на функции почек, печени, вести к увеличению массы тела и даже развитию ожирения в более старшем возрасте [1–3].

Большим достижением детской нутрициологии последних десятилетий является открытие и изучение долговременных эффектов питания детей раннего возраста. Прежние представления описывали только непосредственные эффекты пищи: утоление голода, удовлетворение потребностей в энергии и нутриентах. Отдаленные последствия питания ребенка на ранних этапах онтогенеза описывает теория метаболического программирования (или программирования питанием), активно разрабатываемая в настоящее время [1, 3–5].

Термин «программирование» пришел в медицину из биологии. Под метаболическим программированием понимают длительные, иногда пожизненные, последствия действия факторов окружающей среды в критические периоды развития [6].

Термин ввел в обиход Г. Дорнер около 30 лет назад, предложив концепцию, в соответствии с которой гормоны, метаболиты и нейротрансмиттеры на ранних этапах развития программируют расстройства репродукции и метаболизма, а также различных функций у взрослых.

Дорнер также предположил, что генетические факторы и окружающая среда взаимодействуют на ранних этапах развития, предопределяя здоровье взрослых. Эта гипотеза нашла свое подтверждение в исследованиях других авторов [6].

Наибольшую известность теория метаболического программирования получила после публикации работ английского ученого Баркера, который обратил внимание на высокую летальность от инфаркта миокарда в Хертворшире (Великобритания) и сопоставил этот показатель с массой тела при рождении. Анализ был проведен у 16 000 мужчин и женщин, родившихся с 1911 по 1930 гг. Оказалось, что снижение массы тела при рождении меньше 2500 г почти в 2 раза увеличивает смертность от инфаркта миокарда [4].

В группе родившихся с низкой массой тела случаи сахарного диабета и снижения толерантности к глюкозе выявляли в 3 раза чаще по сравнению с пациентами, которые родились с массой тела 3400–3800 г. Ассоциация между массой тела при рождении, ишемической болезнью сердца, артериальной гипертензией и сахарным диабетом взрослых подтверждена многочисленными эпидемиологическими исследованиями [1, 7, 8].

Важным этапом развития теории метаболического программирования стали работы А. Сигал и А. Лукаса, сформировавших гипотезу скачка роста, согласно которой наибольшую роль в программировании играет не столько малая масса тела при рождении, сколько дальнейший скачок роста, когда маловесные дети догоняют своих здоровых сверстников [5].

Существенный вклад в развитие теории метаболического программирования внесли работы Б. Колецко, который продемонстрировал взаимосвязь между питанием в младенчестве и последующим развитием избыточной массы тела и ожирения [1, 7, 8]. Было оценено потенциальное долговременное влияние грудного вскармливания в исследовании более чем 9000 детей, прошедших обязательное школьное обследование в Баварии (Германия).

При анализе раннего питания и образа жизни установили более высокую распространенность ожирения у детей, которые никогда не получали грудное молоко (4,5%) по сравнению с детьми, находившимися на грудном вскармливании (2,5%). При этом отмечена обратная зависимость между продолжительностью грудного вскармливания и частотой ожирения в более поздние периоды детства [1, 8]. Защитный эффект грудного вскармливания в отношении развития ожирения был подтвержден и другими исследователями [8].

Биологическим базисом программирования является особенность развития ребенка, характеризующаяся пластичностью на ранних этапах онтогенеза [1, 2].

В последние годы активно изучаются и остаются дискутабельными механизмы программирования [2, 3, 9]. Наиболее признанной считается точка зрения, в соответствии с которой в основе метаболического программирования лежат эпигенетические изменения [9].

Генетический код определяется последовательностью 4 нуклеотидов ДНК, передающихся через поколения без изменения на клеточном уровне. Однако поверх генетического находится эпигенетический код, на формирование которого действуют факторы окружающей среды, в т. ч. питание. Фундаментальным механизмом, ответственным за эпигенетический контроль экспрессии генов, является метилирование ДНК (добавление метильной группы к углеродному атому цитозина). В свою очередь, процесс метилирования ДНК зависит от наличия достаточного количества отдельных нутриентов в плазме крови и тканях организма [3].

Рассматривают и другие возможные механизмы программирования:

• перманентные анатомические изменения структуры органов;
• клональная селекция;
• функционирование нервных клеток;
• нейрогормональная регуляция;
• стабильность микробиоты.

Большой интерес вызвала работа Ролланд-Качера и соавт. Они полагали, что уровень потребления белка в возрасте от 10 до 24 мес может влиять на последующее увеличение индекса массы тела. Было обследовано 112 французских детей, у которых измеряли рост, массу тела и толщину кожной складки в 2 точках: в 10 мес, а также в 2, 4, 6 и 8 лет. Обнаружили выраженную корреляцию между потреблением белка и двумя параметрами — индексом массы тела и толщиной кожной складки в подлопаточной области в возрасте 8 лет [10].

Такие же результаты были получены при обследовании 150 детей, которых наблюдали в течение 5 лет после рождения [11]. Дети, у которых индекс массы тела к 5 годам был выше 90-го перцентиля, уже в возрасте 1 года характеризовались повышенным потреблением белка по сравнению с теми, у которых избыточной массы тела не наблюдалось.

Таким образом, была доказана роль белка в питании детей раннего возраста для последующего образования избыточной массы тела и развития ожирения.

Механизмом реализации программирования ожирения при высоком потреблении белка принято считать повышение секреции инсулина и инсулиноподобного фактора роста (IGF1) в ответ на увеличение концентрации инсулиногенных аминокислот, что ведет к ускорению роста, пролиферации и дифференцировки адипоцитов [12, 13]. Подтверждением этой точки зрения может послужить обнаружение более высокого уровня инсулина и IGF1 у детей, находящихся на искусственном вскармливании по сравнению с детьми, которых вскармливали грудью. Одновременно при искусственном вскармливании наблюдаются более высокие темпы роста [8].

«Золотым стандартом» вскармливания детей первого года жизни является грудное молоко. Однако исключительно грудное вскармливание детей до 6 мес, рекомендованное экспертами Всемирной организации здраво охранения, остается лишь желаемой, но пока недостижимой целью во многих странах мира.

Рост и развитие детей, находящихся на грудном вскармливании, служат эталоном, к которому должны быть максимально приближены рост и развитие детей- «искусственников» [1, 2, 8]. При этом, начиная с XIX в., активно ведется изучение состава грудного молока, которое также является своеобразным ориентиром при разработке современных молочных смесей для детского питания.

Одно из лидирующих мест в последние годы занимает процесс совершенствования белкового компонента адаптированных молочных продуктов.

Содержание белка в женском молоке колеблется от 0,9 до 1,3 г в 100 мл, при этом уровень истинного пищевого белка еще ниже (0,8–1,0 г/100 мл). Коровье молоко отличается высоким содержанием белка — 3,4 г/100 мл [1, 2]. Белковые фракции женского молока делятся на метаболизируемые (70–75%) и неметаболизируемые (25–30%). В отличие от молока других млекопитающих, в женском молоке преобладают сывороточные белки (60%) над казеином (40%), в то время как в коровьем молоке это соотношение составляет 20 и 80%, соответственно. -Лактальбумин является доминирующей альбуминовой фракцией (10–20% общего содержания белка в зрелом молоке), в коровьем молоке доля -лактальбумина достигает лишь 2–5% [2, 5]. Аминокислотный состав -лактальбумина грудного молока соответствует потребностям грудного ребенка: относительно богат триптофаном (5%), лизином (11%) и цистеином (6%).

-Лактальбумин способствует всасыванию кальция, цинка, железа. В процессе переваривания данной белковой фракции образуются пептиды, обладающие антибактериальными свойствами в отношении кишечной палочки, клостридий, бактероидов, грамположительной флоры. Пептиды также улучшают состав кишечной микрофлоры. Физиологическим эффектом пептидов является иммуностимулирующее действие, выражающееся в активации фагоцитирующей активности макрофагов и метаболизма полиморфноядерных нейтрофилов [14, 15].

В грудном молоке практически отсутствует -лак тоглобулин, преобладающий в коровьем молоке.

Качественные отличия казеиновой фракции грудного и коровьего молока также весьма существенны: -S1 казеин является доминирующей казеиновой фракцией коровьего молока, в то время как в грудном преобладает -казеин

Существенная роль принадлежит неметаболизи руе - мым белковым фракциям, к которым относятся иммуноглобулины, лактоферрин и др.

Иммуноглобулины грудного молока представлены прежде всего IgA, однако в коровьем молоке преобладающей фракцией иммуноглобулинов являются IgG.

Лактоферрин грудного молока связывает железо в кишечнике, обеспечивает его транспорт в энтероцит, усиливает пролиферацию и дифференцировку клеток кишечника, обладает антимикробными, противовирусными и пребиотическими свойствами. Биологическая активность лактоферрина может быть усилена остеопонтином [15, 16].

Остеопонтин — мультифункциональный протеин, секретируемый макрофагами. Концентрация остеопонтина в грудном молоке сопоставима с концентрацией лактоферрина (5–10% общего белка). Остеопонтин модулирует иммунные функции, регулирует отношение Т хелперов (Tх1/Tх2), влияет на рост и минерализацию костей [15, 16].

В последние годы активно изучают белок мембран жировых глобул грудного молока, у которого описаны антимикробные свойства [16].

Стимулом при создании молочных продуктов для искусственного вскармливания было начавшееся в середине XIX в. изучение химического состава грудного и коровьего молока.

Современная эра производства молочных смесей для детского питания началась в 1915 г., когда Герстен бер гер и соавт. разработали искусственное молоко, попытавшись приблизить его по составу к грудному [16]. В 1961 г. появилась первая молочная смесь с преобладанием сывороточных белков.

Основными принципами при создании новых молочных адаптированных смесей длительное время считались их эффективность и безопасность, а также их максимальное приближение по составу к грудному молоку, которое служило «золотым стандартом».

Вместе с тем, несмотря на существенные достижения в разработке и промышленном производстве современных молочных продуктов для детского питания, все еще присутствует значительная разница между детьми, находящимися на грудном и искусственном вскармливании [1, 8]. Отличается их физическое развитие: при естественном вскармливании отмечают меньше эпизодов инфекционных болезней (особенно кишечных инфекций и острого среднего отита). Грудное вскармливание защищает от развития ожирения, сахарного диабета, артериальной гипертензии в последующие годы, положительно влияет на когнитивные функции.

В связи с этим «золотой стандарт» в настоящее время изменился: принято ориентироваться на различные характеристики роста и развития ребенка, находящегося на грудном вскармливании. Прежде всего, учитывают физиологические параметры (показатели роста и композиция тела), биохимические (плазма и другие тканевые маркеры), функциональные (иммунный ответ, нервнопсихическое развитие) [16].

Состав современных адаптированных смесей постоянно совершенствуется и усложняется, при этом на всех этапах ведущую роль отводят модификации белкового компонента [1–3].

Длительное время не удавалось искусственно получить белок, приближенный как в количественном отношении, так и по аминокислотному составу к белку грудного молока. Попытки снизить содержание белка в смесях до такового в грудном молоке приводили к дефициту некоторых незаменимых аминокислот. Основной лимитирующей аминокислотой является триптофан, концентрация которого в грудном молоке существенно выше, чем в коровьем. Для поддержания необходимого поступления с пищей триптофана приходилось увеличивать в смесях и содержание белка [2, 3, 16].

Вместе с тем при анализе аминокислотного состава белков коровьего молока было обнаружено, что один из белков (казеингликомакропептид), составляющий значительную часть сывороточных белков, является дефицитным по триптофану и избыточным по треонину. В результате была разработана новая технология, позволившая одновременно снизить содержание белка в молочной смеси и увеличить концентрацию триптофана. Это было достигнуто путем удаления казеингликомакропептида и соответствующего увеличения массовой доли -лактальбумина, содержащего большое количество триптофана. Данный технологический прием используют при производстве смесей группы «НАН» (Нестле) [2, 3].

Б. Колецко (2009) показал, что уменьшение содержания белка в смеси и улучшение его качества позволяет не только оптимизировать физическое развитие детей, вскармливаемых таким продуктом, но и приблизить его к уровню детей, находящихся на грудном вскармливании [7, 8].

Дальнейшее совершенствование белкового компонента молочных смесей связывают с разработкой рекомбинантных белков грудного молока и добавления их в адаптированные смеси, уменьшая таким образом разницу между грудным и искусственным вскармливанием. Примером могут послужить лактоферрин и лизоцим, добавление которых уменьшает продолжительность диарейного синдрома. Еще один пример — обогащение смеси для недоношенных рекомбинантной липазой, что приводит к прибавке массы тела [16].

Ингредиенты с высокой биологической активностью, разрабатываемые на основе новых технологий, открывают большие возможности для оптимизации искусственного вскармливания детей, улучшения состояния их здоровья и профилактики заболеваний, в том числе во взрослом периоде жизни.