CC BY
200Новый взгляд на пребиотики: гипотезы, тенденции, доказательства
И.Н.Захарова1, Т.Е.Лаврова®2, М.Ф.Талызина2, Е.Б.Мачнева1
1ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России. 125993, Россия, Москва, ул. Баррикадная, д. 2/1;
2ООО «Нутриция». 143421, Россия, Московская область, Красногорский р-н, 26-й км автодороги «Балтия»,
бизнес-центр «Рига Ленд», стр. 1
Уже более 20 лет по всему миру ведутся исследования, направленные на изучение структуры и функции пребиотиков - олигосахаридов. Селективное стимулирование роста полезных микроорганизмов кишечника позиционируется как главный критерий, определяющий эффект добавления в детские смеси пребиотиков. Однако уже давно известно, что эффекты пребиотиков выходят далеко за рамки влияния на кишечную мик-робиоту. Результаты клинических исследований доказывают влияние пребиотиков на иммунитет и снижение риска развития аллергии, а гипотеза о связи головного мозга и кишечника получает все больше доказательств в клинических исследованиях. В рамках этой концепции роль пребиотиков как «психобиотиков» становится еще более значимой. Появившиеся совсем недавно синтетические аналоги олигосахаридов грудного молока представляют собой новое направление в изучении пребиотиков. Также получены интересные данные по механизмам иммуномодули-рующего действия олигосахаридов грудного молока. Очевидно, что полностью повторить состав олигосахаридов грудного молока невозможно. Приблизиться к их свойствам и эффектам - достаточно амбициозная задача для производителей детских смесей. Таким образом, исследования пребиотиков продолжают быть одним их самых перспективных направлений в области изучения не только кишечной микробиоты, но и иммунитета, аллергии и психического здоровья.
Ключевые слова: пребиотики, олигосахариды, грудное молоко, искусственное вскармливание, психобиотики.
Для цитирования: Захарова И.Н., Лаврова Т.Е., Талызина М.Ф., Мачнева Е.Б. Новый взгляд на пребиотики: гипотезы, тенденции, доказательства. Педиатрия (Прил. к журн. Consilium Medicum). 2017; 3: 26-33.
A new look at prebiotics: hypotheses, trends, evidence
I.N.Zakharova1, T.E.Lavrova*2, M.F.Talyzina2, E.B.Machneva1
1Russian Medical Academy of Continuous Professional Education of the Ministry of Health of the Russian Federation. 125993, Russian Federation, Moscow, st. Barrikadnaia, 2/1;
2"Nutricia". 143421, Russian Federation, Moscow region, Krasnogorskii area, Baltia highway, 26th km, business-centre
"Riga Lend", building 1
For more than 20 years, studies of prebiotic oligosaccharides have been conducted worldwide. Selective stimulation of useful intestinal microbiota is positioned as the main criterion in determining prebiotics. Nevertheless, it has long been known that the effects of prebiotics go well beyond the impact on the landscape of intestinal microbiota. The results of clinical studies prove the influence of prebiotics on immunity and development of allergies. The hypothesis about the connection between the brain and the gut gets more and more evidence in clinical studies. Within the framework of this concept, the role of prebiotics as "psychobiotics" becomes even more significant. Recently appeared synthetic analogs of human milk oligosaccharides (HMOs) represent a new direction in the study of prebiotics. Interesting data on the mechanisms of immunomodulation of human milk oligosaccharides have also been obtained. Obviously, it is impossible to completely replicate the composition of HMOs. Just approaching to their properties and effects is considered to be a quite ambitious task for manufacturers of infant formulas. Thus, studies of prebiotics continue to be one of the most promising scope in investiagations of not only the intestinal mi-crobiota, but immunity, allergy and mental health as well.
Key words: prebiotics, oligosaccharides, breast milk, artificial feeding, psychobiotics.
For citation: Zakharova I.N., Lavrova T.E., Talyzina M.F., Machneva E.B. A new look at prebiotics: hypotheses, trends, evidence. Pediatrics (Suppl. Consilium Medicum). 2017; 3: 26-33.
Не так давно появившаяся хологеномная (от англ. hologenome) теория эволюции полностью переворачивает наши представления о биологии. В рамках данной теории живое существо функционирует как система. Данная гипотеза позволяет по-новому взглянуть на роль бактерий-симбионтов в адаптации, развитии, поведении и эволюции человеческого организма [1, 2]. Согласно этой гипотезе, единицей естественного отбора является холобионт, под которым подразумевают организм хозяина и его микробиоту. В свою очередь, хологеном представляет сумму генетической информации организма хозяина и его микро-биоты (рис. 1). При этом объем генетической информации, содержащийся в микробиоме (8 млн генов), более чем в 400 раз превышает объем человеческого генома (19 тыс. генов) [1].
Генетические вариации в человеческом геноме, происходящие в результате мутаций, случаются достаточно редко. В отличие от хромосомных ДНК хозяина микробиом обладает гибкостью и быстро видоизменяется под воздействием окружающей среды. Помимо мутаций, увеличение количества определенных микробов, эквивалентное амплификации генов, а также
приобретение новых генов за счет новых симбионтов являются процессами, обеспечивающими изменение хологенома [1, 2]. В связи с этим открываются новые перспективы в понимании воздействия пребиотиков и пробиотиков на микробиоту и на весь организм в целом.
Не вызывает сомнения, что основы здоровья человека закладываются с самого детства. В настоящее время доказано, что именно в первые тысячу дней жизни происходит закладка будущего здоровья ребенка: формирование иммунной системы, нейронных связей в головном мозге и, наконец, формирование состава кишечной микробиоты. Согласно новой концепции микробиота рассматривается как часть единой системы: человек и его бактерии-комменсалы. В последнее время все больше данных появляется о том, что многие заболевания (сахарный диабет, ожирение, нек-ротизирующий энтероколит - НЭК, расстройства ау-тистического спектра, аллергия, колики и др.) ассоциированы с изменениями состава кишечной микро-биоты (табл. 1) [3].
Очевидно, что самым эффективным методом борьбы с заболеваниями является первичная профи-
кие перспективы нас ждут в области применения пре-биотиков, в том числе при производстве детских молочных смесей.
Сегодня, в эпоху развития доказательной медицины, когда лечение больного базируется на четких доказательствах эффективности и безопасности, полученных в ходе клинических исследований, нельзя не отметить такую же тенденцию в области детского питания, в частности, в категории детских смесей. Существует очень строгий регламент, определяющий, какие компоненты могут быть включены в смеси и каким доказанным эффектом они обладают. К таким регламентирующим документам относятся: заключение EFSA (European Food Safety Authority, 2012, 2014), Codex Ali-mentarius, директива ЕС 2006/141/ЕС, Технический регламент на молоко и молочную продукцию ФЗ-88, Технический регламент Таможенного союза на специальные продукты (TP ТС 027/2012) и др.
На сегодняшний день наиболее изученным пребио-тическим комплексом олигосахаридов, применяемых в детском питании, является уникальный комплекс scGOS/lcFOS (короткоцепочечные галактолигосаха-риды/длинноцепочечные фруктоолигосахариды) в пропорции 9:1, разработанный компанией Nutricia. В клинических исследованиях у детей доказано, что комплекс scGOS/lcFOS обладает дозозависимым эффектом, способствует росту полезных и подавляет рост патогенных бактерий, нормализует частоту и консистенцию стула, снижает частоту инфекционных заболеваний (респираторных и кишечных), уменьшает потребность в антибиотиках, обладает аллерго-протективным эффектом и модулирует местный иммунный ответ за счет увеличения выработки секреторного иммуноглобулина А (sIgA) [4-8]. Важно, что эффективность данного комплекса пребиотиков в составе детских смесей доказана на разных исследуемых группах: у здоровых детей [4-8], детей с низким [9] и высоким риском развития аллергии [10, 11], недоношенных детей [12-15].
Очевидно, что роль пребиотиков для организма уже давно выходит за пределы влияния на кишечник и стимуляцию роста полезных бактерий. Связь иммунитета и микробиоты, а также аллергии и микробиоты получает все больше доказательств, основанных на клинических исследованиях.
В последние годы все чаще появляются публикации о связи между кишечником, его микробиотой и головным мозгом. В рамках данной гипотезы роль пребио-тиков становится еще более значимой. Являясь потенциальным рычагом воздействия на нервную систему,
Таблица 1. Нарушение микробиома при различных состояниях (цит. по [3])
Состояние Состав микробиоты
Недоношенность Увеличение протеобактерий, уменьшение микробного разнообразия
НЭК Увеличение протеобактерий до начала заболевания
Сепсис Изменение структуры и состава микробиоты до начала заболевания, но выявленная специфическая микробиота различается во всех исследованиях
Колики Снижение микробного разнообразия и увеличение анаэробных бактерий
Недостаточность питания Снижение числа анаэробов, дисбиоз, избыток кишечных патогенов и уменьшение бактериального разнообразия
Экзема Колонизация оппортунистическими видами может иметь важное значение в инициировании заболевания
Аллергия Уменьшение видового разнообразия
Астма Нет четкой картины
Воспалительные заболевания кишечника Недостаточно данных
Сахарный диабет типа 1 Увеличение бактероидов Увеличение видов клостридий Снижение бутиратпродуцирующих бактерий Уменьшение бактериального разнообразия Снижение стабильности сообщества Изменения в микробиоме, по-видимому, предшествуют началу заболевания
Сахарный диабет типа 2 Изменение соотношения бактероидов
Расстройства аутистического спектра Увеличение видов клостридий, Suttetrella и Desulfovibrio species
Рис. 1. Структура хологенома (цит. по [1]).
Гены хозяина и его сим-биотических микробов, I 9 у включая те, которые I ш влияют на фенотип хо-I * лобионта, но не сосуществуют с хозяином
Гены хозяина и его сим-биотических микробов, которые влияют на фенотип холобионта и сосуществуют с хозяином
Гены хозяина и его сим-биотических микробов, которые не влияют на фенотип холобионта
Микробы окружающей О/) среды, которые не являются частью холо-бионта
лактика, т.е. предупреждение развития болезни. Повлиять на состав микробиоты можно либо путем добавления новых штаммов бактерий (пробиотики), либо путем «стимуляции» уже существующих в кишечнике бактерий специальными неперевариваемыми ингредиентами, которые способствуют росту полезных бактерий (пребиотики).
В данной статье речь пойдет именно о новых тенденциях в области изучения пребиотиков. Пребиотики являются одним из наиболее перспективных направлений в исследованиях кишечной микробиоты, которая, в свою очередь, оказывает огромное влияние на многие функции организма человека.
В 1995 г. Марсель Роберфруа и Глен Гибсон определили пребиотики как «неперевариваемые ингредиенты пищи, которые благотворно влияют на организм хозяина, селективно стимулируя рост и/или активность одной или нескольких бактерий в кишечнике, и таким образом улучшают состояние здоровья организма хозяина». Хотя с тех пор оригинальное определение многократно менялось, основная идея осталась прежней.
Исследования в области кишечной микробиоты и пребиотиков активно ведутся в разных точках мира. Цель данного обзора в том, чтобы суммировать все последние данные в области изучения пребиотиков: какие основные направления развиваются сегодня и ка-
пребиотики, вероятно, могут оказывать влияние на поведение, настроение, возможно, даже на развитие заболеваний нервной системы.
В 2013 г. в своей статье Тимоти Динэн впервые ввел понятие «психобиотики», под которым он подразумевал «живые организмы, оказывающие положительное действие на ментальное здоровье пациентов с нарушениями психики» [16]. В подтверждение автор приводит целый ряд исследований, указывающих на новый статус пробиотиков как психотропных агентов. Так, некоторые штаммы Lactobacillus и Bifidobacterium могут секретировать у-аминомасля-ную кислоту (ГАМК) - главный ингибиторный нейро-трансмиттер головного мозга. Некоторые подвиды Lactobacillus синтезируют нейромедиатор ацетилхо-лин, другие штаммы бактерий секретируют дофамин и норадреналин. Есть также данные, свидетельствующие о влиянии микробиоты на уровень серотонина в крови. Так, уровень серотонина в плазме у обычных мышей был значимо выше, чем у стерильно выращенных гнотобиотов, лишенных микробиоты. Перораль-ное назначение Bifidobacterium infantis повышало уровень триптофана - предшественника серотонина в плазме у крыс, что указывает на возможный антидепрессивный эффект штамма [16].
В настоящее время в области биологической психиатрии появляются новые тренды - термин «психобиотики» теперь подразумевает любое экзогенное влияние, которое является бактериально-опосредованным, т.е. включает в себя и пребиотики. Сформировалось новое определение психобиотиков как полезных бактерий (пробиотики) или пищи для них (пребиотики), которые оказывают влияние на взаимоотношения «бактерия-мозг». Кроме того, результаты исследований подтверждают, что психобиотики оказывают анксиолити-ческий и антидепрессивный эффект, характеризующийся изменениями в эмоциональной и когнитивной сфере. Однако на данный момент неизвестны дозоза-висимый и отсроченные эффекты психобиотиков [17].
Суммируя данные о влиянии психобиотиков на головной мозг, их эффекты можно разделить на 3 группы:
1. Влияние на эмоциональные и когнитивные процессы.
2. Системные эффекты: на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему, выработку глюкокорти-костероидов (ГКС) при стрессе и воспалительный процесс. По данным исследований, провоспалитель-ные цитокины ассоциированы с психическим статусом, например с депрессией, а инъекции интерфе-рона-а (провоспалительный цитокин) индуцируют ее развитие.
3. Влияние на нервную систему через нейротрансмит-теры (ГАМК, глутамат) и белки (brain-derived neurotrophic factor - BDNF). Известно, что BDNF - мозговой нейтротрофический фактор, играющий ключевую роль в обучении и памяти, снижается при депрессии и беспокойстве.
Первое сообщение о психобиотическом действии пребиотиков было получено в 2013 г. в экспериментальном исследовании на крысах. Результаты доклинических исследований на животных показали способность пребиотиков (изучались GOS, FOS, GOS+FOS, 2'-FL) повышать экспрессию BDNF, субъединиц NMDA-рецепторов, синаптофизин, снижать уровень кортикостероидов и провоспалительных цитокинов. Пребиотики оказывали анксиолитический и антиде-пресивный эффекты, улучшали память и способность к обучению [18-21]. Исследование на здоровых добровольцах показало, что потребление пребиотиков GOS (галактоологисахариды) способствовало снижению кортизолового ответа на пробуждение (кортизол в слюне - биомаркер эмоционального нарушения, депрессии), а также снижалась вигильность (настороженность, повышенное внимание к негативным стимулам), которая также является поведенческим маркером беспокойства и депрессии. В данном исследовании
Рис. 2. Механизмы действия психобиотиков: 1) КЦЖК и кишечные гормоны; 2) блуждающий нерв (nervus vagus); 3) нейротрасмиттеры, 4) индуцированная стрессом продукция цитокинов (цит. по [17]).
liMjl 1 -----------
г ------
Т »гм Central lymph
Blood-brain \ ^^ vessels
ban itts^r \ л v
И Pituitary gland
'M vSt'iv •**>»• ■ . „- - •
\
У W
tafUmmE№> ryiokmu
> ■■■ ™ 1 < 4.V> V
SJ
[I I ; II I ' » % I ' _
. _ .Ш
Enttfoenctocrloe ci
пребиотики FOS (фруктоолигосахариды) не показали таких эффектов [22].
Механизмы, через которые психобиотики реализуют свои эффекты до конца неизвестны. Однако очевидно, что, во-первых, связь «микробиота-кишечник-мозг» является двусторонней, во-вторых, существует множество различных путей, реализующих эти эффекты.
Одним из возможных механизмов влияния психо-биотиков на головной мозг является синтез коротко-цепочечных жирных кислот (КЦЖК) и кишечных гормонов (рис. 2). Как известно, пребиотики увеличивают продукцию КЦЖК. КЦЖК взаимодействуют с энте-роэндокринными клетками слизистой кишечника и катализируют высвобождение кишечных гормонов, таких как: холецистокинин (CKK), пептид тирозин-тирозин (PYY) и глюкагоноподобный пептид 1 (GLP-1). Вероятно, пребиотики могут оказывать более сильный эффект, чем пробиотики [17]. Циркулирующие кишечные гормоны (PYY и GLP-1) могут проникать через ге-матоэнцефалический барьер. В проведенных исследованиях назначение этих гормонов крысам оказывало влияние на поведение и синтез нейротрасмиттеров. КЦЖК могут всасываться в системный кровоток, после чего их большая часть направляется в печень и мышцы. Неизвестно, какой процент КЦЖК может проникать в центральную нервную систему, однако есть данные об их влиянии на головной мозг. Например, внутривенное назначение бутирата натрия у крыс вызывало антидепрессивный эффект и увеличивало экспрессию BDNF и концентрацию серотонина [17]. Бути-рат, в свою очередь, является потенциальным ингибитором диацетилазы гистонов (HDACs). Модифицируя гистоны и изменяя конформацию хроматина, гистон-деацетилазы играют важную роль в регуляции экспрессии генов [20].
Другим потенциальным механизмом взаимодействия «кишечник-мозг» является блуждающий нерв (n. vagus), который обеспечивает прямую связь между кишечником и мозгом. В подтверждение этой гипотезы исследования на животных показали, что вагото-мия отменяет эффекты психобиотиков, что указывает на прямое участие n. vagus в реализации связи кишечника и головного мозга [17].
Таблица 2. Клинические исследования пребиотиков scGOS/lcFOS в детских смесях
Автор Результаты
Moro, 2002 Исследовались пребиотики GOS/FOS в количестве 0,4 и 0,8 г в 100 мл. Через 28 дней исследования увеличивалась частота стула; стул стал более мягким (приближенным по консистенции к стулу детей на ГВ). Пребиотики scGOS/lcFOS 0,8 г/100 мл, в отличие от 0,4 г/100 мл, повышали количество бифидобактерий и лактобактерий в стуле. Был доказан дозозависимый эффект пребиотиков
Knol, 2005 Пребиотики scGOS/lcFOS повышают выработку КЦЖК (подавляющих рост патогенной микрофлоры), увеличивают количество бифидо- и лактобактерий в стуле у детей, приближая кишечную микрофлору к таковой у детей на ГВ
Bruzzese, 2006 Отмечено снижение числа кишечных инфекций (острой диареи) на 50% у детей, получавших смесь с пребиотиками scGOS/lcFOS, в сравнении с детьми, получавшими смесь без пребиотиков. Также добавление пребиотиков scGOS/lcFOS в смесь снижало число повторных инфекций верхних дыхательных путей. Назначение пребиотиков уменьшало число случаев, потребовавших применения антибиотиков
Arslanoglu, 2007 Снижение общей инфекционной заболеваемости на 45% (хотя бы один эпизод инфекции - диарея, отит, фарингит, бронхит и др.) и числа повторных инфекций верхних дыхательных путей на 67%
Van Hoffen, 2008 Молочная смесь с пребиотиками scGOS/lcFOS формирует адекватный уровень выработки IgG после вакцинации при низком уровне IgE
Scholiens, 2008 Повышение sIgA в стуле у детей, получавших смесь с пребиотиками scGOS/lcFOS
Arslanoglu, 2008 Пребиотики scGOS/lcFOS в молочной смеси способствуют снижению частоты аллергических манифестаций
Grüber, 2010 Снижение частоты развития атопического дерматита у детей, получавших смесь с пребиотиками scGOS/lcFOS
Также психобиотики усиливают продукцию нейро-трансмиттеров в кишечнике, включая дофамин, серо-тонин, норадреналин, ГАМК, которые, вероятно, модулируют нейропередачу в проксимальных синапсах кишечника [17].
Наконец, индуцированное стрессом высвобождение ГКС нарушает проницаемость кишечного барьера, что способствует миграции кишечных бактерий и провос-палительных цитокинов. Последние, в свою очередь, нарушают целостность как гематоэнцефалического, так и кишечного барьера. Психобиотики снижают количество циркулирующих глюкокортикоидов и про-воспалительных цитокинов, а также повышают концентрацию противовоспалительных цитокинов. Ци-токины, вероятно, могут взаимодействовать с головным мозгом напрямую через недавно обнаруженные в нем лимфатические сосуды [17].
На сегодняшний день одним из перспективных направлений в области промышленного использования пребиотиков является добавление синтетических аналогов олигосахаридов грудного молока (ОГМ) в детские смеси. ОГМ представляют третий по величине компонент грудного молока после лактозы и жира. Концентрация ОГМ в зрелом грудном молоке составляет в среднем 12-13 г/л. В молозиве концентрация ОГМ еще выше - 15-23 г/л [23], в то время как в коровьем молоке их очень мало - от 1 до 133 мг/л. Состав ОГМ зависит от генетических факторов. Например, фукозилирование ОГМ (присоединение фукозы) осуществляется ферментом 2-фукозилтрансферазой (FUT2), который кодируется геном-секретором, и 3-фукозилтрансферазой (FUT3), кодируемым геномом Льюиса. Наличие или отсутствие этих генов также определяет статус секретора у матери и группу крови по системе Льюис соответственно. Правомерно говорить о наследственном факторе, влияющем на состав олигосахаридов в грудном молоке. Грудное молоко ма-терей-несекреторов (30% женщин во всем мире), у которых отсутствует фермент FUT2, не содержит такие фукозилированные олигосахариды, как 2'FL и LNFP-1. Отсутствие этих важных компонентов имеет определенные последствия и ведет к тому, что у детей, получающих молоко от матерей-несекреторов, наблюдаются отсроченная колонизация кишечника бифидо-бактериями, более высокая распространенность Streptococcus taxa, и выше риск диареи [23]. По данным разных источников, от 35-70% ОГМ фукозилированы и от 12-30% ОГМ содержат сиаловую кислоту [23, 24].
Получены интересные данные о связи олигосахари-дов и НЭК. Известно, что дети на грудном вскармливании (ГВ) имеют от 6 до 10 раз меньший риск развития НЭК. По результатам исследований олигосахарид disia-lyllacto-N-tetraose (DSLNT) показал наибольшую эф-
фективность в профилактике НЭК на мышиной модели. Однако его невозможно использовать в коммерческих целях. GOS, входящие в состав многих смесей, не содержат сиаловую кислоту, которая является важным компонентом DSLNT и, вероятно, играет важную роль в профилактике НЭК. Присоединение сиаловой кислоты к галактоолигосахаридам (Sia-GOS), а также олигосахариды 2'FL значительно снижают степень проявления НЭК на модели новорожденных крыс [25].
Также есть данные о связи между ОГМ и снижением риска передачи ВИЧ от матери ребенку, а также фуко-зилированными ОГМ и более низким риском манифестации IgE ассоциированной экземы у детей в возрасте 2 лет, рожденных путем кесарева сечения [26].
Недавно появилось сообщение о том, что у детей, получающих грудное молоко с низкой концентрацией олигосахарида LNFP III (<60 и-M), в 6,7 раза вероятнее развитие аллергии к белкам коровьего молока по сравнению с детьми, получающими высокую концентрацию LNFP III с грудным молоком. LNFP III содержит Lewis X - антиген, который узнается лектинами С-типа, например DC-SIGN (Dendritic Cell-Specific Intercellular adhesion molecule-3-Grabbing Non-integrin) на поверхности дендритных клеток, что, возможно, является механизмом протективного действия против аллергии на белок коровьего молока [26].
Согласно заключению комиссии Европейского агентства по безопасности продуктов питания (EFSA) [27], комбинация пребиотиков g0s/FOS 9:1 одобрена для добавления в стартовые и последующие детские смеси в концентрации 0,8 г на 100 мл и менее. Данный комплекс пребиотиков имеет самую большую доказательную базу среди всех пребиотиков (табл. 2). Относительно других неперевариваемых олигосахаридов и их комбинаций (полидекстроза + GOS, FOS + инулин, GOS, AOS) нет рекомендаций по их добавлению в детские смеси.
С точки зрения регуляторного законодательства, синтетические аналоги ОГМ классифицируются как новый (оригинальный) пищевой компонент, для которого необходима оценка безопасности. На сегодняшний день комиссия EFSA одобрила 2 ОГМ - 2'FL, LNnT и их комбинацию [28]. Эксперты комиссии заключили, что использование олигосахаридов 2'FL и LNnT безопасно для применения в начальных и последующих смесях для детей до 1 года только в комбинации двух ОГМ, а после года возможно применение каждого ОГМ по отдельности. При этом максимальная концентрация для 2'FL составляет 1,2 г/л, для LNnT - 0,6 г/л, соотношение олигосахаридов в комбинации составляет 2:1 (2'FL : LNnT); табл. 3 [29, 30].
На данный момент проведено одно исследование комбинации олигосахаридов 2'FL и LNnT (G.Puccio, 2017), в которое были включены 175 здоровых доношенных
Таблица 3. Заключение комиссии EFSA о безопасности олигосахаридов 2'FL и LNnT (цит. по [29, 30])
Возраст детей 2'FL (до 1,2 г/л) LNnT (до 0,6 г/л) 2'FL + LNnT (2:1)
Менее 1 года Не одобрено Не одобрено Безопасно
Более 1 года Безопасно Безопасно Безопасно
детей в возрасте от 0-14 дней. Тестируемая группа включала 88 детей, которые получали детскую смесь с 2'FL (1 г/л) и LNnT (0,5 г/л), а контрольная группа (n=87) получала ту же смесь без олигосахаридов. Период интервенции составил 6 мес. До 4 мес все дети получали исключительно смесь. После полугода и до 12 мес в обеих группах применяли стандартную смесь без ОГМ. Референтная группа включала 38 детей на ГВ. Результаты показали, что набор массы тела в тестируемой группе не отличался от контрольной группы без ОГМ, средние значения массы, длины тела, окружности головы и индекса массы тела младенцев были сравнимы с соответствующими стандартами Всемирной организации здравоохранения и не отличались между тестируемой и контрольной группой. Не было различий между группами по переносимости смесей. Кроме того, у детей, получающих смесь, обогащенную ОГМ, была ниже частота бронхита (в 4, 6 и 12 мес), инфекций нижних дыхательных путей в 12 мес, использования антибиотиков в 6 и 12 мес и антипиретиков в 4 мес [31]. Также состав микробиоты детей, получающих смеси с ОГМ, значимо отличался от состава в контрольной группе и был ближе к составу микробиоты у детей на ГВ в возрасте 3 мес, при этом отмечалось большее число бифидобактерий, в то время как Escherichia, Peptostrepto-coccaceae встречались реже [23] (табл. 4).
Другое рандомизированное проспективное многоцентровое исследование в Соединенных Штатах Америки изучало параметры роста и переносимости при использовании смесей с комбинацией GOS и 2'FL (B.Marriage, 2015). Все исследуемые смеси имели одинаковую калорийность (64,3 ккал/100 мл) и общее содержание олигосахаридов 2,4 г/л, но различались по составу олигосахаридов: тестируемые смеси содержали GOS 2,2 г/л и 2'FL 0,2 г/л (n=105) или GOS 1,4 г/л и 2'FL 1 г/л (n=111), или только GOS 2,4 г/л в контрольной группе (n=101). Группа детей на ГВ была референтной (n=107). Результаты показали схожие антропометрические данные в группах в течение 4 мес ис-
Рис. 3. Механизмы иммуномодулирующего действия ОГМ.
следования. Все смеси хорошо переносились и были сравнимы по консистенции стула, его кратности в день, частоте срыгиваний при кормлении, проценту кормлений, ассоциированных со срыгиваниями. 2^ обнаруживались в плазме и моче детей, получающих смеси с данным олигосахаридом, и не было значительной разницы в потреблении смесей с разной концентрацией 2^ [32]. В рамках этого исследования также изучалась концентрация воспалительных цитокинов в плазме. Полученные результаты показали, что цитоки-новый профиль у тестируемых групп, получавших смеси с 2ТЪ, не отличался от группы на ГВ, но значимо отличался от контрольной группы, в которой применяли смеси с GOS. В контрольной группе, получавшей
Таблица 4. Клинические исследования синтетических олигосахаридов 2'FL и LNnT в детских смесях
Автор, год Дизайн и выборка Исследуемые группы Период интервенции Результаты исследуемой группы по сравнению с контролем
G.Puccio, 2017 Рандомизированное контролируемое многоцентровое исследование, п=175, возраст от 0-14 дней 1. 2'FL (1 г/л) + LNnT (0,5 г/л), n=88 2. Нет ОГМ (n=87) 3. Грудное молоко (n=38) 6 мес + 6 мес стандартная смесь для обеих групп Масса тела, длина, окружность головы, переносимость смесей не отличались. Ниже частота бронхита, инфекций нижних дыхательных путей, использование антибиотиков и антипиретиков, состав микробиоты ближе к ГВ в группе ОГМ
B.Marriage, 2015 Рандомизированное проспективное многоцентровое исследование (цитокины), п=424, возраст от 0 до 5 дней 1. GOS 2,2 г/л и 2'FL 0,2 г/л (n=105) 2. GOS 1,4 г/л и 2'FL 1 г/л (n=111) 3. GOS 2,4 г/л (n=101) 4. ГВ (n=107) 4 мес Антропометрические показатели, переносимость смесей не отличались между группами. Группа с более высоким содержанием 2'FL не была более эффективной. Цитокиновый профиль в группах с 2'FL как на ГВ, но значимо отличался от группы смесей только с GOS (p<0,05)
J.Kajzer, 2016 Рандомизированное проспективное многоцентровое двойное слепое контролируемое исследование, п=131, возраст от 0 до 8 дней 1. 2'FL (0,2 г/л) и scFOS (2 г/л), n=46 2. Нет ОГМ (n=42) 3. ГВ (n=43) 35 дней Хорошая переносимость смесей с 2'FL. Не было разницы по консистенции стула между группами. Средний объем потребления смесей, количество кормлений, антропометрические данные и процент кормлений со срыгиваниями также не различались между группами
КОМПЛЕКС <
ПРЕБИОТИКОВ
NUTRICIA
ОТ ИННОВАЦИЙ - К ЗАБОТЕ О ЗДОРОВЬЕ МАЛЫШЕЙ
исследовании грудного молока в центре Nutricia Research
1994 г.
Обнаружены пребиотики -(^Ы ^ олигосахариды грудного
1994 г.
2001
=!Х
молока
10-12 г/л
ПРЕБИОТИКИ
8-10 г/л .
БЕЛКИ
Создан уникальный комплекс пребиотиков БсСОБ/кРОБ1, приближенный по составу к пребиотикам грудного молока
scGOS: 90% + IcFOS: 10%
Комплекс пребиотиков бсСОБЛсРОБ1 одобрен для добавления в детские смеси в концентрации 0,8 г/100 мл
*** УТВЕРЖДЕНО 2001 г * ЕВРОПЕЙСКОЙ *** КОМИССИЕЙ SCF2
Z)
ДОКАЗАННЫЕ ЭФФЕКТЫ ПРЕБИОТИКОВ scGOS/lcFOS1 0,8 г/100 мл410
ПОДТВЕРЖДЕНО ESPGHAN'
Дозозависимый эффект
Бифидогенный эффект
Снижение частоты инфекций
Снижение частоты
использования
антибиотиков
Нормализация частоты и консистенции стула
Аллергопротективный эффект
Модуляция иммунного ответа
БУДУЩЕЕ РЕБЕНКА В ВАШИХ РУКАХ!
1. scGOS/lcFOS - короткоцепочечные галактоолигосахариды/длинноцепочечные фруктоолигосахариды 2. SCF - Scientific Comitee on Food. SCF/C5/NUT/IF/47 Final 14 December 2001.3. ESPGHAN -The European Society for Paediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition. Braegger С et al. (comment by the ESPGHAN). J Pediatr Gastroenterol Nutr2011;5 2 (2): 238-50.4. Moro G et al. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2002; 34:291-5.5. Bruzzese E et al. Clin Nutr 2009; 28:156-61.6. Grüber С et al. J Allergy Clin Immunol 2015; 136 (6): 1696-98.7. Arslanoglu S et al. J Biol Regul Homeost Agents 2012; 26 (Suppl. 3): 49-59.8. Schötens P et al. J Nutr 2008; 138:1141-7.9. Van Hoffen E et al. Allergy 2009; 64 (3): 484-7.10. Arslanoglu Set al. J Nutr 2007; 137 (11): 2420-4.
Грудное молоко - лучшее питание для здорового развития малыша. Продукция Nutrilon - питание для детей с рождения до трех лет. Возрастные ограничения указаны на упаковках продуктов. Перед применением продуктов необходимо проконсультироваться со специалистом.
NmP2i53/io.i7 Информация только для сотрудников системы здравоохранения.
GOS, концентрация воспалительных цитокинов в плазме - интерлейкинов (ИЛ-1а, ИЛ-lß, ИЛ-6), фактора некроза опухоли-a и противовоспалительного цитокина - ИЛ-1РА, была значительно выше, чем в группе ГВ. В тестируемых группах, получавших смеси с 2'FL, показатели значимо отличались от контрольной группы и не отличались от ГВ и между собой. Смесь с более высоким содержанием 2'FL не показала большую эффективность [20].
Среди разнообразных функций ОГМ иммуномоду-лирующий эффект представляет особый интерес. Известно, что влияние ОГМ на иммунную функцию осуществляется посредством разных механизмов. ОГМ воздействуют на функцию эпителиального барьера кишечника: уменьшают пролиферацию клеток кишечных крипт, увеличивают созревание кишечных клеток и барьерную функцию, а также могут влиять на функцию бокаловидных клеток. ОГМ могут действовать как «рецепторы-ловушки», препятствуя прикреплению патогенов к кишечной стенке, а также повышать число и активность иммунных клеток, влиять на секрецию ци-токинов и на экспрессию генов, связанных с иммунной функцией эпителия, и оказывать пребиотический эффект на рост полезных бактерий. Небольшая часть ОГМ всасывается в кровь и способствует прикреплению моноцитов, лимфоцитов, нейтрофилов к эндоте-лиальным клеткам и образованию тромбоцит-нейтро-фильных комплексов (рис. 3) [23].
ОГМ, связанные с сиаловой кислотой, как и фукози-лированные, продемонстрировали способность блокировать прикрепление патогенов к кишечному эпителию. Например, олигосахарид 3'-SL показал ингибитор-ный эффект на адгезию Helicobacterpylory и энтеропа-тогенной Escherichia coli. Также доказано влияние ОГМ, связанных с сиаловой кислотой, на Th-2-путь иммунного ответа, уменьшение образования тромбоцит-ней-трофильных комплексов и активации нейтрофилов. Также как фукозилированные олигосахариды, ОГМ, связанные с сиаловой кислотой, оказывают супрессивный эффект (down-regulation) на развитие воспаления. Вероятно, поэтому они оказывают профилактическое действие в отношении НЭК у детей на ГВ [24].
Связывание остатков углеводов рецепторами, участвующими в активации сигнальных путей, является важным механизмом влияния ОГМ на иммунную систему. На сегодняшний день наиболее изученными рецепторами, узнающими ОГМ, являются лектины и TLRs (toll-like receptors). Прикреплясь к лектинам, ОГМ могут действовать как агонисты и антагонисты рецепторов. Например, взаимодействуя с лектинами в качестве ин-гибиторного лиганда, ОГМ подавляют селектин-ассо-циируемую адгезию лейкоцитов к эндотелиальным клеткам. Рецепторы лектинов С-типа на поверхности дендритных клеток (DC-SIGN) определяют, разовьет ли клетка толерантность или запустит активацию лимфоцитов. DC-SIGN представляют особый интерес, так как они имеют домен, связывающий фукозу ОГМ, и экс-прессируются клетками желудочно-кишечного тракта. TLRs играют важную роль в инициации клеточного иммунного ответа. TLRs распознают патоген-ассоциируе-мые молекулярные паттерны, экспрессируемые микроорганизмами. В результате запускаются различные сигнальные пути, секретируются провоспалительные факторы, которые запускают активацию иммунных клеток для борьбы с инфекцией. Кроме того, TLRs могут взаимодействовать с молекулами DAMPs (damage-associated molecular patterns), образующимися при повреждении собственных клеток и тканей. Есть данные о том, что ОГМ также являются TLR-лигандами, что говорит о возможности TLR-опосредованных эффектах ОГМ. Например, исследования показали, что пребиотики являются лигандами TLR4 кишечного эпителия. Хотя, по данным исследований, они вызывали индукцию про-воспалительных цитокинов, возможно, это является механизмом развития толерантности, так как активация TLR4 липополисахаридом после престимуляции пребиотиками (галактоолигосахариды, инулин, олиго-
сахариды козьего молока) вызывала последующее снижение цитокиновой секреции [24].
Безусловно, эффекты ОГМ крайне разнообразны. Однако возникает резонный вопрос: сможет ли один или несколько синтетических олигосахаридов имитировать данные эффекты при добавлении в детские смеси. Структура олигосахаридов уникальна (насчитывается более 1 тыс. видов), и оказываемые эффекты специфичны для определенного вида ОГМ.
На сегодняшний день для обогащения детских смесей регуляторными органами разрешены несколько видов пребиотических олигосахаридов. Концетрация пребиотиков scGOS/lcFOS 9:1, одобренная для добавления в детские смеси, составляет 8 г/л и наиболее приближена к содержанию олигосахаридов в грудном молоке (12-13 г/л). Разрешенный уровень для 2'FL и LNnT составляет 1,2 и 0,6 г/л соответственно. Пропорция синтетических ОГМ при их комбинированном применении составляет 2:1 (2'FL : LNnT), что, так же как и концентрация, сильно отличается от их пропорции в грудном молоке (10:1).
Очевидно, что наука не стоит на месте, технологии движутся вперед, генерируя новые вопросы. Есть надежда, что новые исследования в области пребиотиков прольют свет на понимание их механизмов действия и откроют новые горизонты в изучении микробиоты.
Литература/References
1. Theis KR, Dheilly NM, Klassen JL et al. Getting the Hologenome Concept Right: an Eco-Evolutionary Framework for Hosts and Their Microbiomes. M Systems 2016; 1 (2): e00028-16.
2. Catania F, Krohs U, Chitffl M et al. The hologenome consept: we need to incorporate function. Theory Biosci 2016; 12: 19.
3. Slattery J, MacFabe DF, Frye RE. The Significance of the Enteric Microbiome on the Development of Childhood Disease: A Review of Prebiotic and Probiotic Therapies in Disorders of Childhood. Clin Med Insights Pediatr 2016; 10: 91-107. eCollection 2016.
4. Bruzzese E, Volpicelli M, Squeglia V et al. A formula containing galacto- and fructo-oligosaccahrides prevents intestinal and extra intestinal infections: An observational study. Clin Nutr 2009; 28: 156-61.
5. Arslanoglu S, Moro G, Schmitt J, Boehm G. Early Dietary Intervention with a mixture of prebiotic oligosaccharides reduces the incidence of allergy associated symptoms and infections during the first 2 years of life. J Nutr 2008; 138: 1091-5.
6. Moro G, Arslanoglu S, Stahl B et al. A mixture of prebiotic oligosaccharides reduces the incidence of atopic dermatitis during the first six months of age. Arch Dis Child
2006; 91: 814-9.
7. Scholtens PA, Alliet P, Raes M et al. Fecal Secretory Immunoglobulin A Is Increased in Healthy Infants Who Receive a Formula with Short-Chain Galacto-Oligosaccha-rides and Long-Chain Fructo-Oligosaccharides. J Nutr 2008; 138: 1141-7.
8. Moro G, Minoli I, Mosca M et al. Dosage-Related Bifidogenic Effects of Galacto-and Fructooligosaccharides in Formula-Fed Term Infants. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2002; 34 (3): 291-5.
9. Griiber C et al. Immunoactive prebiotics transiently prevent occurrence of early atopic dermatitis among low-atopy-risk infants. J Allergy Clin Immunol 2015; 136 (6): 1696-8.
10. Boyle RJ, Tang ML, Chiang WC et al. Prebiotic-supplemented partially hydrolysed cow's milk formula for the prevention of eczema in high-risk infants: a randomized controlled trial. Allergy 2016; 71 (5): 701-10.
11. Arslanoglu S et al. Early neutral prebiotic oligosaccharide supplementation reduces the incidence of some allergic manifestations in the rst 5 years of life. J Biol Regul Homeost Agents 2012; 26 (Suppl. 3): 49-59.
12. Indrio F et al. Prebiotics improve gastric motiliy and gastric electricial activity in preterm newborns. JPGN 2009; 49 (2): 258-61.
13. Boehm G et al. Supplementation of bovine milk formula with an oligosaccharide mixture increases counts of faecal bifidobacteria in preterm infants. Arch Dis Child 2002; 86 (3): F178-81.
14. Mihatsch W et al. Prebiotic oligosaccharides reduce stool viscosity and accelerate gastrointestinal transport in preterm infants. Acta Paediatr 2006; 95 (7): 843-8.
15. Modi N et al. A randomized, double-blind, controlled trial of the effect of prebiotic oligosaccharides on enteral tolerance in preterm infants. Pediatric Research 2010; 68: 440-5.
16. Dinan TG, Stanton C, Cryan JF. Review: Psychobiotics: a Novel Class of Psychotropic. Biol psychiatry 2013.
17. Sarkar A, Lehto SM, Harty S et al. Psychobiotics and the Manipulation of Bacteria-Gut-Brain Signals. Trends Neurosci 2016; 39 (11): 763-81.
18. Savignac HM et al. Prebiotic feeding elevates central brain derived neurotrophic factor, N-methyl-d-aspartate receptor subunits and d-serine. Neurochem Int 2013; 63: 756-76.
19. Williams S et al. Neonatal prebiotic (BGOS) supplementation increases the levels of synaptophysin, GluN2A-subunits and BDNF proteins in the adult rat hippocampus. Synapse 2016; 70 (3): 121-4.
20. Vázquez E et al. Effects of a human milk oligosaccharide, 2'-fucosyllactose, on hip-pocampal long-term potentiation and learning capabilities in rodents. J Nutr Bio-chem 2015; 26 (5): 455-65.
21. Burokas A, Arboleya S, Moloney RD et al. Targeting the Microbiota-Gut-Brain Axis: Prebiotics have anxiolytic and andepressant-like effects and reverse the impact of chronic stress in mice. Biol Psychiatry 2017; 82 (7): 472-87.
22. Schmidt K et al. Prebiotic intake reduces the waking cortisol response and alters emotional bias in healthy volunteers. Psychopharmacology (Berl) 2015; 232 (10): 1793-801.
23. Donovan SM, Comstock SS. Human Milk Oligosaccharides Influence Neonatal Mucosal and Systemic Immunity. Ann Nutr Metab 2016; 69 (Suppl. 2): 42-51.
24. Kulinich A, Li Liu. Human milk oligosaccharides: The role in the fine-tuning of innate immune responses. Carbohydr Res 2016; 432: 62-70.
25. Autran CA, Schoterman MH, Jantscher-Krenn E et al. Sialylated galacto-oligosac-charides and 2 -fucosyllactose reduce necrotizing enterocolitis in neonatal rats. Brit J Nutr 2016; 116: 294-9.
26. Seppo AE, Autran CA, Bode L, JKrvinen KM. Human milk oligosaccharides and development of cow's milk allergy in infants. J Allergy Clin Immunol 2017; 139 (2): 708-11.
27. EFSA NDA Panel (EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies), 2014. Scientific Opinion on the essential composition of infant and follow-on formulae. EFSA J 2014; 12 (7): 3760.
28. Salminen S. Regulatory Aspects of Human Milk Oligosaccharides. Nestle Nutr Inst Workshop Ser 2017; 88: 161-70.
29. EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies: Scientific opinion on the safety of 2'-0- fucosyllactose as a novel food ingredient pursuant to regulation (EC) No 258/97, 2015.
30. Puccio G et al. Effects of Infant Formula with human milk oligosaccharides on growth and morbidity: a randomized multicenter trial. JPGN 2017; 64 (4).
31. Marriage BJ, Buck RH, Goehring KC et al. Infants Fed a Lower Calorie Formula With 2'FL Show Growth and 2'FL Uptake Like Breast-Fed Infants. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2015; 61: 649-58.
32. Goehring KC, Marriage BJ, Oliver JS et al. Similar to Those Who Are Breastfed, Infants Fed a Formula Containing 2'-Fucosyllactose Have Lower Inflammatory Cyto-kines in a Randomized Controlled Trial. J Nutr 2016; 146 (12): 2559-66.
Сведения об авторах
Захарова Ирина Николаевна - д-р мед. наук, проф., зав. каф. педиатрии ФГБОУ ДПО РМАНПО, засл. врач РФ, гл. педиатр Центрального федерального округа РФ
Лаврова Татьяна Евгеньевна - канд. мед. наук, сотр. ООО «Нутриция». E-mail: [email protected] Талызина Мария Федоровна - сотр. ООО «Нутриция»
Мачнева Елена Борисовна - канд. мед. наук, ассистент каф. педиатрии ФГБОУ ДПО РМАНПО
