Е.С. Киселева, Н.С. Жихарева
Московский НИИ педиатрии и детской хирургии МЗ РФВ последние годы внимание врачей и научных работников все чаще привлекают вопросы, связанные со значением кишечной микрофлоры для нормального роста и развития ребенка. Получены достоверные доказательства того, что интестинальная микрофлора выполняет важные физиологические функции.
Формирование кишечной микрофлоры у детей, находящихся на искусственном и естественном вскармливании, происходит неодинаково. Уже в 1900 году Tissier доказал, что у грудных детей основным компонентом кишечной микрофлоры являются бифидобактерии. Такая бифидодоминантная микрофлора выполняет защитные функции и способствует созреванию механизмов иммунного ответа ребенка.
Напротив, у детей, находящихся на искусственном вскармливании, количество бифидобактерий в толстом кишечнике значительно меньше и видовой состав кишечной микрофлоры менее разнообразен. Следовательно, одним из основных направлений в развитии технологий производства детского питания должно стать создание такой смеси для искусственного вскармливания, которая бы влияла на состав кишечной микрофлоры ребенка, приближая его к составу микрофлоры грудных детей.
В результате интенсивных исследований крупнейшего в Европе научно–исследовательского центра Numico голландской компании Nutricia, специализирующейся на производстве детского питания, удалось получить такую смесь путем добавления компонентов–пребиотиков в обычные смеси для искусственного вскармливания.
Основные положения:
- Кишечная микрофлора выполняет ряд важных физиологических функций, таких как обеспечение целостности и барьерной функции слизистой оболочки кишечника, подавление роста патогенных микроорганизмов и индукция механизмов иммунного ответа на уровне слизистой оболочки кишечника.
- Интестинальная микрофлора начинает формироваться в момент появления ребенка на свет. Ее дальнейшее развитие во многом зависит от того, как ребенок питается. У детей, находящихся на грудном вскармливании, в составе кишечной микрофлоры преобладают бифидобактерии. У детей, находящихся на искусственном вскармливании, состав кишечной микрофлоры менее разнообразен и количество бифидобактерий значительно ниже.
- Одним из важнейших компонентов грудного молока, отвечающих за состав кишечной микрофлоры, являются олигосахариды. Это составные части углеводной фракции молока. Молекулы олигосахаридов имеют очень сложное строение, и основной их особенностью является наличие большого количества остатков галактозы. Благодаря тому, что олигосахариды не подвергаются расщеплению в верхних отделах ЖКТ, они способны выполнять функции пребиотиков и стимулировать рост бифидобактерий в толстом кишечнике.
- Типичная бифидодоминантная микрофлора детей, находящихся на грудном вскармливании, связана с такими эффектами, как повышенная устойчивость ребенка к кишечным инфекциям, развитие нормальных механизмов иммунного ответа ребенка.
«Золотым стандартом» в детском питании является вскармливание детей грудным молоком. Дети, находящиеся на грудном вскармливании, имеют бифидодоминантную микрофлору кишечника. Поэтому в случае искусственного вскармливания желательно применение таких смесей, которые приводили бы к формированию похожей по составу микрофлоры.
В последние годы было предпринято несколько попыток повышения бифидогенности смесей для искусственного вскармливания детей. Все они оказались безуспешны. При добавлении в смеси лактоферрина (Balmer et al., 1989) и уменьшении общей концентрации фосфатов (Radke et al., 1992) никакого влияния на количество бифидобактерий в кишечнике отмечено не было. При использовании сывороточных протеинов количество бифидобактерий лишь незначительно увеличилось (Balmer et al., 1989). Одним из способов повышения бифидогенности смесей для искусственного вскармливания является добавление в них пробиотиков, т.е. живых бифидобактерий (Langhendries et al., 1995). Количество бифидобактерий в кишечнике ребенка можно также увеличить, примененяя смеси, содержащие пребиотики–олигосахариды (Boehm et al., 2002; Moro et al., 2002; Knol et al., 2001, 2002; Rigo et al., 2001).
Пребиотики – это компоненты грудного молока, не подвергающиеся расщеплению в верхних отделах желудочно–кишечного тракта. Они способны селективно стимулировать рост бифидобактерий в толстом кишечнике. Эти свойства пребиотиков легли в основу концепции пребиотиков, разработанной специалистами научно–исследовательского центра Numico компании Nutricia. Так как пребиотики содержатся в грудном молоке, то добавление их в смеси для искусственного вскармливания является наиболее физиологичным способом повышения количества бифидобактерий и лактобацилл в кишечнике детей, находящихся на искусственном вскармливании.
Олигосахариды грудного молока – очень сложные по строению молекулы. Смесь пребиотиков, разработанная специалистами Nutricia, не является полным аналогом олигосахаридов, которые входят в состав материнского молока. Олигосахариды в составе детского питания Nutricia подобраны таким образом, что по своей массе и размерам они максимально функционально соответствуют грудному молоку. Олигосахариды, входящие в состав смесей для искусственного вскармливания, не подвергаются расщеплению в верхних отделах желудочно–кишечного тракта и функционируют как пребиотики в толстом кишечнике ребенка (Stahl et al., 1994).
В составе молекулы олигосахаридов грудного молока преобладают остатки галактозы. Основным компонентом смесей компании Nutricia являются галактоолигосахариды (ГОС). Смесь содержит 90% низкомолекулярных галактоолигосахаридов и 10% высокомолекулярных фруктоолигосахаридов (ФОС). Соотношение этих двух компонентов подобрано так, чтобы распределение молекул по размерам максимально соответствовало таковому в грудном молоке. Тогда эффект, оказываемый созданной смесью пребиотиков, в наибольшей степени соответствует эффекту, который оказывает грудное молоко. Галактоолигосахариды состоят из цепочки галактозных остатков с присоединенным к концу этой цепочки остатком глюкозы. Цепочка галактозных остатков содержит от 1 до 6 звеньев. Мономерные остатки соединены главным образом связями b(1–4) и b(1–6) (Yanahira et al., 1995). Галактоолигосахариды получают путем гидролиза лактозы с помощью фермента b–галактозидазы (лактазы) (Smart, 1993). Фруктоолигосахариды представляют собой цепочку линейных олигосахаридов, состоящую из b–1,2–гликозилированных остатков фруктозы. На конце этой цепочки может быть присоединена одна молекула глюкозы. Степень полимеризации фруктозного каркаса может быть различной. Добавление пребиотиков в смеси для искусственного вскармливания детей не приводит к повышению их осмолярности.
Пребиотики широко распространены в природе. Например, пребиотик инулин входит в состав многих растений, которые издавна употребляются в пищу человеком. Например, содержание инулина в луке–порее составляет 3–10%, в репчатом луке 2–6%, в спарже 1–30%, в бананах 0,3–0,7% (De Vrese, 1997). Инулин также входит в состав злаковых растений, таких как пшеница и рис (1–4% в пшеничной и рисовой муке) (Nielsson and Dahlquist, 1986). Подсчитано, что среднестатистический европеец получает с пищей в день от 4 до 17 г фруктоолигосахаридов (Van Loo et al., 1995; Moshfeg et al., 1999).
Олигосахариды способны выполнять свою основную функцию благодаря тому, что они не расщепляются ферментами верхних отделов ЖКТ и доходят в неизмененном виде до толстого кишечника. Там они подвергаются процессу ферментации бифидобактериями и служат для них факторами роста. Ферментация происходит за счет анаэробных процессов (Szylit and Andriex, 1993). Олигосахариды подвергаются гидролизу бактериальными ферментами с образованием более мелких частиц, которые затем захватываются бактериальной клеткой и подвергаются дальнейшему метаболизму с образованием определенного количества кДж энергии и некоторых конечных продуктов, например, короткоцепочечных жирных кислот.
Резистентность ФОС и ГОС к действию ферментов верхних отделов ЖКТ была доказана в ходе нескольких исследований in vitro и in vivo. Также в ходе исследований как in vitro, так и in vivo было показано наличие мощного бифидогенного эффекта ФОС и ГОС (Van Loo et al., 1999). Исследования in vitro показали, что ФОС подвергаются избирательной ферментации большим числом штаммов бифидобактерий (Wang and Gibson, 1993; McBain and McFarlane, 1997). Более того, при росте бифидобактерий на этих субстратах они подавляют размножение потенциально патогенной микрофлоры – бактероидов, клостридий и колиформ. Этот эффект частично объясняется образованием в результате жизнедеятельности бифидобактерий молочной кислоты и созданием кислой среды, а частично – секрецией веществ, ингибирующих рост клостридий, кишечной палочки, листерий, шигелл, сальмонелл, холерного вибриона (Gibson and Roberfroid, 1995; McBain and McFarlane, 1997; Bouhnik et al., 1997; Kleesen et al., 1997; Tanaka et al., 1983; Ito et al., 1993; Van Loo et al., 1999 ).
Кроме бифидогенного эффекта, ФОС и ГОС положительно влияют на характеристики стула детей. Также показано, что при добавлении в смеси для искусственного вскармливания пребиотиков повышается всасывание кальция в кишечнике ребенка (Van Loo et al., 1999; Griffin et al., 2002; Scholz–Ahrens et al., 2001).
Основные положения:
- Так как в составе кишечной микрофлоры детей, находящихся на грудном вскармливании, преобладают бифидобактерии, было предпринято несколько попыток повышения бифидогенности смесей для искусственного вскармливания. Единственным эффективным способом повышения бифидогенности оказалось добавление в смеси пробиотиков и пребиотиков.
- Специалисты научно–исследовательского центра компании Nutricia разработали смесь на основе пребиотиков, которая оказывает бифидогенный эффект, функционально сходный с бифидогенным эффектом грудного молока.
- Смесь пребиотиков–олигосахаридов на 90% состоит из короткоцепочечных ГОС и на 10% – из длинноцепочечных ФОС. Это соотношение было подобрано так, чтобы распределение молекул по размерам максимально соответствовало таковому в грудном молоке. Тогда бифидогенный эффект будет функционально сходным с бифидогенным эффектом грудного молока.
- ФОС и ГОС входят в состав многих продуктов питания. Они не подвергаются расщеплению в верхних отделах ЖКТ и достигают толстого кишечника в неизмененном виде. Там они выполняют функции пребиотиков, оказывая мощный бифидогенный эффект.
Эффективность смесей Numico для искусственного вскармливания на основе пребиотиков, а именно их бифидогенность, положительное влияние на характеристики стула детей и другие эффекты, была продемонстрирована в ходе нескольких клинических испытаний, результаты которых описаны ниже.
Для всех новорожденных детей, и в особенности для недоношенных, исключительно важным является правильный состав кишечной микрофлоры, которая принимает участие в механизмах защиты ребенка от кишечных инфекций. В ходе одного из исследований, проведенного Boehm et al. (2002 год), в смесь для искусственного вскармливания недоношенных детей добавлялись пребиотики. Исследование проводилось с двойным слепым контролем, дети для исследования были выбраны случайным образом, контрольная группа детей получала плацебо. Тридцать недоношенных детей получали смесь для искусственного вскармливания, в которую были добавлены пребиотики. Дети из контрольной группы получали обычную смесь. Также была создана третья группа детей, которые получали грудное молоко (группа сравнения).
В течение 28 дней 4 раза (на 1, 7, 14 и 28 день) брались пробы кала и исследовался состав кишечной микрофлоры детей. Кроме того, оценивались характеристики стула детей, их вес и рост, наличие или отсутствие побочных эффектов. Средний возраст гестации в исследуемой группе составил 31 неделю, средний возраст детей в момент начала исследования составил 8 дней. В течение исследуемого периода количество бифидобактерий в кале детей, получавших смесь с добавлением пребиотиков, возросло, в то время как количество бифидобактерий в кале детей из контрольной группы осталось без изменений. На 28 день эксперимента количество бифидобактерий в кишечнике детей из опытной группы было значительно выше, чем у детей из контрольной группы. Кроме того, у детей из опытной группы увеличилась частота актов дефекации. Консистенция кала изменилась с более твердой на более мягкой. Оба эти показателя приближали детей из опытной группы к детям из группы сравнения, получавших грудное молоко. Дети из всех трех групп не различались по росту и весу, побочных эффектов обнаружено не было.
Это исследование показывает, что пребиотики способны оказывать бифидогенный эффект у недоношенных детей. Кроме явно выраженного бифидогенного эффекта, исследователи наблюдали изменение характеристик стула детей с приближением их к характеристикам стула детей, находящихся на грудном вскармливании.
Целью исследования Moro et al. (2002) было изучение влияния концентрации пребиотиков на выраженность бифидогенного эффекта и характеристики стула доношенных детей. Девяносто доношенных детей, чьи матери не имели возможности кормить их грудью, были случайным образом разделены на три группы. Первая группа детей получала смесь для искусственного вскармливания с добавлением пребиотиков в концентрации 0,4 г/100 мл, вторая – в концентрации 0,8 г/100 мл, третья группа была контрольной и получала обычную смесь для искусственного вскармливания. В качестве группы сравнения была взята группа из 15 детей, находящихся на грудном вскармливании. Средний возраст гестации во всех группах составил 39–40 недель, средний возраст детей в момент начала исследования составил 6–7 дней.
В первый день эксперимента количество бифидобактерий в кале детей из всех трех групп было одинаковым. Однако на 28–й день этот показатель существенно различался между тремя группами. Количество бифидобактерий в кишечнике детей из первой и второй групп, т.е. детей, получавших пребиотики в разной концентрации, значительно возросло и достигло уровня детей из группы сравнения. При этом количество бифидобактерий в кишечнике детей из контрольной группы осталось без изменений. Оказалось, что бифидогенный эффект зависел от дозы полученного пребиотика. Также в кишечнике детей увеличилось количество лактобацилл, причем этот эффект не зависел от дозы полученного пребиотика. Частота стула у детей, получавших пребиотики в концентрации 0,8 г/100 мл, была незначительно выше, чем у детей, получавших пребиотики в концентрации 0,4.г/100 мл. При добавлении пребиотиков не было замечено никаких побочных эффектов.
При ферментации олигосахаридов образуются молочная кислота и короткоцепочечные жирные кислоты. Считается, что именно эти вещества воздействуют на консистенцию кала и частоту актов дефекации (Van Loo et al., 1999). Известно, что рН кала ниже у детей, находящихся на грудном вскармливании, по сравнению с детьми, находящимися на искусственном вскармливании (Weaver et al., 1988; Morley et al., 1997; Forsyth et al., 1985). Считается, что именно благодаря высокой кислотности кала осуществляется подавление роста потенциально патогенных микроорганизмов. В ходе данного эксперимента было показано, что олигосахариды оказывают влияние на рН кала. В течение 28 дней исследования рН кала детей из контрольной группы увеличился. рН кала детей, получавших пребиотики в концентрации 0,4 г/100 мл, не изменился, а рН кала детей, получавших пребиотики в концентрации 0,8 г/100 мл, уменьшился, т.е. кал этих детей стал более кислым.
Итак, олигосахариды оказывают дозозависимый бифидогенный эффект, при их добавлении в смеси для искусственного вскармливания уменьшается рН кала детей, и характеристики стула приближаются к таковым у детей, находящихся на грудном вскармливании (Boehm et al., 2002).
В ходе исследования Schmelzle et al. (2002) 145 здоровых доношенных детей были случайным образом разделены на две группы. Первая группа детей получала Omneo/Comformil (в России смесь представлена под названием Нутрилон Омнео, Nutricia, Голландия) – новую смесь, содержащую пребиотики в концентрации 0,8 г/100 мл, частично гидролизованные сывороточные протеины и b–пальмитат (общее количество пальмитиновой кислоты 0,6 г/100 мл, 41% молекул в b–положении). Вторая группа детей получала обычную смесь для искусственного вскармливания. Исследование продолжалось в течение 12 недель. Анализ проб кала, взятых у детей из обеих групп, показал, что доля бифидобактерий в кале детей, получавших Omneo/Comformil, увеличилась с 31% до 59%. У детей из контрольной группы таких изменений замечено не было. Кроме того, у детей из опытной группы наблюдалась более мягкая консистенция кала. Однако такой эффект мог объясняться не содержанием пребиотиков, а наличием в смеси Omneo/Comformil других компонентов.
В ходе исследования, проведенного Knol et al. (2002), изучалось влияние пребиотиков на детей 4–12 недели жизни, которые, по меньшей мере, первые 4 недели своей жизни находились на искусственном вскармливании. Целью исследования было выяснение того, могут ли пребиотики оказывать бифидогенный эффект на таких детей.
Дети были разделены на 2 группы. Первая группа получала смесь с пребиотиками, вторая группа – обычную смесь для искусственного вскармливания. В качестве группы сравнения служила третья группа детей, которые находились на естественном вскармливании. Исследование показало, что в опытной группе детей количество бифидобактерий в кишечнике ребенка значительно увеличилось (р<0,01). На шестой неделе эксперимента доля бифидобактерий по отношению к общему количеству микроорганизмов в кишечнике детей составила 65% в опытной группе и 40% в контрольной группе. Кроме того, видовой состав бифидобактерий в опытной группе был сходен с таковым у детей, находящихся на грудном вскармливании.
Видовой состав бифидобактерий в кишечнике детей из опытной группы был таков: B. Breve, infantis, longum, gallicum, bifidum, adolescentis, catenulatum. Штаммы Bifidobacterium lactis/animalis и Bifidobacterium dentium отсутствовали в кишечнике детей из опытной группы, что полностью согласуется с нормальным видовым составом бифидобактерий в кишечнике грудных детей.
Данное исследование показало, что при добавлении пребиотиков в смеси для искусственного вскармливания можно не только индуцировать правильное развитие кишечной микрофлоры, как бывает в случае кормления пребиотиками с рождения, но и изменить уже сложившийся состав кишечной микрофлоры.
Основные положения:
- Результаты проведенных исследований, касающихся влияния смесей с пребиотиками, разработанных в научно–исследовательском центре компании Nutricia (Голландия), на состав кишечной микрофлоры новорожденных детей показали, что пребиотики оказывают выраженный бифидогенный эффект. Причем видовой состав бифидобактерий соответствует микробиоценозу, который формируется при грудном вскармливании.
- Пребиотики также оказывают влияние и на характеристики стула детей, делая его более мягким.
- При применении пребиотиков значительно уменьшается рН кала, вследствие чего в кишечнике ребенка подавляется рост патогенных микроорганизмов.
Заключение
В составе кишечной микрофлоры детей, находящихся на грудном вскармливании, преобладают бифидобактерии. Кишечная микрофлора детей, находящихся на искусственном вскармливании, более разнообразна, и преобладания бифидобактерий в этом случае не наблюдается. Типичная бифидодоминантная микрофлора грудных детей ассоциирована с такими положительными эффектами для детского организма, как устойчивость к инфекционным заболеваниям и правильное формирование механизмов иммунного ответа. Поэтому усилия исследователей в области детского питания были направлены на создание детских смесей, оказывающих сходный с грудным молоком бифидогенный эффект. Специалисты научно–исследовательского центра компании Nutricia разработали смеси для искусственного вскармливания детей с добавлением пребиотиков. Это смеси Нутрилон 1 с пребиотиками, Нутрилон 2 с пребиотиками, Нутрилон Омнео. Все перечисленные продукты оказывают бифидогенный эффект, функционально сходный с бифидогенным эффектом грудного молока. Смесь олигосахаридов–пребиотиков на 90% состоит из длинноцепочечных ГОС и на 10% из короткоцепочечных ФОС. Соотношение подобрано таким образом, чтобы распределение молекул по размерам максимально соответствовало таковому в грудном молоке. Клинические исследования данной смеси олигосахаридов–пребиотиков подтвердили наличие мощного бифидогенного эффекта. Кроме того, показано, что при применении олигосахаридов–пребиотиков уменьшается рН кала, что приводит к ингибированию роста патогенных микроорганизмов в кишечнике ребенка. Также изменяются характеристики стула ребенка. Стул становится более мягким, и, таким образом, решается одна из самых распространенных проблем, возникающих у детей при искусственном вскармливании.
