CC BY
43
ЛЕКЦИИ УДК 612.64
СОБСТВЕННОЕ И АУТОЛИТИЧЕСКОЕ ПИЩЕВАРЕНИЕ
ПРИ ЛАКТОТРОФИИ
Коротько Г.Ф.
Краснодарская краевая клиническая больница № 2 Россия, 350012, Краснодар, ул. Красных партизан, 6, корп.2 [email protected]
Реферат
В лекции обобщены результаты собственных исследований и данные литературы о динамике содержания гидролитических ферментов в грудном молоке на протяжении длительной лактации матерей разного возраста с разной начальной и последующей ферментативной активностью молока, кооперации в желудке новорожденных детей гидролиза белков молока посредством протеаз их пищеварительных желез и самого молока, то есть протеолиза аутолитического и собственного. Описаны механизмы развития ферментативной активности грудного молока, участие рекреции в его состав гидролаз крови, синтезируемых пищеварительными железами матери; изложены физиологические и фармакологические эффекты пептидов молока, перспективы их исследования и практического применения.
Ключевые слова: пищеварение, лактотрофия, лактация, грудное молоко, гидролазы молока.
AUTOLOGOUS AND AUTOLYTIC DIGESTION IN LACTOTROPHY
Korot'ko G.F.
Region clinic Hospital № 2 6/2, Krasnikhpartizan str., Krasnodar, 350012, Russia [email protected]
Abstract
Lection — review of results of own investigations and literature data about dynamics of hydrolytic enzymes content in breast milk during a long-lasting lactation. Mothers were of different age, had different initial and future enzymatic milk activity, cooperation in the newborn stomach of milk protein hydrolysis by means of protease of their digestive glands and milk, i.e. proteolysis of autolytic and autologous digestion. The mechanisms of breast milk enzymatic activity formation are described. The role of recreation in blood hydrolase that synthesized by mother's digestive glands is discussed. Physiologic and pharmacologic effects, perspectives of study and practical using of milk peptides are demonstrating.
Keywords: digestion, lactotrophy, lactation, breast milk, hydrolase of milk.
ЛЕКЦИИ
«Все прекрасное в человеке — от лучей солнца и от молока Матери» М. Горький
Типы пищеварения в лактотрофии. В зависимости от происхождения гидролитических ферментов, участвующих в осуществлении процесса пищеварения, принято выделять собственное и аутолитическое пищеварение. Первое производится гидролазами пищеварительных желез и тонкой кишки макроорганизма; второе — гидролазами, содержащимися в принятой пище [1], например, гидролазами, содержащимися в молоке, принятом в качестве пищи. В аутолитическом пищеварении выделен его подтип — индуцированное пищеварение. В роли индукторов выступают температура, рН, ферменты, которые повышают активность гидролитических ферментов в пищеварительном тракте [2]. Теми же факторами может индуцироваться и собственное пищеварение [3].
Разные ферментные системы пищеварительного тракта начинают формироваться в разные сроки антенатального развития. Комплекс активности экзосекретов гидролаз желез при рождении назван нами стартовым полиферментным дигестивным потенциалом пищеварительной системы новорожденного. Количественная характеристика дигестивного потенциала производится суммарно по основным гидролазам, включая амилазу, липазу, пепсиноге-ны I и II, щелочную фосфатазу, антитрипсин. Этот суммарный потенциал назван генерализованным дигестивным потенциалом, а по каждой из гидро-лаз — селективным потенциалом [4].
Процесс морфофункционального развития вышеуказанного потенциала продолжается в постна-тальный период индивидуального развития ребенка, завершаясь по ряду органов пищеварения в подростковом и даже юношеском возрасте (например, адаптированное к нутриентам ферментовыделение поджелудочной железы [5]). Недостаточность собственного пищеварения наиболее выражена у новорожденных детей, ее компенсирует аутолитиче-ское пищеварение посредством гидролитических ферментов молозива, затем переходного и зрелого грудного молока при естественном вскармливании ребенка [6].
Содержание гидролаз определяется в нескольких биологических жидкостях: желудочном аспирате, сыворотке крови пуповины новорожденных и околоплодных водах, получаемых в конце родов [4].
У недоношенных новорожденных детей генерализованный дигестивный потенциал существенно ниже, чем у детей с нормальным сроком гестации. У них же заметно ниже селективный потенциал по большинству гидролаз. Исключение составляет липаза, так как ее синтез производится достаточно интенсивно до третьего триместра гестации.
Сниженный стартовый полиферментный диге-стивный потенциал рассматривается как фактор риска в реализации гидролиза нутриентов молока при естественной лактотрофии новорожденного ребенка, т. к. названные гидролазы слюнных, желудочных, поджелудочной и кишечных желез необходимы в желудочном и тонкокишечном по-
лостном пищеварении — переваривании нутриен-тов грудного молока, а также нутриентов прикорма или питательных смесей (заменителей молока) при смешанном и искусственном вскармливании детей. Низкое содержание гидролаз в околоплодных водах, биологических жидкостях новорожденных детей принято рассматривать в качестве индикатора незрелости плода без акцента на трофогенные последствия их низкой ферментативной активности и содержания зимогенов.
Нам представляется, что результаты наших наработок по характеристике стартового дигестивно-го полиферментного потенциала новорожденных будут приняты коллегами как сигнал к проведению дальнейших исследований в данном направлении и внедрению в неонаталогию и педиатрию.
Секреторная ферментная недостаточность младенцев при грудном естественном и смешанном молочном вскармливании в той или иной мере компенсируется аутолитическим пищеварением посредством гидролаз грудного молока. Первым из отечественных педиатров, отстаивавших данную парадигму на основании собственных и зарубежных исследований, явился М.С. Маслов [7]. В целом же работ в рамках этого направления мало, и в них не указывается на связь недостаточности пищеварения у детей грудного возраста с низкой ферментативной активностью молока или с исключением молока из вскармливания ребенка.
По сей день грудное молоко рассматривается в основном как уникальный источник пластических и энергетических веществ, а также важнейший компонент иммунной защиты ребенка грудного возраста. При этом нутриентами молока являются белки, липиды и углеводы, а иммунопротекторами — Б^А, 1§М, 1§0; многоцелевую роль играет лак-тоферрин, антибактериальную — лизоцим, регуля-торную — гормоны, гидролитическую — ферменты, их зимогенные предшественники и их ингибиторы. Последние препятствуют лизису защитных белков, такое же значение имеет гликозилированность белков молока.
Гидролазы грудного молока по срокам лактации — динамичный потенциал аутоли -тического пищеварения. Нами исследовано содержание в грудном молоке гидролитических ферментов в процессе длительной лактации у 62 здоровых женщин с нормальными сроками ге-стации [8]. Для определения ферментов были использованы следующие методы: для трипси-ногена и ингибитора трипсина — модифицированный метод Эрлангера [9], субстрат — бензол-Э1-аргининпаранитроанилид; для пепсиногена — модифицированный метод В.1. Hirschowitz [10], субстрат — сухая плазма крови; для амилазы — модифицированный амилокластический метод [11], субстрат — растворимый крахмал; для липазы — модифицированный трибутиразный метод [12].
Согласно полученным данным (табл. 1, 2, 3), содержание пепсиногена и трипсиногена в молозиве существенно выше, чем в молозивном молоке, в переходном и зрелом молоке. С увеличением возраста женщин (в период с 19 до 40 лет) содержание в молоке трипсиногена (но не других гидролаз)
становится существенно ниже в первый месяц лактации, снижаясь более круто в последующие месяцы.
В период лактации от месяца к месяцу происходит снижение содержания гидролаз в молоке (табл. 2, 3), но если в первый месяц лактации содержание
Компенсаторное назначение этого установленного нами физиологического явления, его рациональность в аутолитической дигестии нутриентов не вызывает сомнения, но механизм саморегуляции ферментных свойств грудного молока в динамике
гидролаз в молоке низкое, то в последующие со второго по шестой месяцы оно повышается. Такая динамика по срокам лактации для содержания липазы (рис. 1), пепсиногена (рис. 2), трипсиногена (рис. 3) и амилазы (рис. 5) различается, а для ингибитора трипсина (рис. 4) — не характерна.
лактации пока неизвестен и требует специального исследования.
На память приходят результаты исследования ферментовыделительной деятельности поджелудочной железы и роль в ней возвратного (обратно-
Таблица 1
Содержание ферментов в молозиве родильниц (п=20) в разные сроки первой недели лактации [13]
Дни лактации Пепсиноген, тир. ед/мл Трипсиноген, миллиед/мл Ингибитор трипсина, миллиед/мл
1 51,6+6,4 4,0+1,2 2,9+0,7
3 45,7+4,1 0,8+0,2 1,3+0,6
6 31,6+2,7 1,3+0,3 1,5+0,5
Таблица 2
Ферментативная активность грудного молока у женщин (п=62) в разные сроки лактации [13]
Месяц лактации Пепсиноген, тир. ед/мл Амилаза, ед/мл Липаза, ед/мл
1 21,0+1,2 98,1+6,5 3,4+0,2
2 19,2+1,2 86,1+5,1 3,4+0,2
3 18,6+1,0 83,4+4,1 3,4+0,2
4 24,3+1,5 70,9+5,5 3,0+0,2
5 19,4+1,3 62,4+3,1 4,1+0,2
6 18,8+0,9 62,3+3,1 4,1+0,2
7 20,7+1,2 62,1+2,9 3,3+0,2
8 18,0+0,8 54,8+3,1 3,3+0,1
9 15,0+0,7 55,6+3,6 3,3+0,1
10 10,0+0,5 45,2+2,6 3,2+0,1
11 10,7+0,6 39,8+2,6 3,0+0,1
12 7,8+0,8 26,1+0,5 2,4+0,1
Таблица 3
Содержание трипсиногена (миллиед/мл) в грудном молоке у женщин (п=62) разного возраста
в разные сроки лактации [6]
Месяц лактации Возраст, лет
19-25 26-30 31-40
1 9,3+1,6 7,0+2,9 4,9+2,3
2 6,9+1,3 5,5+1,4 4,1+1,3
3 5,3+0,9 4,0+1,3 2,1+1,2
4 4,4+0,6 2,5+2,1 1,3+1,0
5 2,4+0,6 1,4+0,7 0,4+0,3
% 300 л
Группа А ГруппаБ Группа В ИГруппа Г
9 10 11 12
Месяцы лактации
Рисунок 1. Содержание липазы в грудном молоке у женщин в разные сроки лактации (% к первому месяцу лактации).
Примечание. Содержание липазы в первый месяц лактации по группам женщин: А (п=14) - до 60 ед/мл; Б (п=20) - 61-100 ед/мл; В (п=22) - 101-180 ед/мл; Г (п=6) - 181 и выше ед/мл.
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Месяцы лактации
Рисунок 2. Удержание пепсиногена в грудном молоке у женщин в разные сроки лактации (% к первому месяцу лактации).
Примечание. Содержание пепсиногена в первый месяц лактации по группам женщин: А (п=8) - до 10 тир. ед/мл; Б (п=23) - 1120 тир. ед/мл; В (п=20) - 21-30 тир. ед/мл; Г (п=11) -31 и больше тир. ед/мл.
% 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
Рисунок 3. Содержание трипсиногена в грудном молоке у женщин в разные сроки лактации (% к первому месяцу лактации).
Примечание. Содержание трипсиногена в первый месяц лактации по группам женщин: А (n=21) - до 1,0 миллиед/мл; Б (n=8) - 1,15,0 миллиед/мл; В (n=19) - 5,1-15 миллиед/мл; Г (n=12) - 16 и больше миллиед/мл. В группе А максимально возросшее содержание трипсиногена в четвертый месяц лактации составило всего 0,6 миллиед/мл.
120
100 80 60 40 20 0
Рисунок 4. Содержание ингибитора трипсина в грудном молоке у женщин в разные сроки лактации (% к первому месяцу лактации).
Примечание. Содержание ингибитора трипсина в первый месяц лактации по группам женщин: А (n=21) - до 1,0 миллиед/мл; Б (n=8) - 1,1-2,0 миллиед/мл; В (n=19) - 2,1-12 миллиед/мл; Г (n=12) - 13-20 миллиед/мл.
О Группа А
В Группа Б
□ Группа В
II
Lu
ju I 1
.Г JJJ L Ш I ш щ
2 3 4 5 6 7 8 9 '|0
Месяцы лактации
3 Группа А 3 Группа Б S Группа В в Группа Г
6 7
9 10 11 Месяцы лактации
% 200 180 160 140 120 100 80 -\ 60 40 20 J
0 Группа А SГруппа Б ОГруппа В эГруппа Г
9 10 11 12
Месяцы лактации
Рисунок 5. Содержание амилазы в грудном молоке у женщин в разные сроки лактации (% к первому месяцу лактации).
Примечание. Содержание амилазы в первый месяц лактации по группам женщин: А (n=10) - до2,0 ед/мл; Б (n=18) - 2,1-3,0 ед/мл; В (n=18) - 3,1-4,0 ед/мл; Г (n=16) - 4,1 и больше ед/мл.
го) торможения, регулируемого в двух ферментных контурах саморегуляции. Первый из них гема-то-гландулярный, когда повышение содержания гидролаз в крови тормозит их же секрецию поджелудочной железой, что моделируется и в экспериментах in vitro, в которых секреция гидролаз изолированной железой снижается при их повышении в инкубационном растворе [14, 15]. Вторым контуром является торможение панкреатического ферментовыделения при повышении содержания панкреатических гидролаз в дуоденальном химусе. Данному контуру принадлежит ведущая роль в срочной адаптации панкреатической секреции ги-дролаз к нутриентно-ферментной композиции дуоденального химуса [5, 16].
В указанных выше двух контурах саморегуляции (особенно во втором) нами описаны два вида возвратного торможения панкреатического ферментовыде-ления: селективное и генерализованное. Первое состоит в избирательном торможении секреции именно того фермента, концентрация которого повышена в содержимом двенадцатиперстной кишки, а второе — в снижении секреции железой всех гидролаз, гидрокарбонатов и уменьшении объема секреции. Селективное торможение наблюдается при небольшом (пороговом и слабо надпороговом) повышении концентрации того или иного фермента в дуоденальном содержимом, генерализованное же торможение состоит в снижении секреции всех ингредиентов секрета и происходит в ответ на значительное повышение концентрации в дуоденальном содержимом даже одного из панкреатических ферментов.
Из вышописанной и иллюстрированной рисунками 1-5 феноменологии лактационной динамики фер-
ментов, их зимогенов (пепсиногена и трипсиногена) и ингибитора трипсина в грудном молоке следует, что при начальном (1-й месяц лактации) повышенном содержании одного из ферментов их количество в последующие месяцы лактации снижалось. Возникает вопрос — не возвратное ли это торможение секреции ферментов молочными железами? При исходно низком содержании фермента этого не происходило, и в большинстве наблюдений концентрация фермента в молоке на какой-то срок увеличивалась. Особенно ярко такая динамика проявилась при исходно низком содержании в молоке трипсиногена у достаточно большого числа лактирующих женщин (рис. 3). Наименее выраженно данная закономерность проявилась в динамике содержания в молоке ингибитора трипсина (рис. 4). Повышения содержания ингибитора трипсина в грудном молоке женщин с исходно наиболее низкими показателями ингибитора не было. Но и для этого ферментного компонента молока, как и других четырех гидролаз и зимогенов, было характерно достижение тем более низких показателей в динамике лактации, чем они были выше в первый месяц лактации (рис. 1-5).
Нам представляется важным исследовать механизм увеличения содержания гидролаз в грудном молоке при начально (в первый месяц лактации) низком их уровне, а также обратный эффект. Положительная функциональная роль данного физиологического явления в дигестии нутриентов молока не вызывает сомнений.
Кооперация аутолитическою и собственно -ю пищеварения в лактотрофии. Быстрое снижение ферментативной активности молока может стать причиной дигестивной недостаточности лакто-
трофии, нуждающейся в компенсации собственным пищеварением, то есть усилением секреторной деятельности пищеварительных желез ребенка. В то же время ее усиление в ходе развития младенца может быть причиной снижения содержания гидролаз в грудном молоке матери. Следовательно, темп снижения ферментативной активности молока, помесячная крутизна динамики этого процесса зависят от темпа нарастания секреторной ферментовыделительной деятельности пищеварительных желез ребенка первых месяцев жизни. Так это или нет, что есть причина и что следствие, требует проведения специальных исследований. Есть надежда, что данная публикация будет способствовать проведению таких исследований, и теоретическая, и практическая актуальность которых представляется очевидной.
Итак, грудное молоко содержит ферменты для гидролиза основных нутриентов — липидов, углеводов и белков, соответственно, липазы, карбоги-дразы и протеазы. Наиболее ранний и повышенный интерес педиатров был проявлен к липолитической активности молока [7, 17-20], что можно объяснить высоким содержанием в грудном молоке липидов (28-57 г/л), их полипотентностью — ролью как энергетических и пластических компонентов молока, так и его антибактериальных и антимикозных веществ [20-22]. Немаловажно и то, что у младенцев, вскармливаемых грудным молоком с низким содержанием липидов, отмечены многие функциональные нарушения [23-26].
Аутолиполиз важен еще и потому, что он происходит у детей при низкой липолитической активности полостного содержимого их пищеварительного тракта. Интерес представляет и то, что липолитическая активность молока сохраняется в достаточно поздние сроки лактации (табл. 2, рис. 1), то есть снижается медленнее других форм ферментативной активности, а в составе дигестивного потенциала система липо-лиза начинает формироваться у плода ранее других ферментных систем, будучи достаточно выраженной у недоношенных детей [13].
Аутолизис липидов молока его же липазой в полости желудка и тонкой кишки в широком диапазоне pH среды (5,2-9,8) требует индукции данного процесса лингвальной и гастральной липазами в липид-ной глобуле, куда они проникают из-за их гидро-фобности [3, 27]. При этом в результате гидролиза триглицеридов образуются в основном диглицериды и жирные кислоты, панкреатическая липаза образует моноглицериды и жирные кислоты, липаза молока — жирные кислоты и глицерол [22].
При невысокой концентрации белков в грудном молоке (10-17 г/л), сложен белковый и пептидный состав молока, наличие в нем нескольких протеаз и их зимогенов, полипотентность данных компонентов, существенные индивидуальные (и видовые) различия их содержания, наиболее крутая убыль потенциальной триптической активности в молоке по месяцам лактации (табл. 3, рис.3). Последнее свидетельствует о замещении дигестивной роли протеаз молока (ау-топротеолиза) протеазами пищеварительного тракта грудных детей.
Только в первый месяц лактации содержание в молоке пепсиногена и трипсиногена имело выраженную обратную взаимосвязь (г = — 0,99), в последу-
ющие месяцы содержание в молоке двух зимогенов не имело взаимозависимости. Содержание в молоке трипсиногена и ингибитора трипсина взаимосвязано выраженной, но прямой зависимостью (г = 0,970,82), их содержание в первые два месяца лактации выше у перворожавших женщин по сравнению с по-вторнорожавшими, при этом вторые были по возрасту старше и, как отмечено выше, имели более низкое содержание в молоке трипсиногена.
Своего рода «бум» в протеиномике и пептидоми-ке произошел благодаря аналитической химии пептидов, использования в ней геномики, вычислительной биологии, клинической и экспериментальной медицины [28]. Исследованиями данного направления в грудном молоке установлены несколько протеиназ, зимогенов, активаторов и ингибиторов протеиназ, несколько протеолитических систем, включая плаз-мин, катепсин, эластазу, калликреин, пепсин, трипсин, химотрипсин, амино- и карбоксипептидазные системы [29]. В составе грудного молока выявлены сотни пептидов, некоторые из которых физиологически активны, функционально значимы и для вскармливаемых младенцев, и молочных желез кормящей женщины [29].
В междисциплинарном исследовании ученых из США и Ирландии [28] представлены результаты анализа аутопротеолиза интактного грудного молока и желудочного аспирата того же молока после его двухчасовой инкубации в желудке новорожденных в возрасте 4-12 дней. На основании масс-спектрометрического анализа и специальных программ идентификации пептидных фрагментов в молоке и аспитрате было идентифицировано 7 ферментов или их аналогов, количественно определены их гидролизаты (рис. 6).
Представленные результаты отражают, что по большинству протеиназ пребывание молока в желудке существенно увеличило содержание гидролизатов, а по некоторым гидролазам (химотрипсин, пепсин, катепсин D) — более чем в два раза. Это свидетельство и результат взаимосодействия протеиназ молока и экзосекретов пищеварительной системы новорожденных, то есть кооперации аутолитического и собственного протеолиза (пищеварения). Авторы цитируемой работы заключили, что «каждый фермент, найденный в содержимом желудка, обнаружен и в молоке человека», завершив публикацию призывом к более полной характеристике ферментного профиля грудного молока и содержимого желудка.
Нельзя не согласиться с ними в том, что использованная ими методика с применением назогастраль-ного зондового введения и извлечения материнского молока из желудка неадекватна естественному его приему и при этом исключено участие ферментов слюны и ротовой жидкости в гидролизе нутриентов молока. А как описано выше, ферменты слюны и ротовой жидкости младенцев важны в желудочном липолизе и протеолизе соответствующих нутриен-тов материнского молока в желудке. Так, нами показано, что воздействие слюны на пищевой белок повышает его «атакуемость», то есть последующую гидролизуемость белков пепсином и трипсином [3]. К тому же фетальные протеиназы новорожденного отличаются от протеиназ взрослого человека по субстратной специфичности и оптимуму pH [13].
В другом исследовании грудного молока женщин и их новорожденных в возрасте до 12 дней, в желудке которых в течение двух часов инкубировалось материнское молоко, был произведен анализ пептидов в грудном молоке и его желудочном аспирата, а также сделана пептидологическая интерпретация с акцентом на вид 36 гидролизуемых в желудке белков молока и образуемых при этом пептидов [29]. Показано, что большинство пептидов (59%) произошли в результате гидролиза р-казеина, а остальное их количество — в результате гидролиза других казеинов, сывороточного альбумина, лакто-феррина, а-лактоальбумина и др. Конечно, в желудочном аспирате пептидов было значительно больше, чем в нативном молоке. 98 пептидов в молоке и 205 пептидов в желудочном аспирате частично или полностью соответствовали известным по фармакологическим и функциональным свойствам пептидам. По заключению авторов, протеолиз молока начинается еще в молочных железах во время лактации, далее интенсивно происходит в желудке и тонкой кишке младенцев. Ими настоятельно утверждается, что с эволюционной точки зрения грудное молоко не только продукт питания, но и фактор, регулирующий многие жизненно важные отправления [29, 30]. Серией специально проведенных исследований установлено, что недоношенность беременности разного срока не оказывает существенного влияния на содержание в грудном молоке протеиназ и пептидов на протяжении всего периода лактации [31-33].
На рисунке 6 светлые столбцы иллюстрируют суммарный гидролитический эффект протеиназ молока и содержимого желудка. Последнее представлено протеиназами желудочного, поджелудочного
и рефлюксированного тонкокишечного секретов, то есть аутолитического и собственного протеолитиче-ского пищеварения, которое входит в состав стартового дигестивного потенциала новорожденного. Его количественное определение составило предмет сделанного и запатентованного нами предложения для неонатологии с целью прогноза полиферментной достаточности или дефицита данного потенциала для реализации лактотрофии [34, 35].
Полагаем, что продемонстрированные зарубежными коллегами успехи пептидомики в характеристике гидролиза белков грудного молока новорожденными найдут продолжение в аналогичной характеристике липолиза принципиально аналогичным методическим приемом. Это расширит представления о технологии полисубстратного пищеварения новорожденных.
Углеводом молока, требующим для своего усвоения предварительного ферментного гидролиза, является дисахарид лактоза, содержание которой в зрелом молоке относительно стабильно (59-76 г/л), ниже в молозиве (20-30г/л) и представлено в основном бета-формой. Гидролиз лактозы производится кишечной лактазой по типу собственного пристеночного пищеварения, при этом образуются всасываемые мономеры — галактоза и глюкоза.
Лактазная активность тонкой кишки плода нарастает к концу беременности и велика у ребенка в ранние сроки молочного вскармливания, постепенно снижается к его завершению и стабилизируется у взрослого человека, когда индуцируется высокая тонкокишечная сахаразная активность. В грудном молоке лактаза в норме практически не содержится.
Наличие в грудном молоке а-амилазы рассматривается как фактор гидролиза полисахаридов (крахма-
А
200
150 100 50
Интактноемолоко Желудочный аспират
В
8е+08 бе+ОЯ 4с+08
2е+08 Ое-КГО
II.
Интактноемолоко Желудочный аспират
Л
5
т га
С
г
О х
5
и
га
х
5
с
0)
и
а £
I
о 1=
О £ £ х
га
• С
X (и
п
С (Т!
г £ Ш
т га
С
х
и
О
X £
та
£ и С
01
га
£ П) 5 т
и с: х а
к
о ё
га =1
I ё
§ а
г I
С:
Рисунок 6. Сравнение активности ферментов интактного грудного молока и его желудочных аспиратов младенцев [28].
Примечание. А - диаграмма общего числа пептидных распадов белка в интактном грудном молоке и его желудочных аспиратах младенцев. На оси X представлены ферменты, участвующие в переваривании белков, на оси У - общее число распадов, встречающихся в терминальном отделе. В - диаграмма ряда уникальных пептидов, ассоциированных с действием фермента, умноженных на соответствующее количество пептидов (счет ионов). На оси X представлены ферменты, участвующие в переваривании белков, на оси У -сумма пептидных фрагментов.
ла), содержащихся в прикорме и основных питательных смесях при смешанном вскармливании, так как в грудном молоке полисахаридов, как гидролизуемого амилазой субстрата, не содержится.
Амилаза молока имеет оптимум рН 4,5-7,5, относительно устойчива при рН 3, что сохраняет ее активность в желудочном пищеварении, а от гидролиза амилазы пепсином сдерживается белками молока [7].
Амилолитическая активность максимальна у молозива, велика и у зрелого молока ранних сроков лактации, а в конце года снижается до 25% величины первого месяца лактации (табл. 2). Отмечена закономерность: если амилолитическая активность молока в первый месяц лактации низкая, то она в последующие месяцы (вплоть до 10-го) нарастает (рис. 5). У большинства женщин амилолитическая активность от месяца к месяцу снижается, и чем она изначально была выше, тем круче помесячное ее снижение (рис. 5).
Механизмы формирования шдролазною ком -понента грудною молока. Молоко и составляющие его ингредиенты образуются молочными железами посредством нескольких целлюлярных механизмов: синтез и экзоцитоз лактоцитами секреторных продуктов — макро- и микронутриентов молока, биологически активных веществ, в их числе гормонов и ферментов; двусторонний апикальный транспорт воды и электролитов; трансцитоз (базолатеральный и апикальный, эндо- и экзо-) многих веществ, в том числе гормонов и ферментов; двусторонний парацел-люлярный (межклеточный) транспорт [36] (рис. 7).
В соответствии с названными механизмами образования молока, постулируется несколько механиз-
мов происхождения гидролаз в молоке. Во-первых, синтез гидролаз секреторным эпителием молочных желез — лактоцитами их альвеол; во-вторых, лей-копедез лейкоцитов, содержащих многие гидролазы; в-третьих, рекреция путем везикулярного трансци-тоза гидролаз и их зимогенов лактоцитами из крови лактирующих женщин [15], что представлено [37] как универсальный механизм транспорта в деятельности гландулоцитов пищеварительных желез разного типа; в-четвертых, парацеллюлярный транспорт из крови в состав молока при недостаточности межклеточных контактов, например, в первые несколько суток лактации при секреции молозива и переходного молока, нарушении этих контактов при мастите [36]. Посредством трансцитоза в состав молока включаются различные крупномолекулярные вещества (глобулины, лактоферрин, жирные кислоты, гормоны и др.)
В происхождении гидролитических ферментов в грудном молоке принимает участие и механизм их рекреции из крови лактирующих женщин. Это активный механизм и рекреция ферментов зависит от секреторной активности гландулоцитов (лактоцитов) железами и содержания ферментов в крови, питающей данные железы [15].
Нами в экспериментах на лактирующих собаках показано, что при гиперамилаземии, вызванной внутривенным введением панкреатической амилазы, существенно повышается содержание амилазы в грудном молоке [15], что подтверждается аналогичными данными и других авторов [38].
Гиперпепсиногенемия, вызванная внутривенным введением пепсиногена, приводила через два часа к двукратному повышению его содержания в
Рисунок 7. Клеточные механизмы синтеза и секреции молока [36].
Примечание. I - экзоцитоз белков, II - транспорт липидов, III - двусторонний апикальный транспорт, IV - трансцитоз, V - пара-целлюлярный транспорт. N - ядро; TJ - плотные контакты; GJ - щелевых контактов; D - десмосомы; SV - секреторная везикулы; FDA -адипоциты; PC - плазмоциты; BM - базальная мембрана; ME - поперечное сечение миоэпителиальных клетки; RER - шероховатый эндоплазматический ретикулум.
ЛЕКЦИИ
молоке [15]. Экспериментальное снижение содержания гидролаз в крови после резекции желудка и гипотрофии поджелудочной железы приводило к снижению содержания соответствующих желудочных и поджелудочных гидролаз в крови и молоке подопытных собак.
Следует отметить, что если механизмы регуляции лактации исследованы достаточно подробно [39], то процесс ферментовыделения молочными железами и его регуляция пока не стали предметом специальных научных изысканий. Причиной этому является, по-видимому, еще недостаточное внимание к дигестии нутриентов грудного молока как технологии пищеварения при лактотрофиии, роли в ней не только собственного, но и аутолити-ческого пищеварения; широко используемые в не-онатологии и педиатрии приемы нутрициологии, в том числе различные молочные смеси и заменители грудного молока; распространенность технологии искусственного вскармливания детей грудного возраста.
Заключение
Молочное питание или лактотрофия послужило основой для названия огромного (до 4000 видов) зоологического класса позвоночных теплокровных животных млекопитающими, что подчеркивает витальную актуальность вида питания в современной классификации фауны. Лактотрофия как естественная технология питания в процессе индивидуального развития организма занимает важнейшее место при переходе от антенатального периода к постнатальному многолетнему дефинитивному питанию, включая время смешанного питания ребенка. Соответственно, аутолитическое пищеварение посредством гидролаз грудного молока в разных количественных соотношениях кооперируется с собственным пищеварением, реализуемым гидролазами пищеварительных желез и тонкой кишки ребенка. В этой закономерной динамике снижается содержание гидролаз в молоке, когда нарастает интенсивность ферментовыделения пищеварительного тракта ребенка, то есть уменьшается роль аутолитического и увеличивается вклад в трофике ребенка собственного пищеварения как ведущего типа пищеварения при дефинитивном питании. В этой общей закономерности выявлен саморегуля-торный эффект повышения содержания гидролаз в грудном молоке, если оно в первый месяц лактации было сниженным, и, наоборот, происходило последовательное от месяца к месяцу лактации снижение содержания гидролаз в молоке, если в первый ее месяц содержание гидролаз в молоке было в разной мере достаточно высоким.
Физиологический механизм этого явления, присущего трем типам гидролаз молока (липазе, амилазе, протеиназным зимогенам) требует специального исследования. Предметом дискуссии может служить биологическое назначение данного явления — компенсация дигестивного дефицита в кооперировании двух типов пищеварения при исходно низком содержании гидролаз в молоке из-за развивающейся в разном темпе ферментовыдели-
тельной деятельности пищеварительного тракта ребенка. В данной саморегуляции нельзя исключить участие регуляторных компонентов грудного молока. Таковыми в его составе являются многие вещества: гормоны, их молекулярные предшественники, ряд белков и образующихся из них в результате ограниченного протеолиза физиологически активных пептидов. Да и сами гидролазы, зимогены протеиназ, ингибитор трипсина обладают свойствами регуляторов и модуляторов многих функций, включая секреторную [5]. Однако данный аспект проблемы выходит за рамки настоящей лекции.
Важно отметить принципиально актуальную ре-гуляторную полипотентность ингредиентов грудного молока, обнаруженную при сравнении эффектов пептидов грудного молока и аспирата инкубированного в желудке детей грудного молока с эффектами пептидов, образующихся при гидролизе р-казеина [29]. Это - эффекты иммуномодуляции, опиоидных агонистов, антибактериальные, антиги-пертензивные, пробиотические. Названные пепти-дергические эффекты следует признать жизненно важными для кормящей матери и ее ребенка.
К этому перечню можно добавить сведения из других работ о содержании в грудном молоке биологически активных веществ и образовании таковых в результате протеолиза [7, 19, 20, 40-42]. В их числе лептин и грелин, обладающие многими регу-ляторными эффектами, включая свойства регулятора пищевого поведения, аппетита и насыщения [43]. Нельзя еще раз не отметить роль пептидов-опиоидов, в их числе казоморфина, образующегося при гидролизе р-казеина материнского молока [29], обладающего многими эффектами данного класса пептидов, в том числе, проникая в мозг, успокаивать накормленного ребенка [43].
В недавно опубликованном обобщающем обзоре данных литературы по пептидам молока [42] названы основные их физиологические и возможные терапевтические эффекты: антимикробный, анти-оксидантный, ингибирующий глюкагоноподобный пептид 1, ингибирующий желудочный ингибиру-ющий пептид, противовоспалительные пептиды, иммуномоделирующие пептиды (9 пептидов), опи-оидные пептиды (агонисты и антогонисты соответствующих рецепторов), антитромботические и другие. В обзоре сообщается (стр. 673-674), что более 60-ти пептидов одобрены и доступны в качестве терапевтических средств, многие «пригодны в качестве пищевых добавок для новорожденных».
Общепринято, что молочное вскармливание является «золотым стандартом» [21, 26, 44, 45], названы многие «золотые» ингредиенты материнского молока [40, 46, 47]. К их числу относятся и гидролитические ферменты, необходимые в ауто-литическом пищеварении при естественной лакто-трофии младенцев. Это объясняет приглашение к исследованию и внедрению в практику определения стартового полиферментного дигестивного потенциала системы пищеварения новорожденных [4] и гидролитических ферментов грудного молока [3], кооперации двух типов пищеварения в норме и при перинатальной патологии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Уголев А.М. Эволюция пищеварения и принципы эволюции функций. Элементы современного функционализма. Л.: Наука, 1985.
2. Уголев А.М., Цветкова В.А. Индуцированный аутолиз как важный механизм начальных стадий пищеварения в естественных условиях. Физиологический журнал СССР. 1984; 70: 1542-1550.
3. Коротько Г.Ф. Типы пищеварения при грудном вскармливании детей: возвращение к проблеме. Вопросы питания. 2016; 1(85): 19-28.
4. Пенжоян Г.А., Модель Г.Ю., Коротько Г.Ф. Комплексная оценка дигестивного ферментного потенциала новорожденного. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология, 2017; 137(1): 3-7.
5. Коротько Г.Ф. Постпрандиальная секреция поджелудочной железы. Журнал фундаментальной медицины и биологии. 2016; 2: 4-15.
6. Коротько Г.Ф. Система пищеварения и типы питания в онтогенезе. Краснодар: Традиция, 2014.
7. Маслов М.С. Учебник детских болезней. Л.: Медицина, 1953.
8. Коротько Г.Ф., Мирзакаримов УМ. О гидролазах грудного молока. Вестник интенсивной терапии. 2014; 5: 75-80.
9. Шатерников В.А. Протеолитическая активность и содержание ингибитора трипсина в сыворотке крови и соке поджелудочной железы при хроническом панкреатите. Вопросы медицинской химии. 1966; 12(1): 103-105.
10. Hirsihowitz BI. The control of pepsinogen secretion. Ann Acad Sci. 1967; 140(4): 709-723.
11. Уголев А.М., Иезуитова Н.Н., Масевич Ц.Г. Исследование пищеварительного аппарата у человека (обзор современных методов). Л.: Наука, 1969.
12. Абдуллаев Ф.А. Модифицированный метод определения липолитической активности пищеварительных соков. Материалы Второй республиканской конференции по клинической биохимии. Ташкент, 1965. 45-48.
13. Коротько Г.Ф. Питание и пищеварение на ранних этапах онтогенеза человека. Краснодар: Традиция, 2016.
14. Rothman S, Liebow C, Isenman LC. Conservation of digestive enzymes. Physiol Rev. 2002; 82: 1-18.
15. Коротько Г.Ф. Рециркуляция ферментов пищеварительных желез. Краснодар: ЭДВИ, 2011.
16. Коротько Г.Ф. Секреция поджелудочной железы. 2-е изд. Краснодар: Изд-во КГМУ, 2005.
17. Albrecht TW, Iaynes HO. Milk Lipase. J Dairy Sci. 1955; 38(2): 137-146.
18. Chandan KC, Shahani KM. Purification and characterization of milk lipase. I Purification. J Dairy Sci. 1963; 46(4): 275-283.
19. Hamosh M. Bioactiv Components in Human Milk. Pediatric Basics. 2002; 99: 2-11.
20. Hamosh M. Enzymes of human milk. Handbook of milk composition. ed. R Jencen. N.-Y.: Academic Press, 1995. 388427.
21. Тутелян В.А., Конь И.Я. Детское питание. Руководство для врачей (ред.). М.: ООО Медицинское информагентство, 2009.
22. Серов В.Н., Стрижаков С.А., Маркин С.А. Практическое акушерство. Руководство для врачей. М.: Медицина. 1989.
23. Адамкин Д.Х. Стратегии питания младенцев с очень низкой массой тела при рождении: перевод с английского, под ред. Е.Н. Байбариной. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013.
24. Аршавский И.А. Липаза материнского молока и ее значение в связи с оценкой отрицательных сторон искусственного вскармливания. Педиатрия. 1940; 4: 11-13.
25. Брокерхоф Х., Дженесен Р. Липолитические ферменты: перевод с английского. М.: Мир, 1978.
26. Володин Н.Н., гл. ред. Неонатология. Национальное руководство. М.: ГЕОТАР-Медиа, 2007.
27. 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.
28. Dallas DC, Guerrero A, Khaldi N, Borghese RA, BhandariA, Underwood MA, 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. 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.
30. Shahani KM. Milk Enzymes: their role and significance. J Dairy Sci. 1966; 8: 907-920.
31. Holton TA, Vijaykumar V, Dallas DC, Guerrero A, Borghese RA, Lebrilla CB, et al. Following the digestion of milk proteins from mother to baby. J Proteome Res. 2014; 13(12): 5777-5783.
32. Dallas DC, German JB. Enzymes of human milk. Nestle Nutr Inst Workshop Ser. 2017; 88: 129-136.
33. 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; 147(6): 1152-1159.
34. Коротько Г.Ф. Пищеварение - естественная технология. Краснодар: ЭДВИ, 2010.
35. 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.
36. Neville MC. Milk secretion: an overview. mammiary.nih.gov/ reviews/lactation/Neville 001/21.09.2000.
37. Морозов И.А. Везикулярный внутриклеточный транспорт в органах пищеварении, мембранная везикула - универсальный механизм функционального транспорта. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2014; 102(2): 3-15.
38. Дегтярев В., Дегтярева Т.В. Амилолитическая активность молока. Тезисы докладов I конференции биохимиков. Средней Азии и Казахстана. Ташкент, 1966.
39. Щербаков А.Ю., Си Юе. Особенности лактационной функции родильниц. Акушерство и гинекология. 2008; 4: 56-59.
40. Аршавский И.А., Немец М.П. О смене типов питания и пищеварения в онтогенезе. Успехи физиологических наук. 1996; 27(1): 109-129.
41. Коротько Г.Ф. Протеолиз в регуляции функций системы пищеварения. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2013; 10: 23-27.
42. Nielsen SD, Beverly RL, Qu Y, Dallas DC. Milk bioactive peptide data base: A comprehensive database of milk protein-derived bioactive peptides and novel visualization. Food Chemistry. 2017; 232: 673-682.
43. Марьянович А.Т. Общая теория пептидной регуляции физиологических функций: гематоэнцефалический барьер и эволюция связей между периферией и мозгом. СПб.: СЗГМУ 2014.
44. Конь И.Я., Гмошинская М.В., Фатеева Е.М. Основы естественного вскармливания детей первого года жизни. ред. Тутелян В.А., Конь И.Я. Детское питание. Руководство для врачей. 2009; ч. II, гл. 1: 277-339.
45. Шабалов Н.П., гл. ред. Неонатология. 4-е изд. [в 2-х т.]. М.: МЕДпресс-информ, 2006.
46. Захарова И.Н., Дмитриева Ю.А., Гордеева Е.А. Мембрана жировых глобул молока: инновационные открытия уже сегодня. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2016; 2: 15-20.
47. Комарова О.Н., Хавкин А.И. Мембрана жировых глобул молока: технология будущего уже сегодня. Российский вестник перинаталогии и педиатрии. 2016; 2: 35-40.
