CC BY
54
ЛЕКЦИЯ УДК 612.64
v4
ГИДРОЛАЗЫ ГРУДНОГО МОЛОКА В ЛАКТОТРОФИИ РЕБЕНКА
Коротько Г.Ф.
Краснодарская краевая клиническая больница № 2 Россия, 350012, Краснодар, ул. Красных партизан, 6, корп.2 [email protected]
Реферат
Грудное молочное вскармливание — важнейший период жизни ребенка. В составе молока он получает безальтернативные макро- и микронутриенты, защитные и биологически активные вещества, различного назначения ферменты, в их числе гидролазы: карбогидразы, протеазы, липазы, обеспечивающие деполимеризацию липидов, углеводов, белков соответственно. Их гидролизаты играют пластическую, энергетическую и регуляторную роль. Последнюю выполняют сотни пептидов, образуемых протеазами молока, гидролизуя его белки в транспортной системе грудных желез и пищеварительной системе младенца, принимающего молоко. В лекции рассматриваются гидролазы молока и образуемые ими пептиды, указывается на их трофогенную и регуляторную роль в организме матери и вскармливаемого ею младенца, изменение ферментного состава молока при неполных сроках гестации, в разное время лактационного периода, в «переднем» и «заднем» молоке. В период молочного вскармливания ребенка в разной мере конвергируются процессы собственного и аутолитического пищеварения.
Ключевые слова: грудное молоко; липазы; карбогидразы; протеазы; протеолиз; пептиды; пептидо-мика.
HYDROLASE OF BREAST MILK IN NEBORN LACTOTROPHY
Korot'ko G.F.
Region clinic Hospital N2 6/2, Krasnikhpartizan str., Krasnodar, 350012, Russia [email protected]
Abstract
A breast feeding is the most important period in newborn's life. He gets non-alternative macro- and micronutrients, number of protective and bio-active substances, enzymes (hydrolase: carbohydrase, protease, lipase, that provide depolymerisation of lipids, carbohydrates, proteins respectively) from breast milk. Hydrolase play a plastic, energetic and regulatory role. The last one have hundreds of peptides that formed by milk proteases. It hydrolyses proteins in transport system of breast glands and newborn digestive system. The lection presented is discussed the milk hydrolase and peptide produced, their trophogenic and regulatory role in mother's and newborn's organisms, changing of milk enzymatic content at incomplete gestation periods, at different time of lactation, in "anterior" and "posterior" milk. During the breast milk feeding the own digestion and autolytic one are converged in different extent.
Keywords: breast milk; lipase; karbohydrase; protease; proteolysis; peptides; peptidomics.
Введение
Лактотрофия явилась основой для названия млекопитающими до 4000 видов зоологического класса позвоночных теплокровных животных, что подчеркивает витальную актуальность вида питания в современной классификации фауны. Грудное молочное вскармливание - чрезвычайно важный период жизни ребенка. Лишь материнское молоко может обеспечить растущий организм необходимыми пластическими и энергетическими веществами в условиях еще недостаточно сформированного пищеварительного аппарата. Через молоко осуществляется связь ребенка с матерью, что важно не только в поставке ребенку макро- и ми-кронутриентов, но и в обеспечении иммунитета ребенка и формировании его микробиоты. С молоком матери ребенок получает витамины, минеральные соли, ряд физиологически важных веществ, в том числе факторы роста, гормоны и ферменты разного физиологического назначения. Одна их группа участвует в биосинтезе компонентов молока молочной железой (например, моно-протеинлипаза, фосфоглюкомутаза, синтетаза жирных кислот, лактозосинтетаза). Вторая группа ферментов важна в сохранении компонентов молока (например, ингибиторы протеиназ). Третья группа ферментов необходима в роли антибактериальных и антивирусных веществ (например, лизоцим, пероксидаза, липопро-теинлипаза). Четвертая группа ферментов участвует в реализации транспортных процессов (например, ксантиноксидаза, глутатионпероксидаза, щелочная фосфатаза). Пятая группа ферментов - это гидролазы, принимающие участие в молекулярной деградации ну-триентов молока: липазы, карбогидразы, протеазы, которым посвящена настоящая лекция.
Часто используемое в характеристике молочного вскармливания детей выражение «золотой стандарт» приемлем к нему как к технологии, но не к грудному молоку, так как «стандарт» - это шаблон, трафарет, нечто статичное. Молоко, наоборот, характеризуется вариабельностью множества его параметров, свойств, состава, полипотентностью. Это относится к обязательному варьированию количества секретируемого молока, содержания и соотношения содержания в нем макро- и микронутриентов, нестабильности защитных, в том числе иммунных компонентов, гормонов и факторов роста, гидролитических ферментов, что названо биологически активными компонентами грудного молока. В настоящее время ведутся активные исследования многих из них, создаются питательные смеси-заменители молока для искусственного вскармливания младенцев. При этом, конечно же, стараются моделировать естественный продукт.
Липазы и карбогидразы грудного молока
Ранее других гидролаз педиатров заинтересовала липолитическая активность грудного молока [1-5], что связано с достаточно высоким варьирующим содержанием в молоке липидов (от 31 до 52 г/л) и выполнением ими роли энергетических и пластических веществ, обладающих антибактериальными и анти-микозными свойствами [6]. В отличие от других ну-
триентов грудного молока, содержание в нем липидов вариабельно [7]. У младенцев, вскармливаемых молоком с низким содержанием липидов, отмечены многие функциональные нарушения [8-11]. Аутолиполиз молока важен в связи с практическим отсутствием у новорожденных детей панкреатической липазы. Аутолиполизу содействуют липазы ротовой жидкости и желудочных желез младенцев [12].
Липиды, в основном триглицериды, покидают лак-тоциты по механизму апокринной секреции, будучи заключены в оболочку плазмолеммы апикальной мембраны лактоцита в виде липидной глобулы сложного состава. Эти глобулы в полости желудка атакуются липазами слюны (ротовой жидкости) и желудочного сока, проникая в глобулу из-за своей гидрофобности, разрушая мембрану глобулы и высвобождая из нее ли-пиды. Компоненты (белки, липиды, их фракции, фос-фолипиды, ганглиозиды, холестерин) и их соотношение в разрушенной мембране жировой глобулы имеют существенное физиологическое значение, что важно в профилактике заболеваний ребенка [13], что признается важным элементом оптимизации его молочного вскармливания, предложено для включения в состав современных молочных смесей [14].
В полости желудка и тонкой кишки совершается индуцированный аутолиз липидов молока его липазой (содержание основной липазы молока липопро-теинлипазы составляет от 4 до 20 мг/мл), в роли индукторов и участников липолиза выступают слюнная и желудочная липазы, активность которых не зависит от солей желчных кислот. В тонкой кишке в липолизе липидов молока участвует и желчезависимая панкреатическая липаза [15]. В результате гидролиза тригли-церидов молока слюнной и желудочной липазами образуются в основном диглицериды и жирные кислоты, под влиянием панкреатической липазы - глицерин и жирные кислоты [5]. Следовательно, гидролиз липи-дов молока совершается несколькими липазами по типу аутолитического и собственного внутриполосно-го пищеварения в желудке и тонкой кишке в широком диапазоне рН (5,2-9,8) [15].
Примечательно, что липолитическая активность молока по месяцам лактации существенно не снижается, а если в первый месяц лактации зрелое молоко имело низкую липолитическую активность, то в последующем (даже до 12-го месяца) она нарастает, что особенно выражено в первые 4-6 месяцев лактации [16, 17]. Значимость данного явления в обеспечении ребенка продуктами липолиза велика, так как экзо-секреция поджелудочной железы в первые месяцы и годы ребенка низкая, а тонкокишечный пристеночный гидролиз пептидов негидролизованными триглицери-дами тормозится [18, 19]. «Переднее» молоко (молоко в начале грудного кормления) имеет низкое содержание липидов, тогда как «заднее» (молоко в завершении кормления) - очень высокую липолитическую активность. Молоко содержит несколько эстераз, принимающих участие в аутолиполизе [20].
Основным углеводом молока является дисахарид лактоза. Ее содержание в зрелом молоке относительно стабильное (73-75 г/л) и выше, чем в молозиве (41-73 г/л). Лактоза представлена в грудном молоке в основ-
ном в бета-форме. Она не успевает полностью гидро-лизоваться в тонкой кишке, достигает толстой кишки, где используется ее микробиотой. Энергетическая значимость лактозы невелика, но полагают пластическую важность ее для многих органов младенцев, особенно для формирования скелета, так как лактоза стимулирует кишечное всасывание кальция [5]. Лактоза осмотически достаточно активна и важна в кишечном транспорте воды и электролитов.
У плода человека лактазная активность слизистой оболочки тонкой кишки обнаруживается на третьем месяце внутриутробного развития [21] и составляет 70% таковой у новорожденного ребенка. Далее она нарастает вплоть до его перехода на дефинитивное питание, при котором индуцируется сахаразная активность слизистой оболочки тонкой кишки, при синхронном снижении ее лактазной активности. Тем не менее, у здорового человека зрелого возраста она достаточно велика [10, 22], имея характерные генетические особенности у представителей ряда народов Восточной и Юго-Восточной Азии, а также Африки в виде непереносимости молока из-за недостаточности в слизистой тонкой кишки лактазы [22]. Этому вопросу посвящено огромное число исследований и соответствующая литература. Лактоза гидролизуется дисахаридазой лактазой по принципу тонкокишечного пристеночного пищеварения, а в грудном молоке лактаза не содержится и, следовательно, не возможен аутолитический тип дигестии лактозы молока.
С другой стороны, грудное молоко в норме не содержит полисахаридов типа крахмала и гликогена, обладает амилолитической активностью. Этот физиологический феномен долго не имел объяснения. В настоящее время принято, что амилолитическая активность грудного молока важна с началом прикорма ребенка, так как питательные смеси содержат гидро-лизуемые а-амилазой полисахариды и олисахариды, а слюнными и поджелудочной железами данного фермента еще недостаточно секретируется для гидролиза этих углеводов в полостях желудка и тонкой кишки младенца [1]. При этом амилаза молока имеет оптимум рН 4,5-7,5, относительно устойчива при рН 3, что сохраняет ее активность в желудочном пищеварении и от деградации амилазы пепсином сдерживается белками молока [15].
Амилолитическая активность максимальна у молозива и зрелого молока в первые три месяца лактации, затем снижается до 25% от начальной величины, но если у лактирующей женщины в первый месяц лактации амилолитическая активность молока низка, то в последующие месяцы она нарастает [17].
Белки и протеазы грудного молока
Зрелое молоко женщины имеет низкое содержание белков - 12-14 г/л, а молозиво - 80-110 г/л. В течение лактационного периода содержание белка в молоке постепенно снижается в соответствии с интенсивностью роста ребенка. Основными белками являются: казеины, лактальбулины, лактоглобулины. Содержание (г/л) казеинов (а, в, к) в зрелом молоке составляет в среднем 2,7; а-лактоглобулина - 3,4; иммуноглобу-
линов (IgG, ^А) - 0,3-1,8; лактотрофина - 0,1. Одни из них выполняют роль уникальных макронутриен-тов 100%-ой биодоступности, другие многоцелевую защитную роль (как иммуномодуляторы и факторы анимикробной защиты); третьи - роль гормонов и факторов роста, четвертые - различных ферментов, в том числе гидролитических, в деградации полимерных нутриентов молока. Этому протеолитическому свойству молока в последние годы уделяется особнно пристальное внимание, хотя не так давно считалось, что протеиназы молока функционально малозначимы, так как молоко содержит не только несколько протеиназ, но и их антагонистов в виде антипротеаз и ингибиторов протеиназ [6]. Действительно, в грудном молоке содержится несколько систем протеолитиче-ских зимогенов, активных энзимов, их активаторов, ингибиторов и антиэнзимов (рис. 1) [23]. Данные литературы по этой биохимической проблеме не всегда однозначны и составляют предмет продолжающихся исследований и дискуссий.
Немаловажно и то, что многие белки и пептидные продукты их гидролиза, и каждый из них мультипо-тентны. Поэтому при их описании представляется важным сделать акцент на протеолиз в лактотрофии и роль в нем образующихся в протеолизе пептидов.
Протеиназ существует несколько, среди которых следует выделить пепсиноподобные и трипсинопо-добные, соответственно действующие при кислых значениях рН среды в желудке и при основных (слабощелочных) значениях рН в тонкой кишке. Содержание в молоке пепсиногенов и трипсиногенов по месяцам лактации снижается. Однако по нашим данным, если у женщины в первый месяц лактации их содержание в молоке низкое, то в последующие месяцы оно нарастает, что более выражено по трипсиногену, чем пепсиногену [17]. Механизм данного установленного нами явления пока не известен, но назначение его, несомненно, адаптационно-компенсаторное в оптимизации гидролиза белков грудного молока в пищеварительном тракте ребенка. Оно, как показано выше, свойственно не только протеолизу, но и липолизу и амилолизу, то есть является присущей лактотрофии закономерностью.
Молоко содержит плазмин, анионный трипсин (или трипсин 2), анионную эластазу (или нейтро-фильную эластазу), катепсины D и В, тромбин, кар-бокси- и аминопептидазы [23-26]. Большинство про-теаз поступают в состав молока в зимогенной форме и активируются путем ограниченного протеолиза, другие протеазы исходно активны; одни белки молока гидролизуются, другие - нет, что сохраняет их функциональную значимость (лактоферрин, иммуноглобулины и др.). Остановимся на основных протеолитиче-ских системах грудного молока.
Основной такой системой названа система плаз-мина, включающая плазминоген, плазмин, активаторы и ингибиторы (рис. 1). В роли активаторов выступают две сериновые протеазы - урокиназного и тканевого типов. Ингибиторами служат: ингибитор активатора плазмопепсиногена типа 1, а-трипсин ингибитор, SERDINA1, SERDINA 5, а2-макроглобулин, а2-антиплазмин.
Прекалликреин _1_
Калликреин
*
Каллистатин ЗЕ1ЧР1МС 1-
а-1 антихимотрипснн —
Тип-1-ингибитор активатора плазминогена а-2 макроглобулин о-2 антиплаэмин
Плазминоген ^
-и-РА~\ ,
ШК-Г
Плазмин
Интер-«-трипсин ингибитор — а-1 антитрипсин
Химотрпсиноген <-
Химотрипсин
Протромбин 1
Тромбин —
Антиромбин III Тромбин ингибитор
Проэластаза
" ^ Эластаза
Антиэластаза
Трипсиноген
Трипсин Трипстатин
Рисунок 1. Система протеаз грудного молока [23].
Примечание. и-РА - активатор плазминогена урокиназного типа; 1-РА - активатор плазминогена тканевого типа.
Активность плазмина важна в гидролизе белков молока (особенно в-казеина) и лизисе тканей железы при их инволюции. Казеины ускоряют активацию плазминогена. Иммуноглобулин А и лактотрофин не гидролизуются плазмином, так как они не ассоциированы с мицеллами казеина, имеют глобулярную структуру и дисульфидные связи.
Катепсиновая система грудного молока имеет ка-тепсины В, D, Н, Б, L, G. Они действуют в лизосоме при кислом рН. Протеолиз одни из них производят как се-риновые, другие как аспарагиновые, третьи - как ци-стеиновые протеиназы.
Эластазная система и система трипсина грудного молока исследованы недостаточно. Последняя, по-видимому, в полной мере реализуется как протеаза в тонкой кишке ребенка, обе системы в грудном молоке имеют несколько ингибиторов. В еще меньшей мере понятно назначение системы химотрипсина, имеющей в грудном молоке невысокую активность и наличие ингибитора. Еще одна почти загадочная система тромбина, более выраженная в молозиве. Антитром-биновая способность молока считается установленной. Тромбин может выполнять роль активатора зимо-генных протеаз. Пишется о наличии в грудном молоке двух калликреинов, предполагаются их зимогенная и активная формы, несколько ингибиторов протеаз активны в подавлении активности данной протеазы.
В грудном молоке идентифицированы пептида-зы: цитозольаминопептидаза, карбоксипептидаза В2, которая активируется тромбином, глутамат-кар-боксипептидаза 2. Им отводится роль протеолиза в молочных железах. В женском молоке содержатся матричные металлопротеиназы (или коллагеназы), производящие деградацию белков внеклеточного ма-трикса и ремоделирование тканей. Описаны «желати-назы» и их ингибиторы.
В гидролизе разных белков молока разные проте-иназы проявляют свою активность в неодинаковой мере - наиболее эффективен плазмин в гидролизе в-казеина и остеопонтина (рис. 2).
Грудное молоко как уникальный и безальтернативный продукт питания младенца явилось объектом исследования, прежде всего, как продукт с набором соответствующих нутриентов. Последующим аспектом исследовательского внимания стали защитные свойства компонентов молока, в основном иммунные свойства, а затем свойства, оптимизирующие микробиоту младенца. Аспект педиатрической нутрициологии становится все более научно обоснованным и базовым. Однако энзимология лактотрофии все еще остается объектом научного и прикладного плана, входящим в круг интересов небольшого числа учебных и лечебно-профилактических отечественных и зарубежных учреждений и соответствующих специалистов.
Причины тому есть и объективного, и субъективного характера, а среди них - методические. Нельзя не согласиться с утверждением Дэвида Далласа - руководителя одного из преуспевающих коллективов и международного научного сообщества, что «для полного понимания деятельности ферментных систем молока» необходимы более точные исследовательские методы и инструменты, интегрированные общим интересом и пониманием научно-прикладной витальной ценности транскриптоника, протеомика, пептидо-мика, прикладной биохимии, геномики, физиологии, перинатологии, педиатрии, средств математической информатики. Методическое новаторство научно-технического сообщества позволило установить в составе молока сотни пептидов, увеличение их числа под влиянием протеаз пищеварительного тракта ребенка, идентифицировать многие из выявленных в молоке и
m
О
s
s
to х о
о
0
1
m s
8.0x107
6.0x107
4.0x107
2-ОхЮ7
0.0
Энзимы:
Плазмин Катепсин D Эластаза
Карбоксипептидаза В2
I
CASB OSTP CASA1 PIGR
Белки
Рисунок 2. Эндогенная деградация белков разными энзимами [27].
Примечание. CASA1 - а-казеин; CASB - fi-казеин; OSTP - остеопонтин; PIGR - полимерный иммуноглобулиновый рецептор.
его белковых гидролизатах пептидов, гомологичных известным функциональным пептидам [27-30].
В недавней итоговой статье Д.К. Далласа и Дж.Б. Германа [24] сделано заключение: «В настоящее время научные исследования должны включать селективный гидролиз белков молока и выделение конкретных пептидов в наше понимание молока и его ценности для здоровья младенца». Данная программа реализуется путем исследования гидролитических эффектов протеаз молока в виде образования десятков и сотен пептидов при нормальной и недоношенной беременности, исследования белков, протеиназ и пептидов так называемых «переднего» и «заднего» молока. Оба аспекта программы рассматриваются как приемы, вскрывающие механизмы дигестивных трансформаций белков молока.
Лактирующие женщины с полным (37-41 недели) и неполным (24-32 недели) сроками гестации имели грудное молоко разного состава: при недоношенной беременности оно содержало в большей концентрации белки и протеазы в ранние сроки лактации (до 14 дней после родов), чем при доношенной беременности. Новым оказалось, что молоко женщин с неполным сроком гестации содержало больше пептидов (359±8,33 против 268±9,78 мг/мл), и их концентрация в молоке была в этот период лактации выше (17,1±1,31 против 11,0±0,95 мг/мл), чем у женщин с нормальными сроками гестации (рис. 3). В последующие дни лактации эти различия уменьшались, а через два месяца их не стало.
54% всех пептидов произошли в результате гидролиза в-казеина, 15% из остеопонтина, 12% из а-казеина и т.д., в общей сложности пептиды произошли из 15 гидролизованных белков - предшественников. 97,1% пептидов содержались в обоих видах молока. Сравнение полученных пептидов с таковыми функцио-
нальной библиотеки привело исследователей к заключению, что они относятся к антигипертензивным, антимикробным и иммуномодулирующим.
При недоношенной гестации, в отличие от нормальной по срокам, концентрация протеаз в грудном молоке изначально и по дням лактации со времени рождения нарастает [27]. Назначение этого явления адаптационно-компенсаторное, а механизмом называется неплотность межклеточных контактов лакто-цитов в несформированных еще молочных железах, что приводит к парацеллюлярному транспорту гидро-лаз из крови матери в состав ее молока [31].
Следовательно, постулируется пассивный механизм повышения ферментативной активности молока женщин с недоношенной гестацией в условиях функциональной недостаточности дигестивной деятельности пищеварительного тракта новорожденного ребенка. При этом, несомненно, назначение повышения гидролитической активности молока компенсировать дигестивный потенциал лактотрофии.
Такой же «физиологический смысл» повышения ферментативной активности молока в отставленные сроки лактации, если активность ферментов (содержание в молоке) была низкой в начале постнатального периода [16, 17]. Напрашивается допущение наличия активного механизма регуляции ферментативной активности молока. Выяснение данного физиологического механизма представляет как научный, так и практический интерес.
В этом плане продуктивно допущение, что при неполном сроке гестации, когда по нашим данным снижен стартовый дигестивный потенциал системы пищеварения новорожденных детей по амилазе, двум пепсиногенам, щелочной фосфатазе [32], повышение содержания протеаз в молоке «обусловлено увеличением экспрессии активаторов или уменьшением экс-
прессии ингибиторов в незрелой молочной железе женщин с неполным сроком гестации» [27].
При этом число пептидов и активность (темп) их образования в результате протеолиза выше при недоношенной гестации, основным источником пептидов выступают казеины (в и а), а также остеопонтин (рис. 4). Это подтверждает наибольшую адаптированность данных белков как нутриентов в лактотрофии и это правило реализуется не только в аутопротеолизе, но и гидролизе казеинов в собственном типе пищеварения младенцев [33].
Аналогичная закономерность проявилась в активности плазмина в молоке женщин с доношенной и недоношенной беременностью - существенно выше активность в молоке вторых, чем первых в ранние постнатальные сроки, затем происходило нивелирование данной ферментативной активности молока, различий не было в 42-58 постнатальные дни. Напомним, что грудном молоке плазмин является основной протеазой в образовании пептидов.
По настоятельному предположению авторов, повышение содержания пептидов в молоке женщин с не-
** 450 400
0 350 ?
1 300 с
о 250 £
о 200 § 150 100 50 0
В
9.0x105
| 8.0x105 о
X 7.0x10е
л
§ 6.0*105 I-
2 5.0x10» о
5 4.охЮ5 3.0x10» 2.0x10» 1.0x10» 0.00
С 25
■Р 20
§ 15
гг
2. I-
| 10
Сроки гестации:
— неполные
<14
14-28 29-41 42-58 Лактационный период (дни)
<14
14-28 29-41 42-58 Лактационный период (дни)
<14 14-28 29-41 42-58
Лактационный период (дни)
Рисунок 3. Содержание пептидов в молоке по дням периода лактации при неполных и полных сроках гестации [27].
Примечание: ** р <0,01; *** р <0,001.
доношенной беременностью является результатом их образования в молочной железе под влиянием проте-аз и их активаторов, а также повышенного количества эпителиоцитов таких желез, транспортированных из крови через неплотные межклеточные контакты. При полном сроке гестации данные контакты уже сформированы, препятствуют парацеллюлярному транспорту протеаз из кровотока в лагуны и протоки железы, и различия в содержании гидролаз и образованных ими пеп-
тидов в грудном молоке женщин с полными и неполными сроками гестации нивелируются, то есть различий в данных параметрах молока нет или почти нет. Эта «транспортная парадигма» поддержана международным научным коллективом в нескольких работах [34].
Нам представляется, что механизмы описанной выше транспортно-гидролитической ферментной и пептидной феноменологии должны стать предметом дальнейших специальных исследований достаточно
Сроки гестации
■ неполные
OSTP CASAI белки
В 1.2*1 &
m 1.0к10Р
s в0х105
60*1о5
5
2.0x105
***
i.II.
CASB OSTP CASA1 PIGR Othei Белки
Рисунок 4. Количество пептидов, идентифицированных в молоке, белки происхождения пептидов при полных
и неполных сроках гестации [27].
Примечание. ** p <0,01; *** p <0,001. Белки: CASA1 - а-казеин; CASB - fi-казеин; OSTR - остеопонтин; PIGR - полимерный иммуно-глобулиновый рецептор; Other - другие.
численного контингента строго верифицированных по здоровью, срокам гестации и послеродового периода женщин. Что касается динамичного наличия в составе грудного молока многочисленного пула низкомолекулярных пептидов как продукта протеолиза эндогенных протеаз, то это является важнейшим итогом описываемых исследований, независимо от их теоретической интерпретации.
В этом плане особый интерес имеют результаты комплексного изучения, получаемого от четырех женщин «переднего» и «заднего» молока, то есть в начале и в конце кормления, тем же научным коллективом [20]. Содержание общего белка в «переднем» (10,2±0,4 мг/ мл) и «заднем» (9,5±0,4 мг/мл) молоке не различалась, но в первом из них идентифицировано 474±14, а во втором - 591±14 пептидов, из них 370,3±4,7 пептидов оказались одними и теми же в двух видах молока, количественно содержалось больше (р <0,005) 36 пепти-
дов в заднем молоке, чем в переднем. Пептиды в молоке происходили при гидролизе 42 белков, в том числе из ß-казеина 51,1±7,4%; из остеопонтина 31,1±11,3%; из а-казеина 11,1±6,1% и т.д.
По заключению авторов, увеличение числа пептидов явилось результатом более длительного пребывания (40-45 минут) молока в грудной железе и возросшего времени инкубации в результате гидролиза белков образовалось большее количество пептидов. Из-за меньшего объема заднего молока, чем переднего дебиты пептидов двух видов молока практически не различались.
«Переднее» и «заднее» молоко в протеолитической активности существенно не различаются. Это присуще также ингибиторам протеиназ (а^антитрипсину, а^антихимотрипсину, а2-антиплазмину, антитромбину III). Им придается большое значение в сохранении важнейших для детей иммунных свойств белков моло-
ка, предупреждении лизиса тканей молочных желез, с которыми контактирует синтезированное и транспортируемое в сосок груди молоко.
Протеазы, как и другие гидролазы имеют различные механизмы происхождения в молоке - синтезируются лактоцитами, транспортируются лактоцитами, транспортируются из крови матери трансцеллюлярно и парацеллюлярно, продуцируются иммунными клетками, проявляется протеолиз (и пептидолиз) в деградации белков и пептидов молока в грудных железах и пищеварительном тракте ребенка. Продуктами действия этих гидролаз являются мономеры (аминокислоты) и олигомеры (пептиды), абсорбируемые слизистой оболочкой тонкой кишки.
Заключение
Некоторое время тому назад нами было сформулировано понятие «стартовый ферментный дигестивный потенциал системы пищеварения новорожденного ребенка» [35]. Он начально формируется в антенатальный период развития плода, и в постнатальный период с первого дня рождения ребенка гидролитические ферменты, экзосекретируемые пищеварительными железами и тонкой кишкой младенца, обеспечивают гидролиз нутриентов грудного молока по типу собственного полостного и пристеночного пищеварения. В ранние постнатальные сроки полинутриентный ди-гестивный эффект данного пищеварения, минимальный из-за неполной морфофункциональной зрелости системы пищеварения младенца, с возрастом ребенка и развитием данной системы с ее секреторной, в первую очередь ферментовыделительной, моторной и абсорбционной функциями дигестивный эффект нарастает. Ранний прикорм, а также искусственное вскармливание ребенка грудного возраста индуцирует развитие пищеварительных функций, усиливает секрецию главных пищеварительных желез, их ферментовыделение, и, следовательно, собственное пищеварение.
Взаимосвязано с данным системным выражением онтогенеза происходит полинутриентное аутолити-ческое пищеварение новорожденного посредством гидролитических ферментов самого грудного молока. Оно имеет ферментные системы гидролиза липидов,
белков и углеводов. Гидролитическая активность ферментов наибольшая у молозива, снижаясь в переходном и зрелом молоке с увеличением срока лактации и дигестивного потенциала системы пищеварения ребенка грудного возраста.
В период его молочного вскармливания кооперируются или конвергируются два типа пищеварения в пищеварительном тракте ребенка: собственное - его гидролазами, и аутолитическое - гидролазами принятого ребенком грудного молока (рис. 5).
Конвергенция двух типов пищеварения происходит не только в виде суммации гидролитических эффектов одноименных ферментов пищеварительных желез и грудного молока, но и в виде индукции ферментативной активности в пищеварительном тракте ребенка. Такое индуцированное пищеварение при лактотрофии в системе пищеварения, как развитие учения А.М. Уголева о естественной технологии пищеварительного процесса [12], представлено в периодической печати и монографиях автора.
При проведении анализа лактотрофии в одних научных школах отдано предпочтение собственному типу пищеварения, в других - аутолитическому. Именно второму типу пищеварения, реализуемому ферментами грудного молока, посвящена данная лекция. Каждый из двух конвергированных в единую динамичную естественную технологию имеет свои временные, возрастные и лактационные особенности, в общем плане состоящее в конвергенции убывающего в дигестивной эффективности аутолитического и нарастающего собственного пищеварения. Немаловажно, что количественная характеристика только дигестивного потенциала пищеварительного тракта, вскармливаемого грудным молоком ребенка не может быть решающим критерием фактического потенциала дигестии нутриентов в системе пищеварения ребенка, так как в процессе дигестии нутриентов молока велико участие аутолитического пищеварения. С другой стороны, количественная характеристика только ферментных систем молока - то, что можно назвать его дигестивным потенциалом, не может достаточно полно информировать о фактической системной по-линутриентной дигестии в лактотрофии.
Дигестивный потенциал пищеварительного тракта ребенка (собственное пищеварение)
Конвергенция дигестивных потенциалов
Дигестивный потенциал грудного молока (аутолити ческое пищеварение)
Период молочного вскармливания ребенка
Дефинитивное питание с собственным пищеварением
Рисунок 5. Конвергенция собственного и аутолитического пищеварения в лактотрофии ребенка.
v4
Так, например, показано, что двухчасовая инкубация в желудке младенца грудного молока его матери увеличивает количество пептидов как продуктов гидролиза белков по сравнению с их образованием как продуктов гидролиза белков материнского молока эндогенными эндопептидазами до его ферментной обработки в желудке: катепсином D в 2,3; пепсином в 2,4; эластазой в 1,6; химотрипсином в 2,5 и пролин-эндопеп-тидазой в 1,3 раза; но снижало протеолиз плазмином в 1,3 и трипсином в 1,3 раза [29]. Это факт является доказательством суммации и индуцирования или преумножения гидролитических эффектов аутопротеолиза и протеолиза посредством гидролаз пищеварительных желез новорожденного ребенка (а также небольшого обратного эффекта), то есть конвергенции аутолитиче-ского и собственного пищеварения. По утверждению авторов цитируемого исследования, аутопротеолиз начинается уже в молочной железе, в ее системе транспорта молока, его же протеазами и затем продолжается в пищеварительном тракте ребенка протеолитически-ми ферментами пищеварительных желез (слюнных, поджелудочной и эпителиоциоцитов тонкой кишки).
Конвергенция собственного и аутолитического пищеварения в естественной лактотрофии вскармливаемого грудным молоком ребенка является примером деятельности функциональной системы мать-дитя, основанной на взаимодействии физиологической системы пищеварения ребенка и физиологической системы лактации матери. Как примеры функционального единства двух указанных систем в организме матери можно привести: содержание в грудном молоке лактирующей женщины ректретируемых ее молочными железами из крови гидролаз пищеварительных желез [36]; участие кишечной микробиоты лактирующей женщины в формировании микробио-ты ее грудного молока [37]. Еще один подобного рода пример - содержание в грудном молоке коротких (в их числе регуляторных) пептидов, не только образованных протеазами молока, о чем шла речь выше, но
и рекретированных из крови матери пептидов ее пищеварительного тракта, так как рекреция свойственна всем экзокринным железам [38], в том числе молочным [36], приведение примеров функциональной взаимосвязи систем пищеварения и лактации можно продолжить [39], но это не имеет прямого отношения к предмету настоящей лекции.
Принципиально важным этапом современного развития представлений о лактотрофии явились результаты исследования ферментной деградации белков молока его протеазами с образованием не только трофологически ценных аминокислот, но и сотен разных пептидов. Одни из образованных в ограниченном селективном протеолизе пептидов имеют уже известные, в той или иной мере изученные, морфофункци-ональные эффекты, другие еще состоят на уровне их исследования, третьи - неизвестны и «ожидают» установления их позитивных и негативных влияний.
Практическая реализация такой, не только научной, но и клинико-диагностической задачи представляется не простой. Поэтому в решении поставленных прикладных задач, конечно, не лишены значимости количественные характеристики потенциала лактотрофии по оценке ферментивной активности компонентов собственного типа пищеварения (дигестивный потенциал системы пищеварения ребенка) и аутолитического пищеварения (дигестивного потенциала грудного молока). Значимость таких поисков и находок для науки и многосторонней практики трудно переоценить в питании новорожденных детей с низкой массой тела [40], в применении различных технологий искусственного и смешанного вскармливания детей раннего постнаталь-ного периода развития. Лактотрофия с учетом участия в ней биологически активных ингредиентов грудного молока особенно важна в переходе от гемотрофии и амниотрофии ребенка, от внутриутробного к последующим ранним стадиям внеутробного его развития [41, 42], особенно в неонатальный период, то есть первый месяц жизни младенца [30, 43-45].
ЛИТЕРАТУРА
1. Коротько Г.Ф. Система пищеварения и типы питания в онтогенезе. Краснодар: «Традиция», 2014.
[Korot'ko G.F. Sistema pishhevarenija i tipy pitanija v ontogeneze. Krasnodar: «Tradicija», 2014. (In Russ.)]
2. Albrecht TW, Iaynes HO. Milk Lipase. J Dairy Sci. 1955; 38 (2): 137-146.
3. Chandan KC, Shahani KM. Purification and characterization of milk lipase. I Purification. J Dairy Sci. 1963; 46 (4): 275-283.
4. Fanaroff AA, Martin RY (ed). Neonatal-Perinatal Medicina. Mos-by. 2002.
5. Hamosh M. Enzymes of human milk. Handbook of milk composition. Ed R Jencen N-Y; Academic Press. 1995. 388-427.
6. Hamosh M. Bioactiv Components in Human Milk. Pediatric. Basics. 2002; (99): 2-11.
7. Остроумова Т.А. Химия и физика молока. Учебное пособие. Кемерово Изд. КТИПП, 2004.
[Ostroumova T.A. Himiya i fizika moloka. Uchebnoe posobie. Kemerovo Izd. KTIPP, 2004. (In Russ.)]
8. Баранов А.И., Климанская Г.В., Римарчук Г.В. Детская гастроэнтерология. М., 2003.
[Baranov A.I., Klimanskaya G.V., Rimarchuk G.V. Detskaya gastroehnterologiya. M., 2003. (In Russ.)]
9. Аршавский И.А. Липаза материнского молока и ее значение
в связи с оценкой отрицательных сторон искусственного вскармливания. Педиатрия. 1940; 4: 11-13. [АгеЬаУБку 1.А. Lipaza materinskogo то1ока 1 ее гпасЬеше V бу-б осепко; otricatel'nyh storon iskusstvennogo узкагтНуапЦа. РесИаМ^а. 1940; 4: 11-13. (1П ЯШЭ.)]
10. Шабалов Н.П. (гл. ред.) Неонатология - 4-е изд. [2-х т.]. М.: МЕДпресс-информ, 2006.
^аЬаку МР. ^1. геА) Neonatologiya - 4-е Ы. [2-11 М.: MEDpress-inform, 2006. (1П ЯШ8.)]
11. Володин, Н.Н. (гл. ред.) Неонатология. Национальное руководство. М.: ГЕОТАР-Медиа, 2007.
[^ЭЬСЦП NN ^1. red.) Neonato1ogija. Naciona1'noe гukovodstvo. М.: GEOTAR-Media, 2007. (1П ЯШ8.)]
12. Коротько Г.Ф. Типы пищеварения при грудном вскармливании детей: возвращение к проблеме. Вопросы питания. 2016; 85 (1): 19-28.
[Korot'ko G.F. Тру pishhevaгenija ри gгudnom vskaгm1ivanii detej: vozvгashhenie k pгob1eme. ^эргоБу рйат]а. 2016; 85 (1): 19-28. (1П Russ.)]
13. Захарова И.Н., Дмитриева Ю.А., Гордеева Е.А. Мембрана жировых глобул молока: инновационные открытия уже сегодня. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2015; 6: 15-20.
[Zaharova I.N., Dmitrieva Ju.A., Gordeeva E.A. Membrana zhirovyh globul moloka: innovacionnye otkrytija uzhe segodnja. Rossijskij vestnik perinatologii i pediatrii. 2015; 6: 15-20. (In Russ.)]
14. Комарова О.Н., Хавкин А.И. Мембрана жировых глобул молока: технология будущего уже сегодня. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2016; 2: 35-40.
[Komarova O.N., Havkin A.I. Membrana zhirovyh globul moloka: tehnologija budushhego uzhe segodnja. Rossijskij vestnik perinatologii i pediatrii. 2016; 2: 35-40. (In Russ.)]
15. Ширина Л.И., Мазо В.К. Система пищеварения ребенка, ее созревание. Тутелян В.А., Конь И.Я. Детское питание. Руководство для врачей, 2009. Ч. I, гл. 3: 25-50.
[Shirina L.I., Mazo V.K. Sistema pishhevarenija rebenka, ee sozre-vanie. Tuteljan V.A., Kon' I.Ja. Detskoe pitanie. Rukovodstvo dlja vrachej, 2009. Ch. I, gl. 3: 25-50. (In Russ.)]
16. Коротько Г.Ф. Пищеварение при грудном вскармливании детей (энзимологические акценты). Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2015; 25 (3): 12-20.
[Korot'ko G.F. Pishhevarenie pri grudnom vskarmlivanii detej (jenzimologicheskie akcenty). Rossijskij zhurnal gastrojenterologii, gepatologii, koloproktologii. 2015; 25 (3): 12-20 (In Russ.)]
17. Коротько Г.Ф. Собственное и аутолитическое пищеварение при лактотрофии. Журнал фундаментальной медицины и биологии. 2017; 3: 3-13.
[Korot'ko G.F. Sobstvennoe i autoliticheskoe pishhevarenie pri laktotrofii. Zhurnal fundamental'noj mediciny i biologii. 2017; 3: 3-13. (In Russ.)]
18. Уголев А.М., Тимофеева Н.М., Груздков А.А. Адаптация пищеварительной системы. Физиология адаптационных процессов: Руководство по физиологии. М.: Наука, 1986. 371-480. [Ugolev A.M., Timofeeva N.M., Gruzdkov A.A. Adaptacija pishhevaritel'noj sistemy. Fiziologija adaptacionnyh processov: Ruk. po fiziologii. M.: Nauka, 1986. 371-480. (In Russ.)]
19. Коротько Г.Ф. Дигестивный и регуляторный эффекты ли-политической активности химуса. Клиническая медицина. 2001; 11: 8-12.
[Korot'ko G.F. Digestivnyj i reguljatornyj jeffekty lipoliticheskoj aktivnosti himusa. Klinich. medicina. 2001; 11: 8-12. (In Russ.)]
20. Nelsen SD, Beverly RL, Dallas DC. Peptides released from foremilk and hindmilk proteins by breast milk proteases are highly similar. J Nutr. 2017; Nov: 2-17.
21. Кулик В.П., Шалыгина Н.Б. Морфология тонкой кишки. Руководство по физиологии. Л.: Наука, 1977. 5-81.
[Kulik V.P., SHalygina N.B. Morfologiya tonkoj kishki // Rukovodstvo po fiziologii. L.: Nauka, 1977. 5-81. (In Russ.)]
22. Рахимов К.Р. Механизмы усвоения лактозы в онтогенезе человека и животных. Ташкент: «ФАН» АН УзССР, 1991. [Rahimov K.R. Mekhanizmy usvoeniya laktozy v ontogeneze cheloveka i zhivotnyh. Tashkent: «FAN» AN UzSSR, 1991. (In Russ.)]
23. Dallas DC, Murray NM, Gan J. Proteolytic systems in milk: perspectives on the evolutionary function within the mammary gland and the infant. J Mammary Gland Biol Neoplasia. 2015 Dec; 20 (3-4): 133-147.
24. Dallas DC, German JB. Enzymes in Human Milk. J Nestle Nutr Inst Workshop Series. 2017; 88 (8): 129-136.
25. Demers-Mathieu V, Nielsen SD, Underwood MA, Borghese R, Dallas DC. Analysis of Milk from Mothers Who Delivered Prematurely Reveals Few Changes in Proteases and Protease Inhibitors across Gestational Age at Birth and Infant Postnatal Age. J Nutr. 2017 Jun; 147 (6): 1152-1159.
26. Rodrigues LR. Milk minor constituents, enzymes, hormones, growth factors, and organic acids. 2013. 1-60.
27. Dallas DC, Smink CJ, Robinson RC, Tian T et al. Endogenous human milk peptide release is greater after preterm birth than term birth. J Nutr 2015 Mar; 145 (3): 425-433.
28. Dallas DC, Guerrero A, Khaldi N, Borghese RA, Bhandari A, et al. A peptidomic analysis of human milk digestion in the infant stomach reveals protein-specific degradation patterns. J Nutr, 2014; 144 (6): 815-820.
29. Holton TA, Vijaykumar V, Dallas DC, Guerrero A, et al. Following the digestion of milk proteins from mother to baby. J Proteome Res. 2014; 13 (12): 5777-5783.
30. Nielsen SD, Beverly R., Qu Y, Dallas DC. Milk bioactive peptide database: A comprehensive database of milk protein-derived bioactive peptides and novel visualization. Food Chemistry. 2017; 232: 673-682.
31. Hernell O. Human milk vs. Cow's milk and the evolution of infant formulas. Nestle Nutr Inst Workshop Ser Pediatr Program, 2011; (67):17-28.
32. Пенжоян Г.А., Модель Г.Ю., Коротько Г.Ф. Стартовый диге-стивный потенциал системы пищеварения новорожденного ребенка. Журнал фундаментальной медицины и биологии. 2017; 2: 20-27.
[Penzhojan G.A., Model' G.Ju., Korot'ko G.F. Startovyj digestivnyj potencial sistemy pishhevarenija novorozhdennogo rebenka. Zhurnal fundamental'noj mediciny i biologii. 2017; 2: 20-27. (In Russ.)]
33. Коротько Г.Ф. Питание и пищеварение на ранних этапах онтогенеза человека. Памяти академика А.М. Уголева. Краснодар: Традиция, 2016.
[Korot'ko G.F. Pitanie i pishchevarenie na rannih ehtapah onto-geneza cheloveka. Pamyati akademika A.M. Ugoleva. Krasnodar: Tradiciya, 2016. (In Russ.)]
34. Dallas DC, Underwood MA, Zivkovic AM, German JB. Digestion of protein premature and term infants. J Nutr Disord Ther. 2012; 2 (3): 112-121.
35. Пенжоян Г.А., Модель Г.Ю., Коротько Г.Ф. Закономерность формирования у новорожденных детей дигестивного стартового потенциала. Диплом на открытие №499 от 27.08.2017. регистрационный №648.
[Penzhoyan G.A., Model' G.YU., Korot'ko G.F. Zakonomer-nost' formirovaniya u novorozhdennyh detej digestivnogo star-tovogo potenciala. Diplom na otkrytie №499 ot 27.08.2017. registracionnyj №648. (In Russ.)]
36. Коротько Г.Ф. Рециркуляция ферментов пищеварительных желез. Краснодар: ЭДВИ, 2011.
[Korot'ko G.F. Recirkulyaciya fermentov pishchevaritel'nyh zhelez. Krasnodar: EDVI, 2011. (In Russ.)]
37. Rodriguez JM. The human milk microbiota. Pediatrics (Suppl.). 2016; 4: 35-40.
38. Коротько Г.Ф. Рекреция ферментов и гормонов экзокрин-ными железами. Успехи физиологических наук. 2003; 34 (2): 21-32.
[Korot'ko G.F. Rekreciya fermentov i gormonov ehkzokrinnymi zhelezami. Uspekhi fiziologicheskih nauk. 2003; 34 (2): 21-32 (In Russ.)]
39. Грачев И.И., Галанцев В.П. Физиология лактации, общая и сравнительная. Руководство по физиологии. Л.: Наука, 1973. [Grachev I.I., Galancev V.P. Fiziologiya laktacii, obshchaya i sravnitel'naya. Rukovodstvo po fiziologii. L.: Nauka, 1973. (In Russ.)]
40. Адамкин, Дэвид Х. Стратегия питания младенцев с очень низкой массой тела при рождении. Пер. с англ., под ред. Е.Н. Байбариной. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013.
[Adamkin, Djevid H. Strategija pitanija mladencev s ochen' nizkoj massoj tela pri rozhdenii. Per. s angl., pod red. E.N. Bajbarinoj. M.: GJeOTAR-Media, 2013. (In Russ.)]
41. Аршавский И.А., Немец М.П. О смене типов питания и пищеварения в онтогенезе. Успехи физиологических наук. 1996; 27 (1): 109-129.
[Arshavskij I.A., Nemec M.P. O smene tipov pitaniya i pishcheva-reniya v ontogeneze. Uspekhi fiziol. nauk. 1996; 27 (1): 109-129 (In Russ.)]
42. Del Aguila EM, Flosi Paschoalin VM, Silva JT, Conte-Junior CA. Functional Aspect of Colostrum and Whey Proteins in Human Milk. J Hum Nutr Food Sci. 2014; 2 (3): 1035-1044.
43. Wagner CL. Human Milk and Lactation. Pediatrics: Cardiac Disease and Critical Care Medicine. Feb 02, 2015.
44. Wagner CL, Julie RD, Considerations in meeting protein needs of the human milkfed preterm infant. Advances in Neonatal Care: August 2014; 14 (4): 281-289.
45. Haschke F, Haiden N, Thakkar SK. Nutritive and bioactive proteins in breastmilk. Ann Nutr Metab. 2016; 69 (2): 17-26.
