УДК 613.22 : 615.015.32

СУЧАСНІ ДАНІ ПРО РОЛЬ ПРЕБІОТИКІВ В ДИТЯЧОМУ ХАРЧУВАННІ

Отт В.Д., доктор мед. наук, професор, головний науковий співробітник, Муквіч О.М., канд. мед. наук, старший науковий співробітник

Інститут педіатрії, акушерства та гінекології АМН України, м. Київ

SUMMARY. The review contains analysis of the national and foreign researches. Such new definitios as prebiotics are described. Review considers characteristics of different kinds of prebiotics substances and factors which provide normalization of intestinal microbial balance to probiotical action.

Пильна увага до проблеми нормальної мікрофлори кишечника, яка спостерігається в останні роки на новому науковому рівні підтверджує значиму роль мікробних екосистем в формуванні здоров'я як дітей, так і дорослих.

Провідна роль анаеробної мікрофлори в підтримці здоров'я визначається її чисельними функціями [2, 3, 8, 15]:
- забезпечує колонізаційну резистентність організму (запобігає росту та розмноженню патогенної та умовно-патогенної мікрофлори);
- має виражені імуномодулюючі властивості (біфідо- і лактобактерії викликають постійне антигенне подразнення імунної системи, підтримують високий рівень лізоциму, секреторних імуноглобулінів, інтерферону, цитокінів, пропердіну і комплементу);
- стимулює синтез біологічно активних речовин (аланіна, 5-аміновалеріанової та аміномасляної кислот), медіаторів, що впливають на функцію шлунково-кишкового тракту, печінки, серцево-судинної системи і т.п.;
- приймає участь в процесах синтезу вітамінів (фізіологічно значимій кількості тіаміну, рибофлавіну, піридоксину, вітаміну В₁₂ і К). Все вищевикладене є результатом метаболічної діяльності симбіотичної мікрофлори товстого кишечника, точніше, впливу кінцевих продуктів її метаболізму — конститутивних і індукованих ферментів: глікозидази, уреази, декарбоксилази, азотредуктази, нітроредуктази і деамінази [1, 2, 3, 25]. Фактично кишкова мікрофлора має більш високу ферментативну активність, ніж печінка, тому вона може розглядатися, як свого роду "друга печінка" організму людини.

Серед численних факторів, які провокують порушення в екосистемі організму дитини (інфекційні, медикаментозні, особливо антибактеріальні, аліментарні, екологічні та ін.), виключно важливу роль відіграють порушення в біосистемі "мати-дитина".

Сьогодні не викликає сумнівів, що здоров'я новонароджених, що народились в разі фізіологічного перебігу вагітності та пологів, цілком залежить від початкової колонізації їх організму здоровою материнською флорою, яку дитина отримує зі слизових пологових шляхів, та на ранніх строках розпочатого грудного вигодовування [1, 8, 17].

За даними [12] останніх досліджень з використанням методу молекулярної ідентифікації фекальних колоній підтверджена початкова колонізація стерильного кишечника новонароджених, як у дорослих, комплексною флорою з подальшою селективною контамінацією визначених бактеріальних штамів та стрімким (з 5—7 доби життя) зростанням домінуючої біфідофлори (від 60% до 91% в кінці 2—3 тижня життя) в тих випадках, коли малюки вигодовуються виключно грудним молоком.

Крім біфідобактерій та бактероідів, в фекаліях дітей при грудному вигодовуванні присутні в менш значній кількості такі молочно-кислі бактерії, як лактобацили та стрептококи.

При штучному вигодовуванні адаптованою молочною сумішшю, оптимально наближеною за складом всіх харчових компонентів до грудного молока, такого домінуючого зростання біфідобактерій у новонароджених не спостерігається, а їх середнє значення становить 50% (з коливаннями від 28% до 75%) по відношенню до грудного вигодовування. Мікробна флора при цьому була більш різноманітна: крім біфідобактерій, лактобацил та стрептококів часто висівались стафілококи, кишкові палочки, клостридії та ін.

Виходячи з цього, зроблено висновок, що однією з основних відмінностей між немовлятами, які знаходились на грудному та штучному вигодовуванні, є склад їх кишкової мікрофлори. Звісно [17, 21, 27], що грудне молоко забезпечує колонізаційну резистентність організму дитини і складає ентеральний антибактеріальний імунітет завдяки вмісту імунних та біфідогенних компонентів (b-лактоза, олігоаміноцукри, імуноглобуліни, лактоферин, нуклеотиди, лізоцим та ін.), які сприяють селективній контамінації гастроінтестинального тракту та інших біотопів немовляти захисними мікроорганізмами (БЛ-флорою).

В останні роки були здійснені чисельні пошуки підвищення біфідогенності сумішей для штучного вигодовування за рахунок наближення їхнього складу до грудного молока. Ці спроби були спрямовані на удосконалення вуглеводів (лактоза, декстрин-мальтоза, лактулоза та ін.), оптимізацію білкового компоненту шляхом зміни співвідношення казеїну з сироватковими білками (50:50, 40:60,60:40), зменшення загальної кількості фосфатів, додавання до суміші лактоферину, лізоциму, ліофілізованих бактеріальних культур. Всі засоби виявились низькоефективними або давали нетривкий позитивний ефект [ 9, 12, 16, 29].

Для виконання задачі нормалізації мікробіоценозу запропоновані чисельні способи, але найбільш поширеними з них є проведення спрямованої мікробної колонізації кишечника за допомогою живих мікроорганізмів [2, 13, 31], застосування пребіотиків — харчових речовин з особливими властивостями.

Поняття "пребіотики" вперше введено R.Gibson [22] та використовується для визначення речовин або дієтичних додатків, які не гідролізуються та не абсорбуються в тонкокишечному відділі травного каналу людини. Вони є селективним субстратом одного або декількох видів біфідобактерій та лактобацил (БЛ-флори) для стимуляції іхнього зростання і/або метаболічної активності, внаслідок чого поліпшується склад мікрофлори товстого відділу кишечника.

Інгредієнти харчування, які відповідають цим вимогам, відносяться до низькомолекулярних вуглеводів: олігосахариди (фрукто- та галактоолігосахариди), інулін, лактулоза, лактитол [24]. Найбільша кількість цих пребіотиків знаходиться в молочних продуктах, кукурудзі, часнику, квасолі, горосі, крупах, хлібі, цибулі, цикорії, бананах та інших продуктах. Bergmark S. [18] довів, що на життєдіяльність мікрофлори кишечника людини в середньому витрачається до 10% енергії, що надійшла до організму, та 20% об'єму прийнятої їжі.

Волокноподібні неперетравні олігосахариди (НПО — клас вуглеводів зі ступенем полімерізації 2—10) не гідролізуються і не всмоктуються в тонкому кишечнику внаслідок відсутності в організмі людини специфічних ферментів (гідролаз). НПО досягають товстої кишки в незміненому вигляді, де гідролізуються інтестинальною мікрофлорою, в основному біфідобактеріями до СО₂ та органічних кислот. Зниження рН середовища кишечника, що виникає при цьому, перешкоджає проліферації патогених мікроорганізмів, які не мають відповідних ферментів для розщеплення олігосахаридів [1, 4, 6, 16]. Важливе значення має і той факт, що НПО нетоксичні для людини, не викликають ніяких сторонніх ефектів в організмі. Добова потреба дорослої людини в олігосахаридах становить 7—11 г [4, 29, 32].

Існує декілька класів НПО: коротко- та середньоланцюгові олігомери із залишків фруктози — фруктоолігосахари (ФОС), фруктани, в тому числі інулін; із залишків глюкози — глюкоолігосахари, глюкани та декстрани; галактози — галактоолігосахари (ГОС), а також олігосахари із рослинних продуктів [7, 9, 21, 33].

Олігосахариди можуть вироблятися промисловим шляхом, наприклад лактулоза — продукт обробки лактози b-галактозидазою, яка складається із залишків галактози та глюкози. Останнім часом велику увагу приділяють НПО природного походження у вигляді рослинних продуктів, таких як цибуля, часник, спаржа, артишок, овес, пшениця, томати, банани, інжир, корінь цикорію та ін.[4, 13, 14].

Вивчення олігосахаридів грудного молока (ОГМ) почалося ще в 1888 р. і тепер описано до 130 різних видів три- гексахаридів, які складаються із лактозного ланцюга, до редукованого кінця якого приєднані ланцюги N-ацетиллактозаміна, L-фукози, N-ацетилнейрамінової кислоти. За кількостю ОГМ в зрілому жіночому молоці (10—12 г/л) вони розміщуються після лактози (53—61 г/л) і жирів (30—50 г/л), в молозиві їх значно більше — 20—22 г/л [27].

Фізіологічне значення ОГМ в організмі дитини багатофункціональне. Нейтральні та кислі ОГМ, які не гідролізуються ферментами тонкої кишки, в більшій частині досягають товстого кишечника, де служать харчовим середовищем для сахаридолітичної мікрофлори (в основному біфідо- і лактобактерій). Зниження рН кишкового середовища виникає за рахунок посиленої продукції молочної кислоти цими мікроорганізмами, затримує зростання патогенних бактерій [10, 25, 31].

Відомо, що віруси, бактерії і токсини викликають патогенний ефект за рахунок їх прилипання на рецептори колоноцитів, які вкриті ланцюгами глікопротеїдів та гліколіпідів [10]. У зв'язку з цим про стан слизового бар'єру кишечника опосередковано свідчить концентрація в ньому вуглеводних компонентів глікопротеїнів, перш за все тих, що знаходяться в водорозчинному слизу (1,5). Якщо припустити наявність такого зв'язку, то можна очікувати певних змін в метаболізмі сполучної тканини кишечника при дії вірулентних збудників. В разі конкуренції з патогенними агентами ОГМ перешкоджають їх адгезії і, як наслідок, активності. Крім цього, ОГМ знаходяться у зв'язаному стані з іншими біфідогенними факторами (лактоглобулінами, глікопептидами), забезпечують їхній захист від впливу ферментів проксимальної частини ШКТ та доставку в нижні відділи кишечника [3, 4, 7, 11]. Комплекси імунних білків грудного молока з олігосахаридами за будовою подібні до клітинних рецепторів — Fc-фрагментів Ig, які продукуються в кишечнику, що дозволяє стверджувати про їхню участь у забезпеченні адгезії для біфідобактерій [24, 25, 27].

Виходячи з вищевикладеного, представляє інтерес використання олігосахаридів, як високоактивних пребіотиків, в харчуванні дітей першого року життя. Внаслідок інтенсивних досліджень найкрупнішого в Европі науково-дослідного центру Numico голландської компанії Nutricia в нову молочну суміш "Нутрілон" введені харчові волокна, які містять комплекс:
- галактоолігосахариди (ГОС) з низькою молекулярною масою, які отримують із лактози (90%);
- фруктоолігосахариди (ФОС), високомолекулярний інулін, що екстрагується із цикорію (10%).

Інулін — полісахарид, який відноситься до групи фруктозанів [7]. При його гідролізі з'являється фруктоза, яка крім стимуляції росту та активності біфідо-лактофлори, підвищує всмоктування кальцію в товстому кишечнику, впливає на метаболізм ліпідів, зменшує ризик атеросклеротичних змін в серцево-судинній системі та попереджує розвиток цукрового діабету, є також дані про її антиканцерогенну дію [26, 33]. Інулін входить до складу багатьох продуктів природного походження: клубенів артишоку, георгінів, коренів кульбаби. Для дитячого харчування фірма "Колінска-Словенія" виробляє кукурудзяну кашу з інуліном.

Лактулоза — синтетичний дисахарид, який отримують в результаті спеціальної обробки молекули лактози. В процесі бактеріального розщеплення лактулози на коротколанцюгові жирні кислоти (молочна, оцтова, пропіонова, масляна) знижується рН вмісту товстого кишечника, яке призводить до підвищення осмотичного тиску, затримці рідини в порожнині кишки та посиленню її перистальтики [23, 28]. Лактулоза вже більше як 40 років застосовується в педіатрії для стимуляції росту лактобактерій у дітей грудного віку і входить до складу лікарських препаратів: дюфалак (вміст лактулози до 67%) та лактофільтрум (комбінований препарат, який містить лактулозу та лігнін). Шведська фірма "Semper" виробляє дитячу молочну суміш "Семпер-Біфідус" з лактулозою, в Україні надійшла у продаж молочна суміш з лактулозою "Детолакт".

До теперішнього часу залишаються не досить вивченими властивості таких пребіотиків як маннозо-, мальтозо-, ксилозо- та глюкоолігосахариди.

Харчові волокна (сума полісахаридів та лігніна) також можна віднести до пребіотиків, які не перетравлюються ендогенними секретами шлунково-кишкового тракту людини.

Вони поділяються на три групи:
1) харчові волокна, які ферментуються бактеріями: пектин (овочі, фрукти); камеді — водорозчинні клейкі полісахариди, які складаються із глюкози, галактози, манози, арабінози, рамнози та їх уронових кислот (використовуються в харчовій промисловості для надання розчинам в'язкості, створення суспензій, емульсій та гелей); слизі — полісахариди із насіння льону, морських водоростей; геміцелюлоза (злакові, кукурудза);
2) харчові волокна, які частково ферментуються бактеріями: целюлоза (злакові, кукурудза); геміцелюлоза;
3) неферментовані волокна: лігнін.

Вміст харчових волокон в продуктах значно відрізняється [11, 13]. В середній кількості (1—1,9 г/100 г продукта) вони містяться у моркві, солодкому перці, петрушці, редисі, гарбузі, дині, чорносливі, лимоні, апельсині, брусниці, квасолі, гречаній та перловій крупах, "Геркулесі", житньому хлібі. Більш високий вміст (2—3 г/100 г продукта) виявлений в часнику, клюкві, червоній та чорній смородині, чорноплідній горобині, вівсянці, ожині, хлібі з білково-висівкового борошна. Більш як 3 г/100 г продукта харчові волокна містяться в укропі, куразі, полуницях, малині, чаї (4,5 г/100 г), вівсяному борошні (7,7 г/100 г), пшеничних висівках (8,2 г/100 г), сушеній шипшині (10 г/100 г), смажених зернах кави (12,8 г/100 г), вівсяних висівках (14 г/100 г).

Харчові волокна мають численні фізіологічні ефекти, які визначають нормальне функціонування організму:
1) утримують воду, тим самим збільшують осмотичний тиск в порожнині шлунково-кишкового тракту, масу та об'єм фекалій, нормалізують електролітний склад кишкового вмісту, внаслідок чого стимулюється моторика шлунково-кишкового тракту;
2) мають високу сорбційну активність, чим пояснюється їх виражений детоксикаційний ефект;
3) мікрофлора товстої кишки, яка перетравлює ферментовані та частково ферментовані волокна, отримує енергетичний та пластичний матеріал для свого росту та проліферації;
4) коротколанцюгові жирні кислоти, які утворюються в результаті активності мікрофлори, необхідні для нормального функціонування та репарації колоноцитів.

Добова потреба в харчових волокнах дорослої людини становить 20—35 г, але реально середньостатистичний европеєць отримує їх не більше 13 г [11]. Недостатність харчових волокон в раціонах призводить до ряду патологічних станів, так або інакше пов'язаних із порушенням мікрофлори кишечника. З дефіцитом харчових волокон в раціоні пов'язують розвиток таких станів, як запори, рак товстої кишки, синдром подразненого кишечника, жовчнокам'яна хвороба, цукровий діабет, ожиріння, ішемічна хвороба серця, варикозне розширення та тромбоз судин нижніх кінцівок та ін.

Незаперечним є той факт, що харчові волокна повинні входити до раціону дорослих і дітей у вигляді овочевих та фруктових пюре, борошна, круп.

Для лікувально-профілактичного харчування дітей першого року життя розроблені суміші, які містять харчові волокна "Хумана ЛП" та "Хумана ЛП+СЦТ", низьколактозні безглютенові суміші для дітей з розладами шлунково-кишкового тракту. Поряд з фрукто-олігосахаридами вони містять харчові волокна у вигляді лігніна, целюлози, геміцелюлози, клітковини банана в кількості 224 мг/100 мл продукта. Регулярне надходження харчових волокон забезпечить ефективне відновлення травних процесів, мікрофлори, моторики кишечника дітей різних вікових груп.

Таким чином, наведений нами огляд літератури свідчить про те, що між кишковим мікробіоценозом, функціональним станом слизової оболонки кишечника та місцевим імунітетом існують складні взаємовідносини, що забезпечують оптимальне травлення і всмоктування харчових речовин, виведення токсичних продуктів та захист організму від агресивних факторів зовнішнього середовища ( бактерій, вірусів та ін.).

Аналіз результатів експериментальних досліджень провідних вітчизняних та іноземних вчених, виконаних за останні десятиліття, дозволяє зробити висновок про важливе значення пребіотиків як складової частини функціонального харчування дітей першого року життя. В той же час уявлення про пребіотики знаходиться ще на початку свого розвитку, і поряд з численними експериментальними даними про позитивний вплив їх на функцію травного каналу відмічається недостатня кількість публікацій щодо результатів клінічних спостережень.

Література
1. Бабин В.Н., Домарадский И. В., Дубинин А.В, Кондракова О.А. Биохимические и молекулярные аспекты симбиоза человека и его микрофлоры //Рос. хим.журнал.—1994. —№38(6). —С. 66—78.
2. Бережной В.В., Крамарев С.А., Мартынюк В.Ю. Микроэкологические нарушения у детей и современные возможности повышения эффективности их коррекции // Здоровье женщины. —№4(12). —2002. —С. 79—92.
3. Воробьева Л.И. Микробиологический синтез витаминов. —М., 1982. —168 с.
4. Григорьев П. Я., Яковенко Э.П. Лактулоза в терапии заболеваний органов пищеварения // Рос. гастроентер. журнал. —2000. —№2. —С. 71—78.
5. Ивашкин В.Т., Минасян Г.А., Уголев А.М. Теория функциональных блоков и проблемы клинической медицины // Л. -Наука, 1990. —303 с.
6. Киселева Е.С., Жихарева Н. С. Олигосахариды — пребиотики в детском питании.// Рос. мед. журнал. —2003. —том 11, №3. —С. 78—83.
7. Марри Р., Гриннер Д., Мейс П. Биохимия человека // М.: Изд. Мир. —1993. —465 с.
8. Мазанкова Л.Н., Запруднов А.М. Микроэкология кишечника детей в норме и при патологии // Российские медицинские вести. —1996. —№1. —С. 34—43.
9. Санте-Позо А., Руеда Р., Фонтана Л., Гил А. Пищевые нуклеотиды и клеточный рост. —Кафедра биохимии и молекулярной генетики, Гранадский университет; Научный отдел компании "Эббот Лабораторис", Гранада, Испания, 1999.
10. Отт В.Д., Муквич Е.Н., Тищенко В.К. Микробиоценоз и функциональное состояние слизистого барьера кишечника у детей, вскармливаемых смесью с пребиотиками // Здоровье женщины. —2003. —№3(15). —С. 115—119.
11. Хавкин А.И. Пищевые волокна в коррекции микроэкологических нарушений у детей // Лечащий доктор. —2002. —№6. —С. 56—59.
12. Хемсен Дж.М., Фильдбер-Велоо С.М., Роанге Дж.С. Анализ развития кишечной флоры у детей на грудном и искусственном вскармливании методом молекулярной идентификации и детектирования. —Отделение мед. микробиологии университета Гронинген. Нидерландский институт исследования питания NISO; Исследовательский отдел "Нумико", Вагенинген, Нидерланды, 1998.
13. Шевелева С.А. Пробиотики, пребиотики и пробиотические продукты. Современное состояние вопроса // Вопросы питания. —№2. —1999. —С. 32—40.
14. Щербакова Э.Г., Липатов Н.Н., Земсков В.М. Создание функционального питания: новое в механизмах действия эубиотиков и иммуномодуляторов // Труды І международной конференции "Научные и практические аспекты совершенствования качества продуктов детского и геродиетического питания". —М.: Пищепромиздат. —1997. —С. 67—78.
15. Эйнштейн-Литвак Р.В., Вильшанская Ф.Л. Бактериологическая диагностика дисбактериоза кишечника / Метод. рекомендации. —М.: 1977. —24 с.
16. Энгефер М.Б., Сталь Б., Финке Б. Устойчивость олигосахаридов грудного молока к ферментативному гидролизу в верхнем отделе желудочно-кишечного тракта. —Институт изучения питания при Университете г. Гиссен, Германия, 1999.
17. Янковский Д.С. Состав и функции микробиоценозов различных биотопов человека // Здоровье женщины. —2003. —№4(16). —С. 145—158.
18. Bergmark S. Colonic food: pre- and probiotics // Am. J. Gastroenterol. —2000. —95(1). —Р. 5—7.
19. Berger Alvin, Fleith M., Crozier G. Nutritional Implications of Replacing Bovine Milk Fat With Vegetable Oil in Infant Formulas //J. Pediatr.Gastroenterol. Nutr. —2000. —vol. 30, №2. —Р. 115—125.
20. Blum S., Alvarez S., Haller D. Intestinal microflora and the interaction with immunocompetent cells // Ant. Leewen. —1999. —v. 76. —Р. 199—205.
21. Braun O.H. Effect of consumption of human milk and other formulas on intestinal bacterial flora in infants // In: Lebenthal B. Gastroenterology and nutrition in infancy. New York: Raven Press. —1981. —Р. 247—251.И 22. Gibson R.G., Beaty E.R., Xin Wang, Cummings J.H. Selective Stimulation of Bifidobacteria in Human Colon by Oligofructose and Inulin // Gastroenterology. —1995. —v. 108. —Р. 975—982.
23. Ewe K.Ueberschaer B. Press A.G. et al. Effect of lactose, lactulose and bysacodyl on gastrointestinal transit studied by metal detector // Aliment. Pharmacol. Therapy. —1995. —9(1). —Р. 69—73.
24. Fuller R., Gibson G.R. Probiotics and prebiotics: microflora management for improved gut health // Clin. Microbiol Infect. —1998. —№4. —Р. 477—480.
25. Hansen Lars A., Yolken Robert H. Probiotics, other nutritional factors, and intestinal microflora // Nestle nutritional services. —vol.42. —Lippincott-Raven. —305 p.
26. Kleesen B., Sykura B., Zunft Y.J. Effect of inulin and lactose on fecal microflora, microbial activity and bowel habit in elderly constipated persons // Am. J. Clin. Nutr. —1997. —№65. —Р. 1397—1402.
27. Knol J., Steenbakkers G.M.A., E.G.M. van der Linde, Grob S. Bifidobacteral species that are present in breast-fed infants are stimulated in formula fed infants by changing to a formula containing prebiotics //J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. —2002. —vol.34, №4. —P. 477—479.
28. MacGillivray P. C., Finlay H.V.L., Binns T.B. Use of lactulose to create a preponderance of lactobacilli in the intestine of bottle-fed infants // Scott. Med. J. —1959. —№4. —P. 182—189.
29. Moro G., Minoli I., Mosca M. Dosage-Related Bifidogenic Effects of Galacto- and Fructooligosaccharides in Formula-fed Term Infants //J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. —2002. vol. 34, №3. —P. 291—295.
30. Newburg David S. Are All Human Milks Created Equal? Variation in Human Milk Oligosaccharides. —J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. —2000. —vol. 30. —№2. —P. 131—133.
31. Collins M.D. Probiotics, prebiotics and synbiotics:approaches for modulating the microbial ecology of the gut // Am. J. Clin. Nutr. —1999. —69 (suppl.). —P. 1052—1057.
32. Salminen S., Bouly C. Function food science and gastro-intestinal physiology and function // British Journ. Nutrition. —1998. —v. 80(suppl.). —P. 147—171.
33. Roberfroid M.B. Prebiotics and probiotics: are they functional foods? //Am. J. Clin. Nutr. —2000. —№71 (6). —P. 1682—1687.