2.2.1. Белки и ферменты грудного молока

Общее содержание белков в зрелом грудном молоке составляет

8-12 г/л. Общий белок молока включает в себя белки казеиновой и сывороточной фракций, а также белки жировых глобул молока (входят в состав оболочки, окружающей липидные структуры — мембраны жировых глобул). Казеиновая фракция представляет собой сгусток, который образуется при створаживании молока (например, в желудке у детей под действием реннина), а белки сыворотки молока присутствуют в жидкой фазе молока, оставшейся после осаждения казеина. Соотношение сыворотка/казеин в грудном молоке колеблется от 80/20 в начале лактации (молозиво) и снижается до 60/40 в конце лактации (зрелое женское молоко). Увеличение содержания казеиновой фракции грудного молока в процессе лактации способствует увеличению продолжительности периода между кормлениями за счет не только сгустка казеиновых мицелл, но и продуктов частичного гидролиза казеина.

В грудном молоке насчитывается порядка 300 белков, значительное количество которых выполняют питательную функцию (казеин и большинство сывороточных белков), т. е. они расщепляются на аминокислоты, которые всасываются и используются для синтеза белка в организме ребенка (так называемые метаболизируемые белки). Небольшая часть белков являются неметаболизируемыми, т.е. проходят через желудочно-кишечный тракт, частично подвергаясь гидролизу, в результате чего их пептиды выводятся с калом (иммуноглобулин А, лактоферрин). Эти белки устойчивы к действию протеолитических ферментов и выполняют уникальные функции иммунологической и противоинфекционной защиты. В целом, значение белкового компонента грудного молока не исчерпывается только его питательной ценностью, т.к. белки молока вовлечены в реализацию важнейших процессов в организме ребенка (таблица 3).

Большинство белков молока обладают широким спектром биологической активности. По функциям белки можно объединить в группы:

1. Защитные белки (лизоцим, иммуноглобулины, лактоферрин, лактопероксидаза и др.).

2. Белки, участвующие в пищеварении (липаза, пепсиноген, химотрипсиноген).

3. Белки, участвующие в формировании ЖКТ (факторы роста, лактоферрин).

4. Белки, обеспечивающие транспорт и всасывание других нутриентов (лактоферрин, гаптокоррин, фолат-связывающий белок и др.).

Таблица 3

Функциональная характеристика белков грудного молока

Функции белков молока	Группы белков
Иммунологическая и антимикробная активность	Лактоферрин Секреторный иммуноглобулин А- sIgA Остеопонтин Лизоцим Лактопероксидаза Гаптокоррин α-лактальбумин
Пищеварительные функции	Липаза Амилаза Пепсиноген Химотрипсиноген α1-антитрипсин
Участие в формировании ЖКТ	Факторы роста Лактоферрин
Участие в транспорте и всасывании витаминов и минеральных веществ	Лактоферрин Гаптокоррин Фолат-связывающий белок β-казеин Остеопонтин

Важнейшим питательным белком молока является казеин – фосфогликопротеин, содержащий полный набор незаменимых аминокислот. В женском молоке представлены два вида казеинов – β-казеин (3-4 г/л) и κ-казеин (каппа-казеин, 1-2 г/л). Для этой группы белков характерны 2 типа посттрансляционных модификаций – фосфорилирование и гликозилирование. Значительно гликозилированным является только κ-казеин, содержащий около 40% сложных углеводов. Будучи фосфорилированным белком, β-казеин образует множество фосфопептидов во время пищеварения, способных хелатировать кальций и облегчать его адсорбцию. Казеины образуют в молоке сложные мицеллярные структуры, ассоциированные с ионами кальция и фосфора, необходимые для роста костного скелета и центральной нервной системы, что определяет высокие питательные качества белка казеина и молока в целом для растущего организма. Кроме питательной, казеины выполняют ряд других важных функций: облегчение транспортировки и усвоения минеральных веществ (Ca²⁺, Zn²⁺), обладают антимикробной, иммуномодулирующей и противоспалительной активностью в кишечнике новорожденного. Кроме того, β-казеин – источник биологически активных пептидов, образующихся в процессе его переваривания, в частности фосфопептидов и β-казоморфинов, которые регулируют ритмы сна – бодрствования и психомоторное развитие ребенка.

Основным белком молочной сыворотки женского молока является α-лактальбумин, на долю которого приходится около 40% от общего количества белка молока. Этот белок отличается значительным содержанием таких аминокислот, как триптофан, лизин, цистеин. Он является активным компонентом лактозосинтазы – ферментативной системы, катализирующей в грудной железе синтез лактозы из глюкозы и галактозы. Концентрация лактозы в молоке пропорциональна содержанию в нем α-лактальбумина. В физиологических условиях α-лактальбумин обратимо связывается с β-галактозилтрансферазой и увеличивает ее сродство к глюкозе в 1000 раз, что стимулирует синтез лактозы. Кроме того, α-лактальбумин необходим для связывания ионов кальция и цинка, что обеспечивает их всасывание. Пептиды, высвобождаемые во время переваривания α-лактальбумина, ускоряют пролиферацию клеток слизистой оболочки кишечника, а также обладают антимикробной и пребиотической активностью, стимулируя колонизацию полезных бактерий в кишечнике и одновременно подавляя рост патогенных бактерий.

Лактоферрин – многофункциональный глобулярный гликопротеин, представитель семейства трансферринов, устойчивый к воздействию пищеварительных ферментов, поэтому гидролизуется частично. Лактоферрин - один из немногих белков, который заряжен положительно при pH 7,0 (изоэлектрическая точка приблизительно pH 7,9). Железосвязывающая способность лактоферрина отвечает за многие биологические функции, одна из которых выраженный бактериостатический эффект. Лактоферрин очень прочно связывает железо, делая его недоступным для использования микроорганизмами для своего роста. Этот белок тормозит бактериальное расщепление углеводов в кишечнике, что также ограничивает рост бактерий. Лактоферрин принимает участие в системе врожденного гуморального иммунитета.

Секреторный иммуноглобулин А (sIgA) - основной иммуноглобулин женского молока. Он защищает ЖКТ ребенка, создавая защитный слой на его стенках и нарушая адсорбцию бактерий к слизистой оболочке кишечника. Несмотря на то, что концентрация sIgA в зрелом молоке ниже, чем в молозиве, ребенок получает достаточно антител за счет поглощения большего объема молока. В течение всего периода кормления грудью ребенок ежедневно получает приблизительно 0,5 г sIgA в сутки.

Лизоцим – это белок-фермент, который разрушает β-1, 4 - связи между N- ацетилмурамовой кислотой и N- ацетилглюкозамином в полисахаридах клеточных стенок бактерий, в результате чего микроорганизмы погибают. Лизоцим грудного молока оказывает антимикробное действие на большинство грамположительных и некоторые грамотрицательные бактерии, способствует росту бифидобактерий и усвоению молочного белка.

Лактопероксидаза грудного молока — еще один пример фермента с бактерицидной функцией (наряду с лизоцимом), который выполняет защитную функцию за счет разрушения бактерий при участии перекиси водорода в верхних отделах желудочно-кишечного тракта ребенка. Фолат-связыва-ющий белок образует комплекс с фолиевой кислотой для обеспечения постепенного высвобождения и абсорбции фолиевой кислоты в кишечнике, что улучшает ее использование тканями. Остеопонтин участвует в росте и минерализации костной ткани, связывая и образуя комплексы с ионами кальция. Гаптокоррин - сильно гликозилированный белок, образующий комплекс с витамином B₁₂ для обеспечения его всасывания в кишечнике. Белковые факторы роста (инсулиноподобные факторы роста, эпидермальный фактор роста, фактор роста нервов и др.) стимулируют синтез ДНК, принимают участие в развитии желудочно-кишечного тракта, обеспечивают рост тканей и органов новорожденного.

Для грудного молока характерна оптимальная степень утилизации пищевых веществ, обеспечивающая их эффективное включение в метаболизм, рост и развитие ребенка. Данный процесс происходит при участии гидролитических ферментов. Ферменты могут появляться в молоке в результате непосредственного синтеза эпителиальными клетками (лактоцитами), транспортироваться из крови матери, а также могут являться продуктами секреции иммунных клеток, присутствующих в молочной железе.

Женское молоко содержит большое количество протеолитических систем, таких как активные протеазы, их активаторы и ингибиторы. В молоке присутствуют такие протеазы (в виде проферментов), как пепсиноген, трипсиноген, химотрипсиноген, осуществляющие гидролиз метаболизируемых белков молока до аминокислот. Весомый вклад в гидролиз белков молока вносит плазмин, большая часть которого в молоке связана со структурой мицелл казеина. В ходе ограниченного протеолиза β-казеина под действием плазмина образуются различные биологически активные пептиды, имеющие специфические регуляторные функции.

В грудном молоке содержится липаза, стимулируемая солями желчных кислот и осуществляющая переваривание липидов в двенадцатиперстной кишке. Липаза молока активна при pH 5,2–9,8 и обладает широкой субстратной специфичностью, гидролизуя моно-, ди- и триглицериды, сложные эфиры холестерина, сложные эфиры жирорастворимых витаминов, фосфолипиды и галактолипиды. Значимость данного явления в обеспечении организма ребенка продуктами липолиза велика, так как секреция собственных панкреатических ферментов у младенцев в первые месяцы жизни остается низкой, особенно секреция липазы поджелудочной железой. Это также необходимо для оптимизации гидролиза пептидов в тонкой кишке из-за его торможения негидролизованными триглицеридами. Поэтому в обеспечении гидролиза в этот период роль липазы грудного молока очень существенна.

Грудное молоко содержит значительную концентрацию α-амилазы, хотя в материнском молоке нет для нее субстрата. Полагают, что амилаза из грудного молока может компенсировать низкую активность амилазы слюны и поджелудочной железы у новорожденных при кормлении прикормом, следующим сразу за грудным вскармливанием. Помимо своей очевидной роли — участие в пищеварении — амилаза может также может оказывать антибактериальное действие, гидролизуя полисахариды клеточной стенки бактерий. Этот фермент активен в кислой среде и относительно устойчив к расщеплению пепсином, что сохраняет его активность в желудочном пищеварении.

В молоке содержатся ингибиторы протеиназ (α1-антитрипсин, α1-антихимотрипсин, α2-антиплазмин и др.), которые снижают активность протеолитических ферментов молока, что способствуют сохранению функций важнейших иммунных, транспортных и других биологически активных белков, а также ограничивает лизис тканей молочных желез. Концентрации и средняя активность протеаз, их ингибиторов и активаторов в молоке снижается на протяжении всей лактации, т.к. с возрастом ребенок становится более способным использовать свою собственную пищеварительную систему.

В процессе созревания грудного молока концентрация общего белка уменьшается: с 23 г/л в молозиве до 8 г/л в зрелом молоке (после 6 месяцев лактации). Несмотря на снижение количества белка в процессе лактации, пищевая ценность белка в грудном молоке, измеряемая отношением незаменимых аминокислот к общему количеству аминокислот, со временем остается неизменной. Невысокое содержание белка в зрелом грудном молоке (по сравнению с молозивом) является достаточным для обеспечения пластических и энергетических потребностей новорожденного ребенка и соответствует его уровню метаболизма.