И.Н. Захарова¹, Я.В. Оробинская^1,2 , Н.Г. Сугян^1,2, И.В. Бережная¹

¹ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» Минздрава России, Москва, Россия;

²ГБУЗ МО «Химкинская больница», Химки, Россия

Контактная информация:

Захарова Ирина Николаевна — д-р мед. наук, проф., зав. каф. педиатрии им. акад. Г.Н. Сперанского ФГБОУ ДПО РМАНПО, засл. врач РФ. E-mail: zakharova-rmapo@yandex.ru

Оробинская Яна Владимировна — аспирант каф. педиатрии им. акад. Г.Н. Сперанского ФГБОУ ДПО РМАНПО, поликлиника «Мама и малыш» ГБУЗ МО ХБ

Сугян Нарине Григорьевна — канд. мед. наук, доц. каф. педиатрии им. акад. Г.Н. Сперанского ФГБОУ ДПО РМАНПО, зам. глав. врача ГБУЗ МО ХБ. E-mail: narine6969@mail.ru

Бережная Ирина Владимировна — канд. мед. наук, доц. каф. педиатрии им. акад. Г.Н. Сперанского ФГБОУ ДПО РМАНПО

Статья поступила 19.08.2024, принята к печати 03.09.2024

Грудное вскармливание остается «золотым стандартом» питания детей первых лет жизни. Однако такие факторы, как гипогалактия, стресс матери, проблемы со здоровьем и просто отсутствие желания кормить грудью, лишают ребенка грудного молока (ГМ) и ставят перед педиатром вопрос о выборе альтернативного питания. Состав ГМ сложен, динамичен и вызывает научный интерес, а внимание большинства ученых направлено на олигосахариды ГМ (ОГМ). Огромное количество позитивных эффектов ОГМ доказано в отношении здоровья ребенка. Они касаются не только формирования кишечной микробиоты, становления иммунного ответа, но и влияния на барьерную функцию кишечника и защиты от патогенов. При отсутствии грудного вскармливания можно использовать современные искусственные смеси, содержащие ОГМ. В настоящее время добавление комбинации из 5 ОГМ является многообещающим и эффективным под- ходом к поддержанию общего здоровья детей, находящихся на искусственном вскармливании.

Введение

Грудное вскармливание (ГВ) имеет многочисленные преимущества для здоровья не только матери (более низкий риск рака груди и яичников, гипертонии и сахарного диабета 2-го типа), но и новорожденного ребенка (краткосрочные и долгосрочные преимущества). Краткосрочные преимущества включают меньшее количество случаев секреторной диареи, пневмонии, среднего отита, атопического дерматита и синдрома внезапной детской смерти. Долгосрочные преимущества уменьшают количество случаев сахарного диабета 2-го типа, лейкемии, расстройств аутистического спектра и ожирения, а также благотворно влияют на интеллект и социальное поведение. Предполагается, что разница в заболеваемости и смертности между младенцами на ГВ и искусственном вскармливании (ИВ) связана с составом грудного молока (ГМ). Взаимосвязь между ним и здоровьем младенца основана на питательных и биологически активных компонентах ГМ, включая олигосахариды ГМ (ОГМ) [1].

В XIX–XX вв. смертность была особенно высокой у младенцев, которые не получали ГМ [2]. В то время (в 1886 г.) австрийский педиатр и микробиолог Теодор Эшерих обнаружил взаимосвязь между кишечными бактериями и физиологией пищеварения. Примерно в это же время выявлены различия в бактериальном составе кала у детей, находящихся на разных видах вскармливания, поэтому предположено, что формирующаяся в результате ГВ кишечная микробиота связана с улучшением здоровья младенцев [3, 4]. Позднее, в 1888 г., отмечено, что в ГМ содержится «другой тип лактозы», чем в коровьем молоке, и только 40 лет спустя олигосахариды идентифицированы как наиболее важный бифидогенный фактор [5, 6]. Данный научный прорыв произошел, когда химик Ричард Кун и педиатр Пол Дьердь сообщили о том, что сывороточная фракция ГМ содержит фактор, стимулирующий рост Lactobacillus bifidus (позже переклассифицированный как Bifidobacterium bifidus). В последующие годы группа Жана Монтрея во Франции и группа Ричарда Куна в Германии обнаружили и охарактеризовали более десятка индивидуальных ОГМ [7]. Однако лишь недавно ученые и промышленность смогли получить первые олигосахариды, структурно идентичные тем, которые содержатся в ГМ, что и позволило добавить их в смеси для детского питания [8].

Структура и особенности ОГМ

В настоящее время идентифицировано более 200 структурно различных ОГМ [9], которые представляют собой многофункциональные, неконъюгированные и неперевариваемые гликаны, состоящие из 5 моносахаридных компонентов: D-галактозы (Gal), D-глюкозы (Glc), L-фукозы (Fuc), N-ацетилглюкозамина (GlcNAc), производной сиаловой кислоты (Sia) — N-ацетилнейраминовой кислоты [10]. Все приведенные моносахариды присоединяются к молекуле-предшественнику лактозе, которая образует основную молекулу и ферментативно удлиняет ядро лактозы. Такая олигосахаридная цепь может быть фукозилирована с помощью связей α1—2 (2’-фукозиллактозы — 2’-FL), α1—3 (3’-FL) или α1—4 и/или сиалилирована с помощью связей α2—3 (3-сиалиллактозы — 3’-SL) или α2—6 (6’-SL) [11].

ОГМ выполняют ряд полезных физиологических функций, включая создание и поддержание здорового микробиома кишечника, развитие иммунной системы и модуляцию воспалительных реакций, а также укрепление желудочно-кишечного барьера, стимулирование развития нейронов и когнитивных функций (рис. 1) [7].

Существуют 3 основные категории ОГМ [12].

1. Нейтральные фукозилированные ОГМ — 35–50% (2’-FL, дифукозиллактоза — DFL).
2. Кислые сиалилированные ОГМ — 12–14% (3’-SL, 6’-SL).
3. Нейтральные нефукозилированные ОГМ — 42–55% (лакто-N-тетраоза — LNT, лакто-N-неотетраоза — LNnT).

Рис. 1. Функции ОГМ

Нейтральные фукозилированные ОГМ

Наиболее изученным представителем нейтральных фукозилированных ОГМ является 2’-FL. Концентрация этого молочного олигосахарида составляет примерно 30% общего количества ОГМ. Показано, что потребление 2’-FL в раннем возрасте постоянно изменяет кишечный микробиом и способствует его развитию, оказывая ингибирующее действие на прикрепление микроорганизмов к слизистой оболочке кишечника [13, 14]. В исследованиях на средах с различными ОГМ, включая 2’-FL, наблюдали дифференциальный рост Bifidobacterium longum ssp. infantis, Bifidobacterium bifidum и Bifidobacterium infantis, а также некоторых видов Akkermansia [15, 16]. ОГМ являются предпочтительным субстратом для B. infantis и других указанных штаммов бифидобактерий, что способствует снижению количества питательных веществ, доступных потенциально вредным бактериям, а также держит их рост под контролем. Кроме того, B. infantis продуцируют короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК). Они являются важными медиаторами, которые поддерживают целостность кишечника и снабжают энергией эпителиальные клетки, помогающие создать среду, благоприятствующую росту комменсальных бактерий вместо потенциальных патогенов [17, 18].

Исследования на мышиной модели показывают, что 2’-FL ослабляет инвазию C. jejuni, способствует восстановлению барьера слизистой оболочки кишечника и подавляет воспаление при язвенном колите, а также демонстрирует новый прямой эффект в защите эпителиальных клеток тонкой кишки от апоптоза, предотвращая мукозит кишечника [19–21].

Кислые сиалилированные ОГМ

3’-SL и 6’-SL являются наиболее распространенным источником сиаловой кислоты (Sia) для новорожденного, на долю которых приходится примерно 75% ее содержания в ГМ [22]. Соответственно, потребление сиалилированных олигосахаридов с ГМ может способствовать улучшению когнитивных способностей. Доказано, что они влияют на развитие мозга и способность к обучению, а также участвуют в гомеостазе кишечной микробиоты, повышая адгезию штамма B. infantis к клеткам кишечника, формируют иммунитет [5, 23, 24]. A. Tarr и соавт. (2015 г.) в своем исследовании сообщили, что ОГМ поддерживают нормальные микробные сообщества и поведенческие реакции во время стресса, потенциально воздействуя на ось «микробиота кишечника—мозг». Данные эффекты очевидны у мышей, которых кормили 3’-SL, 6’-SL и подвергали воздействию «стрессора». Микробное сообщество у этих подопытных существенно не изменилось по сравнению с контрольной группой. Кроме того, добавление сиалилированных ОГМ помогло поддерживать нормальное количество незрелых нейронов [25]. Позднее в исследовании E. Pisa и соавт. (2021 г.) показано незаменимое действие сиалилированных ОГМ и доказано, что дефицит 3’-SL в раннем возрасте приводил к снижению внимания, пространственной и рабочей памяти [26]. Помимо хорошо изученных и задокументированных влияний сиализированных ОГМ на когнитивные функции, их защитные механизмы в настоящее время также вызывают большой интерес. К примеру, 3’-SL ингибирует гиперпроницаемость эндотелия и может быть потенциальным терапевтическим средством для предотвращения прогрессирования атеросклероза [27]. Комбинация 3’-SL и 6’-SL при синдроме острого повреждения легких обладает ингибирующим эффектом на секрецию провоспалительных цитокинов в сыворотке, подавляя экспрессию фактора некроза опухоли α, интерлейкина-1β, тем самым снижая эффекты воспаления [28].

Нейтральные нефукозилированные ОГМ

Важными структурами ОГМ являются 2 важных тетраса- харида — LNT и LNnT. Более полноценно изучены их фукозилированные производные, в основном лакто-N-фукопентаозы (LNFP) I, LNFP II, LNFP III и лакто-N-дифукогексаозы I, каждый из которых составляет 6% (по массе) общего количества ОГМ. Они также известны как DFL, которая обладает сильной антимикробной активностью в отношении различных патогенов, включая Streptococcus группы В, идентифицированный как основная причина неонатального сепсиса [29, 30].

Все приведенные структуры проявляют такие же физиологические характеристики, включая модификацию кишечной микробиоты, иммуномодуляцию и антибактериальную активность, однако данных по этой группе недостаточно [31]. Известно, что помимо Bifidobacterium, ассоциированных с кишечником младенцев, описаны пути ассимиляции ОГМ для ряда кишечных микробов, принадлежащих к другим таксонам. Показано, что многочисленные виды Bacteroides метаболизируют 2’-FL и 3’-FL, 3’-SL и 6’-SL, LNFP, в то время как Lactobacillus casei используют производные LNТ и лакто-N-триозу II. Фактически специфическая фосфотрансферазная система для импорта LNТ идентифицирована у видов Lactobacillus [32]. Хотя способность этих кишечных микробов потреблять ОГМ, как правило, весьма ограничена, приведенные второстепенные виды играют важную роль в формировании кишечного микробиома младенцев, находящихся на ГВ, и потенциально могут влиять на популяцию микробиоты во взрослом возрасте [33].

ОГМ в детских молочных смесях

В настоящее время около 40% детей находятся исключительно на ГВ в течение первых 6 мес, тогда как остальные получают докорм в виде детских смесей или полностью на-ходятся на ИВ.

На протяжении долгого времени продукты для детского питания разрабатывали с учетом питательного состава человеческого ГМ. Что же касается ОГМ, то до 2016 г. они были недоступны в качестве ингредиентов для детских смесей. Учитывая их важную роль в формировании детского организма, в 80-х годах прошлого века созданы пребиотики (галактоолигосахариды — ГОС, фруктоолигосахариды — ФОС), которые, как предполагалось, способны селективно стимулировать рост Bifidobacterium и, возможно, влиять на иммунные функции, выступая аналогами ОГМ, но уже позднее, согласно результатам многочисленных исследований, стало понятно, что и они не смогут полностью повторить функции молочных олигосахаридов [34–36].

ГОС и ФОС имеют простую структуру (ФОС — цепочки фруктозы с молекулой глюкозы на терминальном окончании, ГОС — цепочки галактозы с молекулой глюкозы на терми- нальном окончании), при этом возможность наличия раз- личных пространственных конформаций все равно не делает их аналогичными ОГМ ввиду отсутствия в их составе Fuc, Sia или N-aцетилглюкозамина [37]. Указанные особенности строения влияют на защитные функции. Например, многие бактерии экспрессируют лектины, которые связываются со специфическими гликанами на поверхности эпителиальных клеток хозяина. Данная начальная адгезия необходима для вирулентности большинства патогенных микроорганизмов. Некоторые ОГМ блокируют адгезию патогенов, что защищает ребенка, находящегося на ГВ, от определенных инфекций и диареи [38]. ГОС и ФОС не способны имитировать эти защитные эффекты, поскольку большинство из них не похожи на гликаны поверхности эпителиальных клеток в сравнении с ОГМ, а также они могут стимулировать рост и патогенных микроорганизмов, в частности Clostridium, Streptomyces, Collinsella и др. [39, 40]. Показано, что ГОС может стимулировать Akkermansia, но только 2’-FL способствует росту бактерий, которые могут ее метаболизировать [41–43]. Количество Lactobacillus также значительно увеличивается в микробиоте младенцев, получающих ГОС, но в целом добавление 2’-FL привело к более сложным изменениям микробиоты и более эффективному подавлению потенциальных патобионтов [44]. Отмечено, что 2’-FL формирует более разнообразную микробиоту и запускает профили цитокинов, схожих с эталонными у младенцев на ГВ, чем смесь исключительно с ГОС или лактозой [45, 46]. В этом отношении эффект от добавления ОГМ может быть ближе к эффекту ГМ [47]. Наблюдаемая дифференциальная дозо- зависимая стимуляция 2 подвидов — B. longum и B. infantis, соответственно с 2’-FL, указывает на дополнительные потенциальные преимущества натуральных ОГМ, поскольку оба подвида являются ключевыми представителями здоро- вой микробиоты младенцев, находящихся на ГВ [48].

В исследовании J. Bienenstock и соавт. (2013 г.) дети на ИВ с добавлением 2’-FL и LNnT имели более низкий уровень кислотности, что приводило к повышению общего количества КЦЖК [49]. Кроме того, фукозилированные молекулы 2’-FL и 3’-FL влияли на моторную функцию кишки, в то время как ГОС не вызывали никаких эффектов [50].

Прием ОГМ ассоциировался с дополнительными последствиями для здоровья кишечника, которые могли быть связаны с метаболической активностью бактериальных сообществ, доминирующих в кишечнике, включая повышенное содержание в кале КЦЖК, снижение уровня кислотности кала и модуляцию путей метаболизма [51]. Развитие микробиома в раннем возрасте оказывает сильное влияние как на краткосрочное, так и на долгосрочное здоровье. ОГМ могут помочь благотворно модулировать микробиом и управлять симптомами синдрома раздраженного кишечника. Добавление ОГМ у пациентов с синдромом раздраженного кишечника частично модулировало состав кишечного микробиома и положительно влияло на характеристики стула [52]. Добавки ОГМ также снижали относительную численность специфических бактериальных патогенов. Изменения в микробиоме могут быть связаны и с уменьшением числа инфекций. Младенцы, получавшие добавки с ОГМ, реже страдали от инфекций дыхательных путей [53, 54]. Микробиом также может поддерживать иммунную систему либо путем прямого взаимодействия с иммунными клетками, либо с помощью выработки иммуномодулирующих метаболитов [54, 55]. Интересно, что микробиом младенцев, находящихся на ИВ, становится более похожим на микробиом детей, получающих ГВ, когда в него включены ОГМ [56].

До настоящего времени в состав детских смесей включали не более 2 ОГМ (2’-FL и LNnT). В экспериментальных и клинических исследованиях доказаны их безопасность и эффективность, однако дополнительная польза для здоровья младенцев может возникнуть, если в детское питание будут включены более сложные комбинации ОГМ в соотношениях и концентрациях, близких к тем, которые содержатся в ГМ человека. В ранних исследованиях показано, что употребление смеси, дополненной 5 ОГМ (2’-FL и 3’-FL, LNT, 3’-SL и 6’-SL) с общей концентрацией 5,75 г/л, безопасно и хорошо переносимо [57–59]. Такая смесь поддерживает развитие микробиома в раннем возрасте и приближает его состав к составу микробиома младенцев, находящихся на ГВ. Подтверждено, что подобные добавки ОГМ увеличивают количество фекальных Bifidobacterium, поддерживают их нормальный рост, обеспечивают хорошую переносимость со стороны желудочно-кишечного тракта и могут использоваться у здоровых доношенных детей. Кроме того, анализ микробной метаболической способности выявил функциональные изменения, включая обогащение тирозина и деградацию муцина. Приведенные результаты могут поддержать будущие исследования по раскрытию причинно-следственных связей между микробиомом младенцев, развитием иммунной системы и дол- госрочными последствиями для здоровья [60, 61].

Перспектива современных смесей, обогащенных 5 ОГМ

Известно о благоприятном воздействии ГМ на дисбиотическую кишечную микробиоту у младенцев с особенностями перинатального анамнеза, например маловесных или недоношенных, рожденных путем кесарева сечения, имевших задержку внутриутробного развития, перенесших внутриутробную пневмонию и получавших антибиотики в неонатальном периоде, а также имеющих отягощенный семейный анамнез по риску развития аллергии. В настоящее время такие дети представляют особо уязвимые груп- пы населения. Ранние исследования показывали бифидогенный эффект у таких младенцев, находящихся на ИВ, но в их питании присутствовала смесь с добавлением 2 ОГМ (2’-FL, LNnT) [62, 63]. Учитывая приведенные данные, современные смеси, обогащенные 5 ОГМ, становятся линейкой первого выбора при невозможности ГВ.

На примере смеси компании Nestlé, вышедшей в России как NAN^® 0-12 SUPREME, в которой содержатся 5 ОГМ, можно рассмотреть пользу и безопасность подобных детских смесей. Новый уникальный продукт содержит 5 основных ОГМ: 2’-FL, DFL, LNT, 3’-SL, 6’-SL, которые выбраны как оптимальная комбинация, способствующая росту и развитию младенца. Во-первых, одну из ключевых особенностей составляют количество и соотношение ОГМ в смеси, которые максимально точно повторяют количество и соотношение олигосахаридов в ГМ женщины. Все данные о разнообразии получены от матерей доношенных детей во все периоды лактации [64]. Доказано, что при точно выверенных объемах ОГМ в детской смеси наблюдаются своего рода эффект насыщения в микробиоте и изменения в развитии кишечника. Во-вторых, в смеси олигосахариды, структурно идентичные ОГМ и применяемые в статусе пищевых добавок или веществ GRAS* , отвечают всем условиям безопасности и успешно применяются у младенцев [65]. В-третьих, основное и главное преимущество заключается в стимуляции развития кишечной микробиоты у детей, включая более высокое содержание Bifidobacterium, повышение ацетата и лактата, которые являются основными конечными продуктами их катаболизма. В исследовании M. Bosheva и соавт. (2022 г.) численность Bifidobacterium увеличилась в группах детей, получавших смесь, обогащенную 5 ОГМ. Эти группы показали увеличение относительной численности Bifidobacterium в возрасте 6 мес примерно на 45%, что аналогично таковой в группе ГВ, в то время как группа детей, получающих смесь, не обогащенную ОГМ, показала снижение численности Bifidobacterium между 3 и 6 мес жизни [66] (рис. 2). Концентрации ОГМ в группах TG1 и TG2 составили: 0,87 и 1,45 г/л — для 2’-FL, 0,10 и 0,14 г/л — для DFL, 0,29 и 0,48 г/л — для LNT, 0,11 и 0,18 г/л — для 3’-SL, 0,14 и 0,24 г/л — для 6’-SL соответственно.

Рис. 2. Относительная численность Bifidobacterium в группах младенцев, получавших стандартную смесь без ОГМ (CG), смесь с концентрацией 5 ОГМ 1,5 г/л (TG1), смесь с концентрацией 5 ОГМ 2,5 г/л (TG2) [66].

Интересным является еще и то, что B. infantis получает конкурентное преимущество в присутствии ОГМ. Ее относительное содержание было выше в группах детей, получающих смесь с 5 ОГМ (рис. 3).

Рис. 3. Относительная численность B. infantis в группах младенцев, получавших стандартную смесь без ОГМ (CG), смесь с концентрацией 5 ОГМ 1,5 г/л (TG1), смесь с концентрацией 5 ОГМ 2,5 г/л (TG2) [66]

Более низкое содержание токсигенных C. difficile и улучшенный иммунный ответ кишечника в раннем возрасте, с преобладанием высокой концентрации секреторного IgA (sIgA) в кале через 3 мес у детей, получавших NAN^® 0-12 SUPREME, показывают повышенную активность ферментов, участвующих в метаболических путях (рис. 4) [66–68].

Рис. 4. Концентрация sIgA в TG1 и TG2 на 53% (р<0,01) и 43% (р<0,05) выше, чем в CG, соответственно, и разница сохранялась через 6 мес для TG2 (р<0,05) [66].

Следовательно, использование обогащенных детских сме- сей с 5 ОГМ в соотношении и концентрации, аналогичных ГМ, весьма перспективно для питания младенцев и под- держки формирования их микробиома, иммунитета, ког- нитивных функций, улучшения их общего здоровья.

Раскрытие интересов: Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов: Авторы декларируют соответствие своего авторства международным критериям ICMJE. Все авторы в равной степени участвовали в подготовке публикации: разработка концепции статьи, получение и анализ фактических данных, написание и редактирование текста статьи, проверка и утверждение текста статьи.

Источник финансирования: Авторы декларируют отсутствие внешнего финансирования для проведения исследования и публикации статьи.