ГОУ ВПО ТВЕРСКАЯ ГМА РОСЗДРАВА Кафедра биологической и органической химии БИОХИМИЯ ЛАКТАЦИИ Тверь 2010 УДК 615.011 ББК 52.82 ЕН.Ф.06 Составители: доцент кафедры биологической и органической химии ТГМА, кандидат химических наук Л.Я.Дьячкова, доцент кафедры педиатрии педиатрического факультета, кандидат медицинских наук О.Б.Федерякина, доцент кафедры биологической и органической химии ТГМА, кандидат биологических наук Д.В.Лещенко. Рецензенты: доцент кафедры педиатрии педиатрического факультета, кандидат медицинских наук Ю.С. Апенченко, доцент кафедры общей и биоорганической химии ТГМА, кандидат химических наук Н.П. Лопина. Учебно-методическое пособие утверждено на заседании ЦКМС ТГМА от протокол № Биохимия лактации [Текст]: Учебно-методическое пособие для студентов педиатрического факультета/ составители: Л. Я. Дьячкова, О.Б.Федерякина, Д. В. Лещенко. - Тверь: ТГМА, 2010- 41с. Учебно-методическое пособие может быть рекомендовано студентам 2 курса педиатрического факультета для самоподготовки к практическим занятиям и экзаменам по вопросам биохимии лактации, химическому составу грудного и коровьего молока. УДК 615.011 © ГОУ ВПО Тверская ГМА Росздрава,2010 © Кафедра биологической и органической химии,2010 2 Содержание I. Введение……………………………………………………………………..….5 II. Лактация………………………………………………………………………..5 II.1. Молочная железа………………………………………………………....5 II.2. Процессы синтеза в молочной железе………………………………….6 II.3. Энергетические потребности женского организма в период лактации…………………………………………………………………..7 III. Состав женского молока…………………………………………………….....8 III.1. Молозиво……………………………………………………………….….9 III.2.Зрелое женское молоко………………………………………………….10 III.2.1.Вода в женском молоке……………………………………………..11 III.2.2. Белки и аминокислоты грудного молока…………………..............11 III. 2.3. Неметаболизируемые белки женского молока….……………….13 III. 2.4. Иммунологический статус грудного молока…….…………….....13 III. 2.5. Ферменты женского молока…………………….…………………14 III.2.6. О гормональном статусе грудного молока……….………………..15 III.2.7. Углеводы женского молока……………………….…………….…..15 III.2.8. Липиды грудного молока…………………………...………………..16 III.2.9. Витамины женского молока………………………………………..19 III. 2.10. Минеральные соли, микро- и макроэлементыгрудного молока...21 IV. Смешанное и искусственное вскармливание………………………...…….24 IV.1. Сравнительная ценность женского и коровьего молока……………..24 IV.2. Молочные смеси…………………………………………………….........24 IV.3. Кисломолочные смеси…………………………………………………...25 IV.4. Безмолочные смеси……………………………………………………....27 IV.5.Эффективность питания ребенка……………………………....……...27 IV.6 Психологические преимущества грудного вскармливания…………….29 IV.7 Материнское молоко для вскармливания недоношенных……………...29 IV.8 Лечебные смеси…………………………………………………………...29 V. Алиментарная патология, связанная с употреблением молока…….……31 V.1. Непереносимость лактозы……………………………..….………….....31 V.2. Аллергические реакции на компоненты молока.......................................32 V.3. Галактоземия………………………………………………………..........33 VI. Лабораторный практикум …………………………………………………....35 VI.1. Тема 1. Биохимия молока. Органические и минеральные компоненты молока……………………………………………………......35 VI.2. Тема 2. Биохимия молока. Белки и ферменты молока…………………..38 VII.Литература………………………………………………………………...…....41 3 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота РНК - рибонуклеиновая кислота НАД - никотинамидадениндинуклеотид НАДФ - никотинамидадениндинуклеотидфосфат ФАД - флавинадениндинуклеотид ФМН - флавинмононуклеотид ТГ - триглицериды ФЛ - фосфолипиды Гал-1-Ф- галактозо-1-фосфат УДФ - уридиндифосфат ХМ - хиломикроны ЛПОНП (пре β-ЛП) - липопротеины очень низкой плотности ( пре βлипопротеины) ЛПНП (β-ЛП) - липопротеины низкой плотности (β-лпопротеины) ЛПВП (α-ЛП) - липопротеины высокой плотности (α-липопротеины) ЛДГ - лактатдегидрогеназа КТ – кетоновые тела W-ЖК – омега - жирные кислоты 4 I. Введение Во время внутриутробного развития эмбрион получает питательные вещества от матери через плаценту. После рождения питательные вещества поступают к новорожденному с молоком, вырабатываемым молочными железами матери. Женское молоко - универсальный продукт питания для ребенка. Состав молока исключительно сложен и вряд ли может быть исчерпывающе познан методами современной науки. Почти ежегодно в этой области происходят открытия новых и новых компонентов существенного биологического значения. Сложность изучения состава молока связана с непостоянством его состава, большим числом факторов, влияющих на концентрацию тех или иных нутриентов. Молоко, олицетворяющее после окончания пуповинной связи эквивалент пуповинной крови, несет в себе как просто питательные вещества уникального качества и усвояемости, так и широчайший спектр информационных и регулирующих веществ, включая гормоны, и гормоноподобные вещества, и растворенные рецепторы, и регулирующие пептиды, простагландины, интерлейкины, тканевоспецифические ростовые и дифференцировочные факторы. Наконец, грудное молоко стерильно. II. Лактация II. 1. Молочная железа Молочная железа состоит из железистой и соединительной ткани, и по своему происхождению относится к группе кожных желез, эмбриологически близких к потовым железам. Во время лактации молочная железа функционирует беспрерывно. Подготовка молочных желез к лактации является лишь частью единого процесса, происходящего во время беременности и регулируемого при участии половых гормонов. Секреция молока происходит в эпителиальных клетках альвеол молочной железы. Различают 4 стадии секреции молока: 1. Поглощение предшественников молока из крови и тканевой жидкости. 2. Синтез составных частей молока. 3. Формирование, накопление и перемещение синтезированных продуктов 5 в цитоплазме секреторных клеток. 4. Отделение молока из них в полость альвеолы или мелкие выводные протоки и более крупные емкости молочной железы. Для того чтобы лактация могла беспрепятственно продолжаться, протоки молочной железы должны регулярно опорожняться. II.2. Процессы синтеза в молочной железе Молоко образуется в молочной железе из веществ, доставляемых к ней кровью. Для образования одного литра молока через железу коровы должно пройти около 450 литров крови. Между молоком и плазмой крови имеются качественные и количественные различия. Молочная железа не только забирает те или иные вещества, но часто подвергает их коренной переработке. Так, характерные составные части молока – казеиноген и лактоза - в готовом виде ни в крови, ни в других тканях и органах не встречаются. Лактоза, как известно, является дисахаридом и состоит из остатков глюкозы и галактозы. С кровью же в молочную железу доставляется лишь глюкоза. Следовательно, в молочной железе лишь часть глюкозы трансформируется в галактозу, а затем здесь же осуществляется синтез лактозы. Фосфоглюкокиназа ГЛЮКОЗА глюкозо-6-фосфат Фосфоглюкомутаза Глюкозо-1-фосфат УТФ, глюкозо-1-фосфатуридилтрансфераза УДФ-глюкоза эпимераза глюкоза, лактозосинтетаза УДФ-галактоза ЛАКТОЗА Схема 1. Синтез лактозы 6 Лактозосинтетаза обнаруживается только в лактирующей молочной железе, поэтому в других органах синтез лактозы не происходит. Существенной перестройке в молочной железе подвергаются также азотистые вещества, имеющиеся в крови. В секреторных клетках молочной железы осуществляется весь процесс новообразования этих белков из аминокислот плазмы крови. Количественная сторона этого процесса характеризуется соотношением между концентрацией свободных аминокислот в плазме крови (0,25%) и содержанием белка в молоке (3%). В отношении интенсивности синтеза белков лактирующая молочная железа может быть поставлена на первое место среди других органов и тканей. II.3. Энергетические потребности женского организма в период лактации Лактация зависит от многих факторов – состояния здоровья матери, режима труда и отдыха. Энергетические потребности женского организма в период лактации даже больше, чем при беременности. Подсчитано, что у кормящей женщины поступление энергии должно на 25% превышать нормальную потребность. Только со 100 мл грудного молока женщина отдает около 72 килокалорий. Эффективность функционирования систем формирования молока составляет в организме около 80%, что означает реальные затраты на эти 100 мл молока уже около 90 ккал. При продукции 800-900 мл молока ежедневно женщина только на нужды молокопродукции должна иметь ежедневно дополнительно к нормальному питанию 720-910 ккал. Такое интенсивное энергообеспечение возможно только при совместном использовании энергии рациона и энергетических депо, заложенных во время беременности. Для компенсации энергетических и пластических затрат женского организма питание кормящей женщины должно быть разнообразным и сбалансированным. Особенно важное значение имеет поступление достаточного количества полноценных белков, которые являются источником аминокислот для синтеза молочных белков, а также для образования ферментов, гормонов, иммунных тел. Принято считать, что для синтеза 1г белка молока необходимо 2г белков пищи. В связи с этим содержание белков в рационе кормящей женщины должно быть повышено в 2 раза по сравнению с количеством белка, выделенного с молоком за сутки. В соответствии с существующими в настоящее время рекомендациями, количество белка в суточном рационе кормящей женщины должно составлять не менее 110–120г, жира–110–120г, углеводов–480–520г. 7 Имеются многочисленные подтверждения убедительной связи состава молока с характеристикой пищевого рациона матери, социальным и экономическим статусом семьи. В условиях Центральной Африки при широком распространении энергетической и белково-энергетической недостаточности, как среди детей, так и среди взрослого населения, наблюдается теснейшая связь количества и качества молока с питанием женщины. Известен факт связи повышенного содержания белка в молоке женщин слаборазвитых стран с более высоким уровнем инфекционной и паразитарной пораженности. При этом повышение концентрации белков молока происходит исключительно за счет иммунных белков типа IgA и лактоферрина, а количество лактальбумина, а значит, и метаболизируемого белка, оказывается или обычным, или даже сниженным. Из эндогенных факторов на состав молока может повлиять начало менструального цикла или гормональная цикличность, предшествующая возобновлению менструации. В середине лютеиновой и фолликулиновой фаз цикла в молоке возрастает содержание натрия и снижается концентрация лактозы. Эти изменения могут быть причиной отказа ребенка от груди. III. Состав женского молока Сформировавшийся в процессе длительной эволюции качественный состав женского молока хорошо адаптирован к особенностям пищеварения и обмену веществ у ребенка. Содержание основных пищевых веществ в грудном молоке значительно меняется в течение периода лактации, особенно в течение 2-3 недель после родов (что соответствует неонатальному периоду - возрасту ребенка от момента рождения по 28 день включительно). В соответствии с этим, меняется и само название секрета молочных желез: молозиво - переходное молоко – зрелое молоко. Таблица 1. Сравнительный состав женского и коровьего молока Компоненты молока Общее количество Женское молозиво, г/л Женское зрелое молоко, г/л 55,0 12,5 Коровье молоко, г/л 33,0 8 белков Казеиноген 20,0 5,0 28,0 Альбумины, глобулины 35,0 7,5 5,0 Жиры 32,0 35,0 38,0 Лактоза 57,0 65,0 47,0 Кальций - 0,3 1,4 Фосфор - 0,5 2,0 III.1. Молозиво Молозиво - секрет молочной железы, выделяемый во второй половине беременности и в первые 2-3 дня после родов. Под влиянием систематического опорожнения молочных желез при сосании молозиво сначала превращается в т.н. переходное (транзиторное) молоко. Затем с 2-3 недель, когда его состав относительно стабилизируется, - в зрелое молоко. Молозиво - физиологическая пища для детей первых дней жизни. Это продукт высокой пищевой и биологической ценности, имеющий большое значение для вскармливания рожденного ребенка. Во-первых, молозиво - высококалорийный пищевой продукт, содержащий, по сравнению со зрелым грудным молоком, больше белка, минеральных солей, но меньше углеводов. Это уменьшает накопление в крови молочной кислоты, способствуя меньшему проявлению ацидоза. Во-вторых, по составу оно ближе к тканям организма, чем зрелое грудное молоко. А это облегчает адаптацию новорожденного при переходе от плацентарного питания к питанию зрелым грудным молоком. В-третьих, молозиво способствует становлению пассивного иммунитета, поскольку в нем содержится большее количество иммуноглобулинов, уровень которых снижается к четвертому дню лактации. Молозиво, к тому же, обладает бактерицидностью. Молозиво представляет собой желтоватую, густую, вязкую жидкость с солоноватым вкусом и специфическим запахом. По составу молозиво значительно отличается от зрелого молока. Белки молозива состоят, в основном, из альбуминовых и глобулиновых 9 фракций. Содержание их в молозиве составляет, в среднем, 3,5%, в то время как содержание казеиновых фракций не превышает 2%. В переходном и, особенно, в зрелом молоке, соотношение альбуминовых и казеиновых фракций выравнивается. Общее содержание белков в молозиве женщин в 2-3 раза превышает их количество в зрелом молоке. Эти различия в белковом составе молока и молозива отчетливо проявляются при кипячении. Свежее молоко при кипячении не сворачивается, тогда, как молозиво образует большой осадок. Альбумины и глобулины молозива, не расщепляются в пищеварительном тракте, всасываются неизмененными через стенку кишечника в кровь новорожденного. В молозиве присутствуют иммуноглобулины. В наибольшем количестве в нем содержится иммуноглобулин А, концентрация которого к моменту родов достигает 9,5 г/л. Повышение количества иммуноглобулинов этого класса к моменту родов имеет большое значение для защиты кишечника новорожденного от инфекции в первые дни его жизни, когда собственный иммуноглобулин А в его организме еще не вырабатывается. Липиды молозива обычно имеют темно-желтый цвет, обусловленный высоким содержанием бета-каротина, предшественника витаминов группы А. Его содержание в молозиве в 50-100 раз больше, чем в зрелом молоке. В значительно больших количествах, чем в зрелом молоке, в молозиве содержатся другие витамины, в частности, витамины B12, Е, С. Молозиво богато биологически активными полиненасыщенными жирными кислотами (линолевая, линоленовая, арахидоновая). Жир молозива состоит, в основном, из олеиновой кислоты (50%), которая, по сравнению с другими жирными кислотами, легче усваивается детьми первых лет жизни. Основные пищевые вещества молозива, несмотря на низкую активность пищеварительных ферментов новорожденного, как правило, легко гидролизуются в желудочно-кишечном тракте и хорошо усваиваются. Это связано с высоким содержанием в нем основных гидролитических ферментов: трипсина, триацилглицероллипазы, альфа - амилазы. Таким образом, потребление ребенком молозива в первые дни после рождения значительно увеличивает его жизнеспособность. III.2. Зрелое женское молоко Преимущества грудного вскармливания определяются не только количественными различиями содержания питательных веществ в женском 10 молоке. Большое значение имеют качественные, физико-химические, а также биологические особенности женского молока. III.2.1. Вода в женском молоке В грудном молоке 87-90% воды. Вот почему ребенку на грудном вскармливании не нужно дополнительное питье в первые 4-6 мес. жизни, даже в жарком климате. Если утолить его жажду водой, то он будет употреблять меньше грудного молока. III.2.2. Белки и аминокислоты грудного молока Примерно 25% всех азотистых веществ белкового характера в женском молоке не требуют глубокого расщепления в желудочно-кишечном тракте, поскольку находятся в виде низкомолекулярных соединений - аминокислот и пептидов. Среди аминокислот женского молока определенная часть имеет не гидролитическое происхождение, а содержится в нем в свободной форме. Например, в женском молоке значительна концентрация свободного таурина. Это можно расценивать как адаптивный механизм для удовлетворения высокой потребности новорожденного в этой аминокислоте, обеспечивающей рост и дифференцировку нервной системы. У большинства животных наблюдается активный синтез таурина с участием В6-зависимого фермента - декарбоксилазы цистеинсульфильной кислоты. У человека активность этого фермента крайне низка, поэтому синтез таурина резко ограничен, и он фактически должен быть отнесен к незаменимым сульфоаминокислотам. Таурин оказывается доминирующей свободной аминокислотой в клетках сетчатой оболочки глаза, нервной ткани, надпочечниках, эпифизе и гипофизе. Он стимулирует рост и дифференцировку тканей перечисленных органов, обеспечивает защиту клеточных мембран в них от повреждения, как активный мембраностабилизирующий агент и антиоксидант. С дефицитом его могут быть связаны повреждения и нарушения дифференцировки в ЦНС и сетчатой оболочке глаза, нарушения роста, снижение фагоцитарной функции нейтрофилов. Высокая концентрация таурина является важной специфической особенностью женского молока. Поэтому в настоящее время все смеси для искусственного вскармливания детей обогащают таурином. Среди фракций белков женского молока преобладают мелкодисперсные белки альбумины. Соотношение альбумин/казеиноген в женском молоке 3:2, в то 11 время как в коровьем молоке преобладают фракции казеиногена, и указанное соотношение составляет 1:4. Таким образом, женское молоко по качеству и структуре белка можно отнести к "альбуминовому", а коровье - к "казеиновому" молоку. Важнейшим белком молока является казеиноген - гетерогенный фосфогликопротеин, содержащий полный набор незаменимых для человека аминокислот. В молоке казеиноген присутствует в виде кальциевой соли, т.е. его частицы находятся в виде анионов (свободный казеиноген в форме электронейтральных молекул отличается малой растворимостью в воде). В казеиногене содержится много фосфосериновых остатков, способных связывать ионы Са2+. Поскольку и ионы Са2+ , и фосфат, и аминокислоты необходимы грудным детям, казеиноген представляет собой идеальный источник этих трех незаменимых питательных веществ. В желудочном соке грудных детей, а также в секрете четвертого желудочка телят и других молодых жвачных животных (т.н. сычуге), содержится весьма активный протеолитический фермент реннин (химозин или сычужный фермент). Он катализирует свертывание (створаживание), т.е. превращение растворимого казеиногена в нерастворимый казеин. Предполагается, что реннин превращает растворимый казеиноген в нерастворимый параказеин, кальциевая соль которого нерастворима, и он выпадает в виде творога. Наличие активного реннина в желудочном соке грудных детей имеет важное физиологическое значение, поскольку при свертывании молока резко замедляется продвижение выпавшего казеина по пищеварительному каналу и соответственно увеличивается время действия протеиназ на казеин. При изучении ферментативного гидролиза казеиногена пищеварительными протеиназами обнаружено, что уже в нативном состоянии он гидролизуется пепсином, трипсином и химотрипсином с максимальной скоростью. Предварительное воздействие на казеиноген ряда денатурирующих агентов нe приводит к возрастанию его атакуемости желудочно-кишечными протеиназами. Это свидетельствует о том, что нативная структура казеиногена хорошо подогнана к структуре активных центров пищеварительных протеиназ, что обеспечивает максимальную легкость его переваривания. Алиментарная специфичность казеиногена проявляется в период молочного вскармливания, когда, несмотря на еще не полностью сформировавшуюся пищеварительную систему новорожденного, наблюдается 12 очень высокая эффективность утилизации белков молока, достигающая 90% по сравнению с 25% у взрослого. Наряду с казеиногеном, в молоке имеется еще ряд специфических белков, в частности, лактальбумин и лактглобулин. Белки женского молока близки по аминокислотному составу к белкам сыворотки крови ребенка и утилизируются в организме ребенка практически полностью. III.2.3. Неметаболизируемые белки женского молока В последние годы выявляется тенденция к существенному пересмотру устоявшихся представлений об усвояемости белков женского молока. Так, если раньше все расчеты строились на положении о метаболизации всего белкового спектра женского молока, то сейчас считается нецелесообразным относить к метаболизируемым белкам такие, которые проходят через желудочно-кишечный тракт, не подвергаясь гидролизу, и почти полностью выводятся с калом. В первую очередь, это секреторный IgA, чрезвычайно устойчивый к протеолитическим ферментам и низким рН. Близкими свойствами устойчивости обладают лактоферрин и лизоцим. Суммарно эти 3 белка составляют значительную долю общего белка молозива и зрелого женского молока - до 3,0 г/л. На долю неметаболизируемых белков может приходиться до 25-30%. Эти данные могут в последующем привести к дополнительному пересмотру реальных величин потребления и потребности в белках для детей раннего возраста. III.2.4. Иммунологический статус грудного молока Грудное вскармливание, по сравнению с искусственным, обеспечивает высокий уровень иммунологической защиты. В женском молоке содержится большой комплекс специфических и неспецифических иммуноактивных растворимых веществ и клеточных компонентов. Комплекс растворимых компонентов включает иммуноглобулины классов А, М, Е, G, D, причем ведущая роль здесь принадлежит секреторному иммуноглобулину А. Кроме того, к этой группе относится система комплемента, представленная в основном С3комплементом, и обладающая иммунорегуляторным действием. Лизоцим расщепляет полисахаридные комплексы бактериальной оболочки и стабилизирует нормальную микрофлору кишечника. Лактоферрин конкурирует с бактериальной флорой кишечника за использование ионов железа и воздействует на Т-лимфоциты. Важным защитным компонентом молока является 13 лактопероксидаза. оказывающая бактерицидное действие в отношении стрептококков и кишечной палочки. Бифидогенный фактор способствует росту и размножению бифидобактерий в кишечнике новорожденных и задерживает рост патогенной флоры. Антистафилококковый фактор ингибирует стафилококковую инфекцию и обуславливает более легкое течение септических процессов у вскармливаемых грудью детей. Клеточные компоненты женского молока - макрофаги, Т- и В-лимфоциты, лазматические клетки, нейтрофилы обеспечивают не только фагоцитоз микробов и вирусов, но и синтез лизоцима, интерферона, иммуноглобулина А и лактоферрина. Самая высокая концентрация веществ, обеспечивающих иммунологическую защиту, наблюдается в молозиве, что имеет существенное значение, так как в первые часы жизни происходит бактериальное обсеменение слизистых оболочек органов дыхания и пищеварения. Интересен тот факт, что молочная железа матери местно продуцирует иммуноглобулины. III.2.5. Ферменты женского молока В настоящее время известно свыше 20 ферментов, содержащихся в женском молоке; наиболее важными из них являются гидролитические. Ферменты женского молока осуществляют, так называемое, аутолитическое пищеварение, т.е. расщепление пищевых веществ, содержащихся в молоке: белков, жиров, углеводов. Протеазы и липазы грудного молока принимают участие в гидролизе белков и жиров в желудке ребенка, причем расщепление липазой жира женского молока способствует появлению активной кислотности желудочного сока и улучшению процессов пищеварения. Процессы аутолитического пищеварения, особенно расщепление жира липазой молока, имеют большое значение для детей первых месяцев жизни, так как активность ферментов пищеварительных желез детей на ранних этапах онтогенеза значительно снижена. Липаза женского молока, наряду с весьма существенным участием в процессах усвоения пищевого жира, оказывает губительное действие на лямблии, патогенные амебы и трихомонады. Амилаза женского молока имеет активность в 10-60 раз выше, чем амилаза сыворотки крови. Благодаря этому ферменту, дети, получающие материнское молоко, практически в любом периоде раннего возраста могут усваивать какое-то количество крахмала. Ферменты женского молока совершенно видоспецифичны и, соответственно, не могут 14 быть представлены ни в каких «заменителях» его на основе коровьего молока или растительных продуктов. III.2.6. О гормональном статусе грудного молока Гормоны матери предохраняют новорожденного от повышенной нагрузки на гипоталамо-гипофизарно-тиреоидную систему, вплоть до момента ее полного созревания. Поскольку эндокринная система новорожденного не в состоянии восполнить тот приток гормонов, который имел место в последние дни внутриутробной жизни, этот недостаток в первые дни жизни ребенка покрывается именно за счет гормонов материнского молока. Начиная с поздних сроков беременности, и во время всего периода лактации в тканях молочной железы происходит синтез гормонально-активных веществ, подобно тому, как это имеет место в плаценте во время беременности. Считается, что в этом раннем периоде особенно сказывается потребность в гормонах с анаболической активностью (эстрогене, пролактине), обусловленная чрезвычайно высоким потреблением необходимого для роста белка. Особенности желудочно-кишечного тракта ребенка, в частности, абсорбция в кишечнике в раннем периоде, способствует повышенному поступлению в организм новорожденного гормонов. Количество пролактина в молоке в течение всего околородового периода в 4-8 раз превышает таковое в плазме крови. Вслед за повышением в первые две недели уровней эстрогенов, тироксина и трийодтиронина в молоке здоровых женщин лактации отмечается снижение уровня тироксина через полтора месяца после родов. В женском молоке содержатся также простагландины Е, F, Flα Уровни гормонов в плазме крови и в молоке не всегда параллельны друг другу. Чаще всего гормональные вещества находятся в молоке в значительно более высоких концентрациях, чем в плазме крови материнского opганизма. III.2.7. Углеводы женского молока Углеводы женского молока представлены, в основном (90%), лактозой. В женском молоке содержится β-лактоза, которая расщепляется медленнее αлактозы коровьего молока. Поэтому при грудном вскармливании часть нерасщепленной β-лактозы поступает в толстую кишку, где она подвергается 15 расщеплению бактериями. Благодаря этому, в толстой кишке развивается нормальная микрофлора. При раннем прикорме коровьим молоком лактоза в толстую кишку не проступает, что может быть причиной дизбактериоза у детей. В женском молоке присутствуют олигоаминосахариды (бифидусфактор), стимулирующие, наряду с β-лактозой, рост бифидобактерий. Бифидобактерии составляют 80-90% нормальной кишечной флоры детей в период молочного вскармливания. Они подавляют развитие болезнетворных микробов, в частности, патогенной кишечной палочки. Активность бифидофактора женского молока в 40 раз выше коровьего. Чрезвычайно важна роль β-лактозы как поставщика глюкозы и галактозы, необходимых для синтеза группоспецифических полисахаридов, цереброзидов - компонентов миелиновых оболочек нервов, протеогликанов соединительной ткани и т.д. При недостатке βлактозы, вместо галактоцереброзидов,формируются глюкоцереброзиды, что нельзя считать безразличным для функции нервной системы. Кроме того, галактоза необходима для формирования мукополисахаридов роговой оболочки глаза, и ее замена на другие моносахара также может сопровождаться структурными нарушениями. III.2.8. Липиды грудного молока Во внутриутробном периоде поставщиком энергии для роста являются, главным образом, углеводы. Трансплацентарная передача триглицеридов была ограничена. Прекращение пуповинного питания, стресс, сопряженный с родовым актом, голодание в первые часы жизни вызывают возникновение новых адаптивных реакций, включающих в себя освобождение глюкагона, снижение секреции инсулина, выброс значительного количества катехоламинов, приводящие к липолизу и гликогенолизу с подавлением синтеза гликогена. Начиная с этого периода, и во всей последующей жизни ребенка, именно неэстерифицированные жирные кислоты играют ведущую роль в энергетическом обмене. Наибольшую часть липидов грудного молока составляют триглицериды 98%, остальная доля приходится на холестерин, фосфолипиды и свободные жирные кислоты. Содержание жира в женском молоке незначительно увеличивается в течение периода лактации: с 3,2% в молозиве, больше в переходном (3,7%) и зрелом молоке (3,5%) (см табл.1). 16 Для ребенка первых недель и месяцев жизни процессы эндогенного липогенеза имеют особое значение, так как в этом периоде липиды несут, прежде всего, пластическую функцию, а не только энергетическую. К пластическим процессам, которые идут с использованием липидов, относятся рост и дифференцировка клеток центральной и периферической нервных систем, формирование клеточных и митохондриальных мембран, поверхностноактивных веществ легочной ткани, стероидных гормонов, желчных кислот и др. Метаболизм холестерина у новорожденных имеет свои особенности. Содержание холестерина в грудном молоке мало зависит от питания матери. Сразу после рождения содержание холестерина в сыворотке крови относительно низкое, но уже с первых суток обнаруживается тенденция к росту. Уровень холестерина в первые недели иногда столь высок, что у некоторых детей этого возраста обнаруживаются атеросклеротические бляшки. Источником высокого содержания холестерина в какой-то степени является холестерин, полученный ребенком трансплацентарно в родах и, главным образом, холестерин, синтезируемый эндогенно ребенком, находящимся на естественном вскармливании. Высказывается предположение о роли транзиторной гиперхолестеринемии в периоде новорожденности для становления ферментных систем метаболизма холестерина. Активность последних, предположительно, гарантирует меньший риск атеросклеротических изменений в зрелом возрасте. В процессе лактации происходит постепенное увеличение доли полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), пропорционально приросту общего количества липидов, особенно, за счет линолевой кислоты - родоначального соединения для омега-6-жирных кислот. Эти жирные кислоты являются эссенциально необходимыми функциональными компонентами фосфолипидов головного мозга и фоторецепторов сетчатой оболочки глаз. С их уровнем связывают функции хемотаксиса нейтрофилов, агрегацию тромбоцитов, стабильность мембран эритроцитов и клеток паренхиматозных органов. Стабильное диетическое обеспечение жирными кислотами этой группы обеспечивает устойчивость к возрастным сосудистым заболеваниям и коррелирует с длительностью жизни экспериментальных животных. В женском молоке жирные кислоты ω-3 (омега-3) и ω -6 обнаружены в виде докозогексаеновой (22:6 ω), эйкозапентаеновой (20:5 ω), а также линоленовой (18:2 ω) и архидоновой (20:4 ω) кислот. Смеси, основанные на 17 коровьем молоке, не содержат жирных кислот такой структуры, и только сейчас ставится вопрос об их введении в адаптированные смеси, предназначенные, прежде всего, для вскармливания недоношенных детей. Имеются уже сотни экспериментальных исследований, подтверждающих важность обеспеченности омега-жирными кислотами для полноценного внутриутробного развития и в периоде постнатального роста. Дефицит ПНЖК проявляется снижением остроты зрения и показателей интеллекта. Наиболее важным источником омега-6 и омега-3-жирных кислот является женское молоко. В жирах женского молока идентифицировано более 150 жирных кислот. Среди них линолевая кислота занимает от 8 до 30%. Содержание линолевой кислоты растет вместе с количеством полиненасыщенных жирных кислот в рационе матери. Таблица 2. Содержание полиненасыщенных жирных кислот в растительных и животных жирах (г на 100 г) Продукты Всего Линолевая Линоленова я Растительные масла: Арахисовое Горчичное Кокосовое Конопляное Кукурузное Оливковое Подсолнечное Соевое Хлопковое 33,30 23,40 1,70 70,60 57,60 12,10 59,80 61,20 50,80 33,30 17,80 1,70 52,70 57,00 12,00 59,80 50,90 50,80 Следы 5,60 0 17,60 0,60 Следы 0 10,30 Следы 0,91 0,84 0,07 Жир говяжий 3,20 2,50 0.60 Жир свиной 10,60 9,40 0,70 Масло сливочное При грудном вскармливании, кроме неоптимальности рациона матери, 18 недостаточное обеспечение эссенциальными омега-жирными кислотами также может возникать в случае нарушений всасывания жира в связи с заболеваниями гепато-билиарной системы, нарушений метаболизма липидов, как это наблюдается, например, при сахарном диабете беременной и кормящей женщины. Во многих из этих случаев коррекция рациона беременных по омегажирным кислотам оказывается весьма успешной для обеспечения полноценного питания плода. Тем не менее, даже после 8-9 мес. лактации и в относительно небольшом объеме материнского молока, ребенок может получить все необходимое ему количество как арахидоновой, так и докозогексаеновой кислот. Других источников для этих эссенциальных нутриентов в питании ребенка просто нет. Отсюда целесообразность максимального продления частичного грудного вскармливания уже на фоне введения прикормов. Основной прирост содержания липидов в ткани головного мозга происходит в раннем постнатальном периоде. Последние недели внутриутробного питания являются критическим периодом в жировом обеспечении плода. Уже сразу после рождения отмечается интенсивное нарастание содержания общих липидов, липопротеинов, фосфолипидов и холестерина в сыворотке крови. Особенно интенсивно оно происходит в течение 1-ого месяца постнатальной жизни и имеет самую непосредственную связь со вскармливанием ребенка. Таким образом, и эти данные иллюстрируют собой критичность жирового питания и обмена веществ в периоде новорожденности, состояние жирового «голодания» и интенсивного жирового «насыщения» ребенка в первые недели жизни. Нарушения жирового питания или обмена в этом периоде может иметь не только непосредственные, но и отдаленные значимые последствия, так как пластическая функция липидов в более старшем возрасте уже теряет значение. III.2.9. Витамины женского молока Молоко здоровых матерей, получающих рациональное питание, содержит достаточно витаминов для растущего организма. Причем, с увеличением поступления витаминов (А, В, С) с пищей повышается их содержание в молоке матери. Содержание жирорастворимых витаминов молока с увеличением срока лактации может снижаться, но, в целом, их концентрации достаточно стабильны, что определяется связью с жировыми депо. Уровни витаминов водорастворимой группы гораздо более вариабельны, находясь в очень тесной зависимости от 19 рациона питания. Витамин А женского молока представлен преимущественно ретинолом и, в меньшей степени, β-каротинами. Как правило, дети на грудном вскармливании хорошо защищены от возникновения гиповитаминоза вследствие наличия депо витамина в печени. При преждевременных родах и маловесности депонирование может быть недостаточным. При незрелости и заболеваниях кишечника усвоение витамина А существенно снижается, несмотря на достаточность его поступления с молоком. Молозиво в 2-10 раз богаче ретинолом, чем зрелое женское молоко. Витамин Д в женском молоке представлен очень низкой концентрацией. Это определяется особыми механизмами гомеостаза Са2+ в периоде грудного вскармливания. Действительно, дети, рожденные в срок и получающие материнское молоко в достаточном количестве, относительно редко имеют низкие концентрации производных витамина Д в крови, и возникающие у них рахитические признаки не связаны с обеспеченностью витамином Д. Уровень жирорастворимого витамина Д в женском молоке низок, однако в нем содержится его водорастворимый конъюгат с сульфатом, обладающий антирахитическим действием, чем и объясняется относительная редкость рахита при естественном вскармливании. Однако в случаях плохого питания кормящих матерей, вероятность гиповитаминоза существенно возрастает. Проведение коррекции через мать способствует увеличению концентрации витамина в молоке в 20-40 раз. Мощным фактором профилактики и лечения гиповитаминоза Д является регулярность прогулок с ребенком в солнечные дни или ультрафиолетовое облучение матери. Риск гиповитаминоза Д и рахита увеличивается у детей с темным цветом кожи, у детей, живущих в подвальных помещениях, а также детей матерей - приверженок строгого вегетарианства в питании. Многие медицинские школы рекомендуют гарантийную защиту детей от гиповитаминоза Д лекарственным путем – введением препаратов витамина либо внутримышечно с созданием депо, либо применением ребенку ежедневно витамина Д в масляном растворе. Витамин Е достигает относительно высоких концентраций в молозиве, которое в 3 раза богаче витамином Е, чем зрелое женское молоко. В зрелом молоке его содержание невелико. Дефицитное состояние у маловесных недоношенных детей проявляется гемолитической анемией. Витамин К присутствует в очень низких концентрациях. Основным путем 20 обеспечения ребенка этим витамином является бактериальный синтез витамина после завершения бактериальной колонизации кишечника. Для этого необходимо несколько дней, т.е. срока, в течение которого складывается продукция достаточного количества молока. В первые же дни жизни недостаточность витамина К может быть причиной сниженного синтеза витамин К - зависимых факторов свертывающей системы крови. Это создает повышенный риск геморрагической болезни новорожденных. Водорастворимые витамины – аскорбиновая (С) и никотиновая (РР) кислоты, рибофлавин (В2), тиамин (В1), пиридоксин (В6), фолиевая кислота (В9) и витамин В12 содержатся в женском молоке пропорционально их поступлению в пищевой рацион кормящей матери. При удовлетворительном питании кормящей женщины преимущественно натуральными продуктами особенного риска обеспеченности витаминами для ребенка не существует. Средние концентрации тиамина, рибофлавина, витамина В6, никотиновой и пантотеновой кислот, биотина, фолиевой кислоты прогрессивно возрастают с увеличением срока лактации. Концентрация витамина В12 снижается. Из группы водорастворимых витаминов особенно важен для развития растущего организма витамин С, содержание которого в женском молоке зависит от рациона матери и колеблется в пределах от 0 до 112 мг/л. Некоторую критичность обеспечения относят к витамину В6, (пиридоксину). Это может создавать риск для раннего периода постнатального развития центральной нервной системы. Особенно велик этот риск и описаны клинические проявления гиповитаминоза B6 у детей матерей - вегетарианок. Дети у них страдают выраженной анемией и судорожным синдромом. III.2.10. Минеральные соли, микро- и макроэлементы грудного молока Особенно высокие концентрации минеральных солей свойственны молозиву, но и они существенно ниже, чем в коровьем молоке. Концентрации практически всех солей быстро снижаются в первые дни и, относительно медленно, в течение остального срока лактации (исключение составляет магний). При определении потребности кормящих матерей в микроэлементах была показана необходимость полуторакратного увеличения поступления их с пищей. Известен, однако, тот факт, что даже при голодании и уменьшении объема секретируемого молока качественный состав его длительное время поддерживается на должном уровне за счет резервов 21 материнского организма. Для некоторых биоэлементов влияние диеты матери на содержание их в молоке доказано. Так, концентрация кальция в молоке плохо питающихся женщин имеет тенденцию к снижению. В молоке европейских матерей, получающих богатую железом пищу, содержание лактоферрина (а следовательно, и железа) значительно выше. В первые дни и недели лактации, при переходе молозива в зрелое молоко происходит резкое падение содержания биоэлементов. Высокая концентрация микроэлементов в молозиве матери имеет важное значение и является одним из факторов, помогающих организму новорожденного быстрее приспособиться к внеутробным условиям жизни. Все компоненты женского молока содержатся в количестве, адекватном потребностям ребенка и в наиболее усвояемом виде. Содержание кальция в женском молоке также относительно низкое (20-34 мг/100 мл), однако, всасывается в кишечнике почти 70%, в то время как всасывание кальция из коровьего молока около 25%. Определяющим величину всасывания является соотношение концентраций кальция и фосфора - около 2:1. Несмотря на более низкое содержание кальция в женском молоке, по сравнению с коровьим, потребность в нем ребенка первых месяцев жизни удовлетворяется полностью. Причем, кальций доступен на 80-90%. Кроме того, лактоза женского молока стимулирует абсорбцию кальция в кишечнике и его задержку в организме. Железа в грудном молоке очень мало (всего 0,5-1,0 мг на литр), однако, на грудном вскармливании недостаточность железа возникает очень редко. Этому способствуют, с одной стороны, достаточно солидные запасы депонированного железа, а с другой – очень высокая усвояемость железа грудного молока, определяемая высокими концентрациями лактозы и аскорбиновой кислоты. Показано, что дети, вскармливаемые грудью, не нуждаются в дополнительном потреблении железа более полугода. Железо из материнского молока усваивается на 50- 70%, а из коровьего лишь на 10-30%. Причем высокая концентрация лактоферрина в первом случае определяет это различие. Ассимиляция железа зависит от количества меди и цинка, поступающих с пищей. Оба этих элемента в довольно высоких концентрациях содержатся в женском молоке. Попытки использования железистых добавок имеют риск, связанный с насыщением лактоферрина и снижением противоинфекционной резистентности. 22 Содержание цинка в грудном молоке прогрессивно снижается, в зрелом молоке концентрация почти в 8 раз ниже, чем в молозиве. Считается, что содержание цинка и потребность в нем строго пропорциональны скорости роста ребенка. Умеренная недостаточность цинка проявляется замедлением весовой кривой и дерматитом. Снижение в грудном молоке женщин концентрации макроэлементов (натрий, калий, кальций, магний, сера, хлор, фосфор) и микроэлементов (железо, медь, цинк, фосфор, кобальт), особенно с трех - четырех месяцев, вызывает необходимость поступления биоэлементов в организм в виде коррегирующих добавок. Содержание хрома в молоке остается стабильным в ходе лактации и составляет 0,4 мкг/мл. Влияние биогеохимической среды на микроэлементный состав молока подтверждается низкими концентрациями йода в грудном молоке жительниц горных районов. В женском молоке основная часть биоэлементов связана с сывороточными протеинами (например, железо с глобулином). В коровьем молоке содержание сывороточных белков меньше, поэтому соответственно меньше ионов металлов приходится на эту фракцию. Значительное количество железа, как в коровьем, так и в женском молоке, находится в липидной фракции, будучи главным образом связанным с наружной жировой мембраной. Подобное распределение элементов по фракциям молока объясняет разницу в их биодоступности для детей, естественно и искусственно вскармливаемых (см. табл. 1). Кроме того, нарастание концентрации железа, цинка, фтора в молоке женщин, кормящих больных детей (с внутриутробно возникшими болезнями: перинатальной энцефалопатией, гемолитической болезнью новорожденных, локальными формами гнойно-воспалительных заболеваний), можно рассматривать как компенсаторную реакцию беременной на развитие патологии плода. Так, например чем больше калия в молоке матери, тем раньше ребенок начинает самостоятельно сидеть и ходить. Максимально содержание железа у практически здоровых женщин, благополучных в социальном и медицинском смысле, и чем выше содержание железа в молоке, тем больше вероятность раннего развития речи у ребенка. Чем больше магния и кальция в молоке матери, тем меньшая вероятность развития аллергических реакций и заболеваний у ее грудного ребенка. Установлено, что потребление всех солей из женского молока при грудном вскармливании ниже, чем во многих рекомендованных 23 стандартах потребления. Вместе с тем, следует помнить, что рекомендуемые нормативы потребления рассчитаны на применение широко распространенных продуктов питания со свойственными им низкими показателями биодоступности и усвояемости солевых компонентов. При грудном вскармливании солевая недостаточность ребенку не угрожает, и клинически выраженные дефицитные состояния наблюдаются крайне редко. IV. Смешанное и искусственное вскармливание При недостатке грудного молока не следует ограничивать питание ребенка только естественной пищей при наличии к этому объективных показаний. Известно, что своевременное назначение рационального смешанного, а при необходимости и искусственного, питания предупреждает развитие гипотрофии. IV.1. Сравнительная ценность женского и коровьего молока Вопрос о сравнительной ценности женского и коровьего молока имеет практическое значение, поскольку при искусственном вскармливании женское молоко вынужденно заменяют его суррогатом на основе коровьего молока. Сравнивая состав женского и коровьего молока, можно видеть, что в отношении всех основных питательных веществ (белков, липидов, лактозы) имеется существенная разница. В коровьем молоке белков примерно в 1,5 - 2,0 раза, а солей - в 2,5 раза - больше, чем в женском, лактозы же в нем - почти в 1,5 раза меньше. Вот почему при замене женского молока коровьим весьма важно, при возможности, приблизить состав искусственной смеси коровьего молока к составу женского молока. Этого, до некоторой степени, удается достичь разбавлением коровьего молока водой в 2-3 раза. Одновременно к такому разбавленному коровьему молоку следует добавить некоторое количество пищевого сахара (сахарозы), а для восполнения потерь жиров за счет его разбавления - сливок. В результате этого, состав полученной смеси относительно приближается к составу женского молока. IV.2. Молочные смеси Приближение состава коровьего молока к женскому заключается в снижении концентрации белка и некоторых солей, а также в выравнивании аминокислотного, жирно-кислотного, витаминного и минерального составов, 24 равно как и во введении компонентов, стимулирующих развитие бифидогенной флоры кишечника. Благодаря специальной обработке молочной основы (гомогенизации, вакуумной сушке, распылению), добавлению исключительно питательных добавок (рафинированного растительного масла, сливок, витаминов А, Д, Е, С, РР, B6, глицерофосфата железа, декстрин-мальтозы и лимоннокислых солей калия и натрия, муки). Такие смеси хорошо усваиваются даже новорожденными и недоношенными детьми. Введение лимоннокислых солей калия и натрия вызывает осаждение кальция (лимоннокислая соль кальция плохо растворима в воде). Это способствует образованию нежного рыхлого сгустка казеина в процессе свертывания смеси в желудке ребенка. Добавление в смесь витаминов, железа обеспечивает физиологическую потребность грудного ребенка в этих жизненно важных веществах. Витамин В6 увеличивает использование организмом ребенка глутаминовой кислоты, метионина и других незаменимых аминокислот, особенно важных для растущего организма. Наряду с приближением содержания жира в смесях к женскому молоку, добавление растительного масла (25% общего количества жира) устраняет дефицит полиненасыщенных жирных кислот в коровьем молоке и способствует лучшему усвоению белка. Обогащение смеси декстрин-мальтозой создает благоприятную среду для бифидобактерий. IV.3. Кисломолочные смеси Вторую группу продуктов для вскармливания грудных детей составляют кисломолочные смеси. Кисломолочные смеси имеют ряд преимуществ перед нативными (сладкими) смесями. В них белок находится в створоженном состоянии. Молочнокислые бактерии вызывают активный протеолиз казеина с накоплением, главным образом, аминокислот и пептидов, причем молочнокислые палочки протеолитически более активны, чем кокки. Оптимум действия протеаз молочнокислых бактерий лежит при рН 5,0-7,0. Больше накапливается глутаминовой кислоты, треонина, меньше валина, серина, глицина. Наибольшей протеолитической активностью (т.е. способностью расщеплять казеин) обладает комплекс молочнокислых бактерий, нежели отдельные их штаммы. Кисломолочные смеси выходят из желудка медленнее и более равномерно, 25 чем пресное молоко. Накапливающаяся при створаживании молочная кислота способствует повышению секреторной деятельности желудочнокишечного факта. Поэтому кисломолочные смеси легче перевариваются. Легкость усвоения кисломолочных смесей также объясняется уменьшением в них сахаров при бактериальной ферментации. Поэтому некоторые малыши, имеющие не резко выраженную латентную лактазную недостаточность, их усваивают лучше, чем сладкие смеси. В то же время, их осмолярность возрастает, что может у других детей вызывать нарушение резорбции в просвете тонкого кишечника и учащение стула. В кисломолочных продуктах значительно изменяется количественное соотношение витаминов. Например, содержание витаминов В1 и В2 в таких продуктах, по сравнению с исходным в молоке, заметно увеличивается. Возрастает и содержание витамина С. В то же время, количество никотиновой кислоты и витамина Е уменьшается (потеря никотиновой кислоты составляет при изготовлении кефира 73%, витамина Е - 13%). Наряду с некоторыми преимуществами кисломолочных смесей перед сладкими, выявилось также их побочное действие. При вскармливании кисломолочными смесями (кефир и его смеси) отмечается повышенная экскреция с мочой аммиака, повышенное выведение солей (нередко отрицательный баланс кальция), что указывает на перенапряженность обменных реакций. Кроме того, с кисломолочными продуктами в организм вводится большое количество кислых радикалов, нейтрализация которых у детей раннего возраста затруднена. Поэтому целесообразно назначать адаптированные кисломолочные смеси. До недавнего времени для вскармливания детей в первый год жизни из кислых продуктов применялись лишь кефир и смеси, приготовленные из него разведением рисовым отваром, и ацидофильное молоко. В отличие от искусственно подкисленных смесей (молочной, лимонной или соляной кислотами), благотворное действие естественных кисломолочных продуктов объясняется нормализацией микрофлоры кишечника. Кисломолочные продукты используются для подавления гнилостной микрофлоры кишечника, причем антибактериальную активность по отношению к кишечной палочке и стафилококку чаще проявляют комбинации молочнокислых бактерий. Наибольшей антибиотической активностью обладают кисломолочные продукты, приготовленные из сырого молока; несколько меньшей – после кипячения, еще меньшей - после пастеризации. 26 Введение специальных штаммов молочных бактерий, из которых состоит закваска, оказывает благотворное действие на кишечную флору (устраняет дисбактериоз, способствует повышению резистентности кишечной стенки к патогенной микрофлоре). Однако следует отметить, что все смеси этого типа являются неполноценными. В них снижено содержание жира, витаминов, отдельных аминокислот. Названные искусственные смеси не удовлетворяют потребностям ребенка в некоторых веществах, поэтому могут использоваться в исключительных случаях и при условии соответствующей коррекции. IV.4. Безмолочные смеси При искусственном вскармливании ребенок может проявлять аллергические реакции на ряд продуктов. Частота их увеличивается при замене материнской пищи смесями, приготовленными из коровьего молока. Аллергия различной степени, вплоть до анафилаксии, возможна при употреблении изолированных фракций коровьего молока (казеина, β-лактоальбумина, лактоальбумина). Вот почему важное значение имеют безмолочные искусственные смеси на основе соевого, миндального и дрожжевого молочка. Диетологи продолжают постоянный поиск путей дальнейшей адаптации искусственных молочных смесей на основе доступного молока животных к потребностям грудного ребенка и возможностям его пищеварительной системы. Целью работ в этом направлении является максимальное приближение состава смеси к женскому молоку. Однако с древнейших времен и до наших дней лучшей пищей грудного ребенка было и остается материнское молоко уникальный по составу, приготовленный самой природой, идеально соответствующий потребностям малыша продукт. IV.5. Эффективность питания ребенка Эффективность питания ребенка оценивается по ряду клинических параметров, из которых наиболее объективны клинико-физиологические показатели: общий статус ребенка, увеличение роста и веса тела, уровень нервно-психического развития, заболеваемость, а также и некоторые лабораторные данные. Для оценки реакции ребенка на характер его вскармливания используют и копрологические данные. Так, обнаружение в кале мышечных волокон, большого количества непереваренной клетчатки, крахмала 27 и нейтрального жира, а также снижение аппетита, срыгивание, диспепсические расстройства и другие признаки прямо говорят о неправильном питании. Необходимо учитывать также и результаты исследования функции выделительной системы. Так, повышение содержания в моче солей, продуктов азотистого обмена, высокий уровень осмолярности свидетельствуют об увеличении нагрузки на почки ребенка в результате избыточного содержания в рационе минеральных солей и азота. Существенной особенностью аминокислотного и белкового обмена у новорожденных является неспособность к эндогенному образованию ряда аминокислот, из-за чего перечень незаменимых аминокислот для них оказывается дополненным еще тремя - гистидином, тирозином и цистином. Это в значительной мере повышает требования к аминокислотной ценности белков пищи. Критичным для новорожденных является не только недостаток аминокислот, но и их избыточность в питании. Так, повышение концентрации фенилаланина или тирозина, связанное с их избыточным поступлением, нарушением элиминации или метаболизма, может иметь отрицательное последствие для формирования и функционального развития ЦНС при достаточной продолжительности гипераминоацидемии. Наиболее высокий уровень утилизации азота пищи отмечается именно в первые недели и месяцы жизни, когда интенсивность анаболических процессов и прирост массы тела достигают наибольших величин. Максимальное усвоение азота в этом возрасте отмечается при потреблении более 1,5-2,0 г/кг массы тела/сут. О неадекватном питании ребенка, особенно первых месяцев жизни, может свидетельствовать также наличие у него рахита, проявление гиповитаминозов и аллергических реакций. Таким образом, исследования состава и свойств грудного молока, проведенные у нас за последние годы, с новых позиций освещают вопросы объема и продолжительности лактации, влияние на эти показатели некоторых медицинских и социальных условий жизни. Эти исследования позволяют поновому подойти к организации медицинской помощи беременной женщине, подготовке ее к процессу кормления, и все это послужит основанием для разработки новых методов профилактики всевозможных нарушений и увеличению числа детей, находящихся на естественном вскармливании до одного года. Особое внимание следует уделить изучению индивидуальных особенностей грудного молока и взаимозависимости его 28 состава от показателей метаболизма детского организма. Современный уровень знаний требует разработки индивидуального подхода к выбору продуктов коррекции естественного питания, а также времени их введения для каждого грудного ребенка. Это же относится и к переводу детей на искусственное вскармливание и к промышленному производству молочных смесей для детского питания. IV.6. Психологические преимущества грудного вскармливания - Тесная эмоциональная связь с матерью, которая сохранятся долгие годы; - кормление грудью вызывает эмоциональное удовлетворение матери, гордость за выполнение своего долга перед малышом; - ребенок, который кормится грудью по требованию, меньше плачет. У него реже болит живот, лучше стул. Ночью малыш лучше спит. Уменьшение частоты и тяжести кишечных колик у детей на грудном вскармливании связаны с более быстрым становлением микробиоценоза, созреванием ферментов желудочно-кишечного тракта, формированием правильной перистальтики на фоне спокойного длительного сосания. IV.7. Материнское молоко для вскармливания недоношенных Материнское молоко является предпочтительным продуктом для вскармливания недоношенных новорожденных потому, что оно уникально по своему составу, лучше усваивается, иммунологически совместимо и содержит гормоны, ферменты и факторы роста. Исследования показали, что молоко женщин, родивших преждевременно, имеет более высокую калорийность, повышенное содержание белка, натрия, хлоридов и более низкую концентрацию лактозы, чем молоко женщин, родивших детей в срок. Эти различия по составу, которые сохраняются в первый месяц лактации, принимаются во внимание как преимущество для недоношенного новорожденного (см. табл.3). IV. 8. Лечебные смеси Лечебные смеси на основе гидролизата белка. При пищевой аллергии применяются смеси с высокой степенью гидролиза белка. Большая часть таких смесей имеет сывороточный субстрат гидролиза. Лечебные смеси для вскармливания недоношенных детей содержат повышенную концентрацию белка, сниженное содержание лактозы, смесь среднецепочечных триглицеридов и повышенную концентрацию минералов, 29 витаминов и микроэлементов. Белок – 1,9-2,2 г/100мл. В жировой составляющей уменьшено количество животных жиров, а в некоторых они исключены. В обязательном порядке в этих смесях присутствуют линолевая, альфалиноленовая кислоты. Смеси с нуклеотидными добавками для вскармливания детей способствуют формированию естественного микробиоценоза, предоставляют необходимую энергию для регенеративных процессов в кишечнике, влияют на созревание и нормализацию функционирования гепатоцитов. Таблица 3. Концентрации основных веществ в молоке женщин, родивших преждевременно. Состав (на 100ккал) Вода (мл) Энергия (ккал) Белок (г) Углеводы (г) Жиры (г) Натрий (мэкв) Хлор (мэкв) Калий (мэкв) Кальций (мг) Фосфор (мг) Магний (мг) Железо (мг) Вит А (ЕД) Вит Д (ЕД) Вит Е (ЕД) Вит К (ЕД) Вит С (ЕД) Вит В1 (ЕД) Вит В6(ЕД) Вит В12 (ЕД) Фолат (мкг) Биотин (мкг) Цинк (мкг) Йод (мкг) Содержание 136 420 2,4 11 5,3 1,9 2,2 2,1 38 2.2 5 0,14 72 12 0,6 3 6,7 0,01 0,009 0,03 5 0,8 560 27 30 V. Алиментарная патология, связанная с употреблением молока Алиментарный фактор имеет большое значение в развитии многих заболеваний у детей, особенно в генезе расстройств роста, питания и пищеварения в раннем возрасте. Среди патологических состояний, непосредственно связанных с питанием у детей первого года жизни, существенное место занимают такие, как: непереносимость лактозы, непереносимость молока и галактоземия. V.1. Непереносимость лактозы Непереносимость лактозы - наследственная болезнь, при которой имеют место нарушения переваривания и всасывания лактозы материнского или коровьего молока, вызванные дефицитом фермента лактазы. Оно проявляется в первые недели жизни ребенка рвотой, поносом, метеоризмом с развитием обезвоживания и гипотрофии. У человека, как и у животных, в обмене веществ участвуют лишь моносахариды, в основном, глюкоза, фруктоза и галактоза. Пища содержит дисахариды: сахарозу (свекловичный или тростниковый сахар) и лактозу (молочный сахар). При попадании непосредственно в кровь дисахариды вызывают серьезные нарушения обмена и в неизменном виде выводятся из организма с мочой. Однако в норме такого не происходит, так как в кишечнике есть специальные ферменты сахараза и лактаза, первый из которых расщепляет сахарозу на моносахариды - глюкозу и фруктозу, а второй - лактозу на глюкозу и галактозу. Сахараза синтезируется и присутствует в слизистой оболочке кишечника человека на протяжении всей его жизни, а фермент лактаза в большей степени, вырабатывается в период грудного вскармливания. Подавляющее большинство людей могут пить молоко млекопитающих и усваивать лактозу от рождения и до смерти (жители стран северной и южной Америки, севера Европы и некоторые африканские племена.) Хотя и редко, но встречается генотип, при котором лактаза не вырабатывается совсем. Кишечник больных детей не обладает достаточной барьерной функцией, а поэтому нерасщепленная лактоза всасывается и попадает в кровь. Она вызывает отравление, а при выделении через почки приводит к их заболеванию. Поэтому – детей с такой патологией с рождения кормят специальным лекарственным молоком, точнее говоря, 31 адаптированными молочными смесями, лишенными лактозы. V.2. Аллергические реакции на компоненты молока Продукты питания, в том числе и молоко, содержащие самые разнообразные чужеродные для организма белковые и другие соединения, подвергаются в ЖКТ воздействию пищеварительных ферментов, которые расщепляют сложные химические соединения до более простых, и последние всасываются в лимфу и кровь. Однако оказалось, что определенное количество белковых молекул может проникать из кишечника в лимфу и в кровь в частично расщепленном или даже совершенно нерасщепленном виде. Существует мнение, что попадание в лимфу и в кровь человека и животных чужеродных молекул белка из кишечника биологически выгодно, так как это приводит к выработке соответствующих антител и усилению иммунитета к самым разным чужеродным белкам. Однако, как это часто бывает, такая биологическая выгода имеет и свои отрицательные стороны в виде возможности заболевания пищевой аллергией (так называемый диатез у детей). Аллергия - состояние извращенной реактивности организма по отношению к какому-либо антигену. При попадании в кровь человека чужеродных клеток или молекул - антигенов - против них образуются антитела. При вторичном поступлении в кровь антигена эти антитела реагируют с ним, обеспечивая, таким образом, его инактивацию. В этом заключается суть реакций выработки и проявления специфического иммунитета. Антигены, вызывающие аллергические реакции, получили название аллергенов. При аллергии организм отвечает на специфический аллерген чрезмерной реакцией, повреждающей его собственные клетки и ткани в результате отека и воспаления, спазма и расслабления гладкой мускулатуры, нарушений микроциркуляции и гемодинамики. Аллергию рассматривают как патологическое нарушение иммунитета. Антигены и аллергены могут попадать в кровь человека различными путями. Одним из таких путей, который, как оказалось, имеет очень важное значение, является пищеварительный тракт. Аллергические реакции, связанные с потреблением обычных пищевых продуктов (молока, яиц, рыбы, орехов, шоколада), наиболее часто встречаются у детей, характеризуются появлением сыпи, ангиоотеков, желудочно-кишечных нарушений, астматических приступов, анафилактического шока. 32 У новорожденных значительно более высокая проницаемость клеток слизистых оболочек (в частности, клеток плазматического эпителия ворсинок тонкого кишечника) для крупных молекул, что обуславливает транспорт материнских антител, находящихся в молозиве. Существование необычно высокой проницаемости энтероцитов для крупных пептидов и белков может служить основой для возникновения различных желудочно-кишечных аллергических реакций к белкам молока. Современная медицина в состоянии диагностировать и купировать различные аллергические реакции. Когда аллергические реакции вызываются какими-либо продуктами питания, то их следует безусловно исключить из ежедневного рациона. Если таковым продуктом является молоко, по сути единственный источник всех пищевых веществ для грудного ребенка, его заменяют соответствующими адаптированными молочными смесями, изготовленными на основе белков растительного происхождения. V.3. Галактоземия Галактоземия является редким наследственным заболеванием и встречается примерно у тридцати новорожденных на один миллион. У больных галактоземией, вследствие генетической аномалии, отсутствует фермент гексозо-1-фосфат-уридилтрансфераза. В результате этого галактоза не превращается в продукты обмена глюкозы, а накапливается в крови и выводится с мочой (галактозурия). Это не единственное проявление болезни. Спустя несколько дней или недель после рождения у ребенка с указанным наследственным дефектом отмечаются тяжелые расстройства со стороны желудочно-кишечного тракта, и, вследствие поражения печени, может быстро наступить смерть. Характерные симптомы при этом: увеличение печени и желтуха. У выживших больных формируются катаракты (помутнение хрусталика), происходит задержка умственного развития и отставание в росте, в эритроцитах увеличивается концентрация галактозо-1-фосфата. Определяющим диагностическим критерием служит отсутствие в эритроцитах активности галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы. Токсическое влияние на печень, железы и мозг оказывает, прежде всего, гексозо-1-фосфат. Галактоза и ее фосфорный эфир могут оказывать повреждающее действие либо непосредственно, либо превращаясь в токсические производные, например, в шестиатомный спирт галактит - продукт 33 восстановления галактозы. Он накапливается в хрусталике и существенно повышает осмотическое давление с последующим разрушением фибриллярных белковых структур в хрусталике глаза и образованием плотных фиброзных агрегатов. Все это ведет к потере хрусталиком его исходной прозрачности, помутнению (образование катаракты). Кроме того, аккумуляция в хрусталике галактозо-1-фосфата ингибирует гликолиз - основной путь продукции энергии в хрусталике. Помутнение хрусталика у больных галактоземией, вызванное диетой, богатой галактозой, необратимо. Основной пищевой источник галактозы - молоко, где она присутствует в составе дисахарида лактозы. Своевременное распознавание болезни и быстрый переход таких больных на диету, не содержащую галактозы, позволяет предотвратить тяжелые патологические сдвиги. По мере роста, ограничения диеты становятся менее строгими, поскольку организм взрослого больного галактоземией способен вовлекать галактозо-1-фосфат в метаболические процессы другими способами. Спасение больных галактоземией путем исключения из диеты галактозы и, таким образом, изменение химического состава пищи, обеспечивающего обход поврежденного энзиматического звена, составляет крупный успех биохимии питания. 34 VI. Лабораторный практикум VI.1. ТЕМА 1. БИОХИМИЯ МОЛОКА. ФИЗИКО–ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛОКА. ОРГАНИЧЕСКИЕ И МИНЕРАЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ МОЛОКА. Работа №1. Определение плотности молока Принцип метода: плотность (объемная масса) – измеряется в г/см3 при 200С с помощью ареометра. Ход работы: Цилиндр осторожно наполняют молоком, медленно опускают в него ареометр и оставляют его в свободном плавании, а затем по шкале ареометра устанавливают плотность. Если температура молока отличается от 200С, то полученное значение по таблице пересчитывают на 200С. ВЫВОД по результатам исследования: Работа №2. Определение кислотности молока Принцип метода: Свежее молоко может связывать определенное количество щелочи, что объясняется наличием в нем белков и кислых солей преимущественно ортофосфорной кислоты. При стоянии кислотность молока повышается за счет сбраживания молочного сахара в молочную кислоту под влиянием молочнокислых бактерий. Кислотность молока выражают в градусах кислотности, обозначающих количество мл 0,1 н NaOH, идущее на нейтрализацию 100 мл молока в присутствии индикатора фенолфталеина. Свежее парное молоко коровы имеет кислотность 15–180 , продажное молоко – 20–220. Молоко, свертывающееся при кипячении – 24–270. Ход работы: отмеривают в колбу 10 мл молока, добавляют 20 мл дистиллированной воды и несколько капель раствора фенолфталеина. Оттитровывают 0,1 н NaOH до появления не исчезающего в течение 2 мин розового окрашивания. ВЫВОД по результатам исследования: 35 Работа №3. Органические компоненты молока а) реакция на лактозу Принцип метода: для обнаружения лактозы белки молока осаждают гидратом окиси меди и по восстановлению меди в безбелковом фильтрате (реакция Троммера) открывают присутствие сахара. Лактоза представляет собой дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и галактозы, причем первый углеродный атом галактозы соединен с четвертым углеродным атомом глюкозы. Первый углеродный атом глюкозы сохраняет свой полуацетальный гидроксил и потому лактоза обладает вследствие этого восстанавливающими свойствами. Ход работы: в колбу отмеривают 2,5 мл молока, 46 мл воды, 1,5 мл р–ра 7% CuSO4 и 0, 15 мл 10% NaOH, перемешивают и оставляют на 30 мин. Выпадает осадок белков молока, который отфильтровывают и с безбелковым фильтратом, содержащим лактозу, проделывают реакцию Троммера (добавляют реактив Троммера и нагревают на песочной бане). При наличии лактозы появляется желтое окрашивание (гидрат закиси меди), переходящее в красное (закись меди). б) обнаружение молочной кислоты Принцип метода: молочно–кислые бактерии разлагают лактозу (молочный сахар) на моносахариды и сбраживают последние до молочной кислоты. Вследствие сдвига реакции среды в кислую сторону казеин выпадает в осадок (творог) и получается кислое молоко. Образовавшуюся молочную кислоту обнаруживают с помощью раствора фенола и хлорного железа, при этом образуется зеленовато–желтое окрашивание. Ход работы: в пробирку с помощью фильтровальной бумаги отфильтровывают кислое молоко и к 0,5 –1мл фильтрата (молочной сыворотки) добавляют по каплям 1% р–р фенола и 3% р–р FeCL3. ВЫВОД по результатам исследования: Работа №4. Обнаружение минеральных компонентов молока а) качественный метод определения аммиака Принцип метода: основан на изменении цвета молочной сыворотки при взаимодействии с реактивом Несслера. Развитие лимонно–желтой окраски смеси 36 указывает на присутствие аммиака, характерного для молока, а появление оранжевой окраски различной интенсивности указывает на наличие его выше естественного содержания. Ход работы: Отмеривают цилиндром 20 мл молока и подогревают его в термостате при Т–40–450С. В подогретое молоко вносят 1 мл 1% уксусной кислоты и оставляют смесь на 10 мин для осаждения казеина. Отбирают 2 мл образованной сыворотки в пробирку и добавляют туда 1 мл реактива Несслера, содержимое перемешивают и наблюдают развитие окраски. б) качественный метод определения кальция и фосфора Принцип метода: при добавлении к безбелковому фильтрату: р–ра молибдата аммония - образуется желтое окрашивание, которой свидетельствует о наличии ионов фосфора в молоке р–ра щавелево–кислого аммония - образуется белый осадок солей кальция, свидетельствующий о содержании ионов кальция в молоке Ход работы: к безбелковому фильтрату молока, который образовался при выполнении п.а) добавляют 1% р–р NaOH для нейтрализации среды. В 2 пробирки отмеряют по 2 мл нейтрального фильтрата молока. В 1–ую пробирку добавляют р–р молибденово–кислого аммония для обнаружения ионов фосфора, а во 2–ую – р–р щавелево–кислого аммония для обнаружения ионов кальция. ВЫВОД по результатам исследования: Работа №5. Определение примесей молока, добавляемых с целью выдать его за качественный продукт а) методы определения соды Принцип метода: основан на изменении окраски раствора индикатора (бромтимолового синего) при добавлении его в молоко, содержащее соду (карбонат или бикарбонат натрия) Ход работы: в пробирку наливают 5 мл молока и осторожно! по стенке добавляют, не встряхивая, несколько капель (0,1 мл) р–ра бромтимолового синего. Через 10 мин наблюдают за изменением окраски на границе раздела двух слоев жидкости. Появление зеленой окраски различных оттенков (от светло–зеленого до темно–зеленого) свидетельствует о присутствии соды в 37 молоке. ВЫВОД по результатам исследования: б) обнаружение примеси крахмала Принцип метода: крахмал в молоке в присутствии раствора Люголя (I в KI) окрашивает жидкость в синий цвет Ход работы: 10 мл молока наливают в пробирку и кипятят до растворения крахмала в водной среде. Содержимое остужают и прибавляют несколько капель р–ра I в KI. Следят за развитием окраски. ВЫВОД по результатам исследования: Работу выполнил: Проверил: VI.2. ТЕМА 2: БИОХИМИЯ МОЛОКА. БЕЛКИ И ФЕРМЕНТЫ МОЛОКА Работа №1. Разделение и обнаружение казеина, альбумина и глобулина молока Принцип метода: При подкислении среды белки молока (α-, β- и γ-казеины, молочные альбумины и глобулины) выпадают в осадок. Ход работы: в пробирку наливают около 1 мл молока и 2-3 мл воды. Перемешивают и добавляют по каплям раствор 1% уксусной кислоты до прекращения выпадения осадка хлопьевидного казеина (в избытке осадок растворяется). Содержимое пробирки фильтруют в другую пробирку и промывают осадок на фильтрате 2–3 мл воды (фильтрат №1). На фильтрате остается осадок казеина, который включает в свой состав и липиды молока. Осадок фильтрата переносят в пробирку и обрабатывают 5 мл 1% р–ра гидроксида натрия, после чего отфильтровывают липиды молока (они задерживаются на фильтре) (фильтрат №2). Фильтрат №2 делят на две части и проводят биуретовую реакцию и реакцию с молибденовым реактивом на наличие в нем белка казеина, который является фосфопротеидом и содержит в своем составе молекулы ортофосфорной кислоты. К фильтрату №1 добавляют 2–3 капли раствора соды (до слабо–кислой реакции на лакмус) и кипятят. Выпадает осадок молочных альбуминов и глобулинов. ВЫВОД по результатам исследования: 38 Работа №2. Определение ферментов молока Свежее некипяченое и непастеризованное молоко содержит большую группу ферментов, свойственным другим биологическим жидкостям. Некоторые из этих ферментов (пероксидазу) используют для определения: молоко пастеризованное или не подвергалось термической обработке. а) определение пероксидазы по реакции с йодистым крахмалом Принцип метода: метод основан на разложении перекиси водорода ферментом пероксидазой, содержащейся в молоке и молочных продуктах. Освобождающийся при разложении перекиси водорода активный кислород окисляет йодистый калий, освобождая иод, образующий с крахмалом соединение синего цвета. При отсутствии фермента пероксидазы в молоке и молочных продуктах цвет содержимого пробирки не меняется. Из этого следует, что молоко и молочные продукты подверглись пастеризации при температуре не ниже 80°С. Чувствительность метода высока и позволяет обнаружить добавление не менее 5% непастеризованных продуктов к пастеризованным. Ход работы: в пробирку наливают 5 мл молока, 5 капель р-ра иодистокалиевого крахмала и 5 капель 0,5% р-ра перекиси водорода, содержимое пробирки перемешивают и наблюдают за изменением окраски смеси. ВЫВОД по результатам исследования: б) определение пероксидазы бензидиновой пробой Принцип метода: основан на способности бензидина (бурая окраска) окисляться в дифенохинондимин (сине-зеленый цвет) в присутствии перекиси водорода под действием фермента пероксидазы, содержащейся в некипяченом молоке. Ход работы: к 5 мл молока добавляют 1-2 капли раствора бензидина, 1 мл 2% рра перекиси водорода и следят за изменением окраски смеси. ВЫВОД по результатам исследования: Работа № 3. Реакция Умикова на отличия женского молока от коровьего Принцип метода: женское молоко при нагревании до 60°С с аммиаком 39 окрашивается в фиолетовый цвет. Эта реакция специфична только для женского молока. Интенсивность окраски зависит от периода лактации: чем позднее период, тем интенсивнее окраска. Ход работы: в одну пробирку наливают 1-2 мл женского молока, а в другую - 1-2 мл коровьего. В обе пробирки добавляют по 1-2 мл раствора аммиака и помещают на водяную баню при 60°С. Наблюдают появление фиолетовой окраски в первой пробирке и ее отсутствие - во второй. ВЫВОД по результатам исследования: Работу выполнил: Проверил: 40 VII . Литература: ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА 1.Возрастная биохимия (под ред. Даниловой Л.А.). Учебное пособие для медицинских вузов. - SOTIS.C.-Петербург, 2007 (90 экземпляров в библиотеке ТГМА). 2.Гнусаев С.Ф Вскармливание детей первого года жизни. Пособие для врачей и студентов медицинских вузов [Текст]/Гнусаев С.Ф., Алексеева Ю.А., Федерякина О.Б.- С -Пб.- 2004.- 64 с. 3. Особенности обмена веществ у детей от внутриутробного до пубертатного периодов. - Тверь, 2010. 4.Профильные тесты и ситуационные задачи для студентов педиатрического факультета. - Тверь, 2010. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА 1.Воронцов И.М., Фатеева Е.М., Хазенсон Л.Б. Естественное вскармливание детей. - С.Пб.,1993 2.Здоровая пища и питание женщин и их семей. Учебный курс и рабочий семинар для работников здравоохранения. 3.Вопросы биохимии в педиатрии/под ред. Л.А. Даниловой. - С.Пб.: ППМИ,1993 4.Кешишян Е.С. Вскармливание детей первого года жизни. Лекция для врачей [Текст] / Кешишян Е.С., Рюмина И.И. - Москва. -2004 . -60с. 5.Алферов В.П., Пищевая непереносимость у детей. Пособие для врачей [Текст]/ Алферов В.П., Романюк Ф. П., Пройда Л.Н. - С-Пб. -2007.- 68 с. 6.http://www.Ronl.ru 7.http://www.thefood.ru 8.http://www.vegetarianec.ru 9.http://vgt.nm.ru 10.http://www.znaytovar.ru 41
