Газета «Новости медицины и фармации» 10(245) 2008

Кисломолочные продукты (КМПр) на протяжении многих столетий являются важным компонентом питания как детей, так и взрослых. Для большинства европейцев эра их наиболее широкого употребления началась в первой половине XX в. после открытия И.И. Мечниковым позитивной роли кисломолочной флоры в процессах, происходящих в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) и организме человека в целом. Новый виток интереса к ним возник в 1960-е годы с появлением концепции функционального питания. В Россию йогурты пришли намного позже; сегодня в нашей стране они пользуются популярностью наряду с традиционными продуктами (простоквашей, варенцом, ряженкой, кефиром).

В самом начале XX в. И.И. Мечников и сотрудники его лаборатории сконцентрировали внимание на вопросе, действительно ли кисломолочное брожение способно воспрепятствовать «кишечным загниваниям». Особый интерес вызвал у них микроорганизм, который был выделен из КМПр яурт, распространенного на Балканах, и получил название «болгарская палочка» (по современной номенклатуре — Lactobacillus bulgaricus). Интерес этот был связан и с тем, что L.bulgaricus продуцирует значительное количество молочной кислоты, но не продуцирует спирт (в отличие, например, от микроорганизмов, обеспечивающих получение кефира). В результате серьезных и кропотливых исследований были изучены свойства этого микроорганизма, а также разработан рецепт прообраза современного йогурта. Сам И.И. Мечников, его коллеги и знакомые, на протяжении многих лет употреблявшие этот напиток (иногда называемый «мечниковской простоквашей»), на собственном опыте убедились в его ценных качествах.

Codex Alimentarius в 1992 г. обозначил йогурт как «продукт из свернувшегося молока, являющийся результатом деятельности Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus» [1]. В настоящее время для приготовления йогуртов вводятся и другие кисломолочные бактерии, оказывающие синергический эффект с двумя базовыми компонентами.

Значение йогуртов (как и других КМПр) для здоровья человека определяется их питательными свойствами как молочного продукта. Однако их главное достоинство — способность доставлять в наш организм кисломолочную флору и ее метаболиты. Две стороны тесно взаимосвязаны и дополняют друг друга. Собственно кисломолочная флора, попав в составе йогурта в ЖКТ человека, способствует в первую очередь восстановлению кишечного микробиоценоза, являя пример пробиотического эффекта.

В своем труде «Этюды оптимизма» (1907) И.И. Мечников писал: «В борьбе против кишечного гниения следует вводить в организм разводки молочнокислых бактерий. Так как эти бактерии способны акклиматизироваться в кишечном канале человека, находя в нем для питания вещества, содержащие сахар, то они могут производить обеззараживающие вещества и служить на пользу организма, в котором они живут» [2].

Анализируя как собственные данные, так и сведения, почерпнутые из современной ему литературы, И.И. Мечников отмечает, что эффект влияния кисломолочных бактерий на процессы, происходящие в ЖКТ, обусловлен не только продукцией ими молочной кислоты, но также неизвестными иными метаболитами и взаимодействием с организмом-хозяином. Он обращает внимание на то, что сходным эффектом обладает не только живая культура кисломолочных бактерий, введенная в эксперименте в кишечник, но и термически обработанная культура, в которой сами микроорганизмы погибли, а продукты метаболизма сохранились.

В настоящее время живые микроорганизмы, положительно влияющие на состав кишечного микробиоценоза и поддерживающие его функциональную активность, обозначают как «пробиотики», а КМПр являются одним из способов их доставки в организм. Многие неизвестные во времена И.И. Мечникова механизмы их действия стали проясняться лишь в последние годы. Стало очевидным, что значение микроорганизмов кишечника весьма многообразно: оно включает в себя антиинфекционную защиту, энергетическое обеспечение толстой кишки, регуляцию процессов всасывания минералов и воды, синтез витаминов группы В и К, участие в регуляции липидного и азотистого обменов, регуляцию кишечной моторики и многочисленные иммунные функции. В двойных слепых плацебо-контролируемых исследованиях доказано, что пробиотическим эффектом при введении извне, помимо L.bulgaricus и S.termophilus, обладают L.acidophilus, L.rhamnosus, L.fermentum, S.faecium SF68, Bifidobacterium bifidum. Йогурты в полной мере можно отнести к группе продуктов с пробиотическими свойствами, однако и питательная значимость их достаточно велика.

Питательная ценность йогуртов определяется, во-первых, составом молока, из которого их получают. Коровье молоко является важным источником высококачественного белка, кальция, натрия, фосфора, магния, цинка, а также витаминов группы В [3]. Содержание этих ингредиентов в конечном продукте определяется множеством условий, в том числе и характером микрофлоры, которая может утилизировать их для своего метаболизма, а также особенностями производственного процесса, включая тепловую обработку, пастеризацию, ультрафильтрацию, встряхивание и окисление.

Содержание белка в йогуртах выше, чем в молоке, что связано с особенностями производственного процесса, однако эти белки легче перевариваются и усваиваются в связи с предварительным их расщеплением бактериями [4, 5]. В частности, в йогуртах в значительных количествах содержатся свободные аминокислоты пролин и глицин. В случае сохранения жизнеспособности бактериальных культур уже после завершения производственного цикла количество свободных аминокислот увеличивается в 2 раза в течение первых 24 ч и еще в 2 раза — в течение последующего 21 дня при хранении при температуре +7 °С [6]. При этом протеолитическая активность S.thermophilus превышает таковую L.bulgaricus как на этапе производства продукта, так и в процессе его хранения. В целом пищевая ценность белкового компонента молока в процессе производства йогуртов не снижается, в то время как скорость переваривания и доступность для кишечного всасывания аминокислот при употреблении йогуртов достоверно выше по сравнению с соответствующими показателями молока [7, 8].

L.bulgaricus и S.thermophilus активно расщепляют лактозу как в процессе производства йогурта (содержание лактозы снижается по крайней мере на 20–30 %), так и в кишечнике человека, если достигают его живыми, что определяет высокую переносимость йогуртов лицами с лактазной недостаточностью [9–11].

Липазная активность йогуртовых культур минимальна. В то же время йогурты содержат довольно большое количество линолевой кислоты и ее производных, образующихся, видимо, в процессе микробной ферментации [12].

Многие кисломолочные бактерии потребляют для своих нужд в значительных количествах витамин В 12 , хотя отдельные штаммы, наоборот, активно его синтезируют [13–15]. Некоторые из кисломолочных бактерий синтезируют фолиевую кислоту: содержание фолатов в йогуртах может достигать 4–19 мкг/100 г [14] — обычно в виде 5-метилтетрагидрофолата [16]. Продуцентами фолатов, в частности, являются S.thermophilus и бифидобактерии, в то время как лактобациллы в различной степени снижают их содержание [17]. Конечное содержание фолатов в йогурте определяется соотношением метаболической активности различных штаммов бактерий, используемых для его производства.

Молоко и молочные продукты являются важным источником кальция, магния и фосфора. Благодаря относительно низким значениям рН в йогурте кальций и магний находятся в ионизированном состоянии, что облегчает их всасывание в кишечнике и снижает ингибирующее влияние на этот процесс фитиновой кислоты. В исследованиях на крысах было показано более высокое усвоение кальция и включение его в процессы минерализации костей у животных, питающихся йогуртом, по сравнению с крысами, находящимися на обычной диете [18, 19].

Одной из важнейших функций нормальной кишечной микрофлоры является ее иммуномодулирующее действие в качестве важной составляющей неспецифической антиинфекционной защиты человека. Данный эффект определяется, в частности, воздействием элементов клеточной стенки бактерий, составляющих нормальный микробиоценоз ЖКТ, на процессы дифференцировки Т-лимфоцитов. В результате этого воздействия увеличивается субпопуляция Th-1-лимфоцитов, обеспечивающих антиинфекционный иммунный ответ, при снижении численности субпопуляции Th-2-лимфоцитов, определяющих атопические реакции. Кроме того, увеличивается субпопуляция Th-3-лимфоцитов, контролирующих развитие иммунологической толерантности. Таким образом, нормальный состав микрофлоры кишечника способствует, с одной стороны, адекватному противостоянию инфекционным агентам, а с другой — снижает вероятность аллергических реакций. Описанное влияние на иммунную систему имеет большое значение, в частности, в первые месяцы жизни ребенка, когда параллельно со становлением кишечного микробиоценоза происходит изменение субпопуляций Т-лимфоцитов — от преобладания Th-2-клеток у новорожденного к Th-1-клеткам у детей второго полугодия. Нарушение микробиоценоза кишечника приводит к ослаблению антиинфекционной защиты и повышению риска аллергических реакций. В этих случаях необходимо эффективное восстановление кишечного микробиоценоза, одним из путей реализации которого является применение пробиотиков. Доказано, что современные пробиотические средства — в первую очередь комплексные, содержащие бифидум- и лактобактерии, — не только способствуют восстановлению качественного и количественного состава кишечной микрофлоры, но также оказывают выраженное положительное влияние на иммунный статус больного. Этот эффект может быть модулирован и пробиотическими продуктами. Естественным образом пробиотические компоненты питания являются синергистами пробиотиков. Таким образом, применение пробиотиков не только оказывает локальное действие на уровне кишечника, но и повышает резистентность всего организма ребенка к инфекционным агентам и снижает риск аллергических реакций.

В ряде исследований было показано, что кисломолочные бактерии модулируют продукцию в кишечнике многих цитокинов, в том числе интерлейкинов 1, 6, 10, 12, а также фактора некроза опухоли α [20–23]. Отмечен и стимулирующий эффект L.bulgaricus и S.thermophilus на синтез γ-интерферона лимфоцитами [22, 24].

Метаанализ рандомизированных контролируемых исследований, проведенный C.W. van Neil et al. [25], показал высокую эффективность различных штаммов лактобацилл при инфекционных диареях у детей, а в двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании был доказан достоверный положительный эффект B.bifidum и S.thermophilus у детей с вирусной диареей [26]. Показан эффект молочнокислых бактерий при антибиотикассоциированной диарее [27–31], связанный со стимуляцией выработки секреторного иммуноглобулина А (IgA) и снижением адгезии патогенных микроорганизмов на эпителиальных клетках. Показан в том числе и дозозависимый эффект при употреблении йогуртов на синтез секреторных IgA в кишечнике. Кроме того, в экспериментальной работе было показано увеличение индуцируемого Salmonella typhimurium синтеза IgA у мышей, питавшихся в течение 4 нед. йогуртом, по сравнению с мышами, получавшими неферментированное молоко, что указывает на системное влияние изучаемых продуктов. А в работе N. Bourrel et al. [23] показано, что введение в культуру ткани слизистой оболочки кишечника, полученной у больного с болезнью Крона, L.bulgaricus снижает выход фактора некроза опухоли α.

Нормальное функционирование кишечной микрофлоры имеет важное антиканцерогенное значение, что подчеркивает особую роль факторов, способствующих ее благополучной жизнедеятельности. Указанный антиканцерогенный эффект обусловлен совокупностью процессов, которые обеспечиваются микроорганизмами кишечника, в частности продукцией бутирата (регуляция апоптоза), элиминацией аммиака, снижением активности таких микробных ферментов, как азоредуктаза (образование фенил- и нафтиламинов), 7-дегидроксилаза (трансформация первичных желчных кислот во вторичные), β-глюкуронидаза (гидролиз глюкуронидов с «ретоксицированием» ряда ранее обезвреженных путем глюкуронизации в печени соединений), нитроредуктаза (продукция нитрозо- и N-гидроксисоединений, обладающих мутагенными свойствами), уреаза (образование аммиака). Кроме того, иммуномодулирующее действие нормальной кишечной микрофлоры направлено на стимуляцию функции NK-клеток («натуральные киллеры»), играющих важную роль в антиканцерогенезе. В ряде исследований было показано антиканцерогенное действие линолевой кислоты, в довольно большом количестве присутствующей в йогуртах, связанное с ее непосредственным влиянием на клеточный цикл, а также на экспрессию регулятора клеточного цикла р53 [32, 33].

Wollowski et al. [34] исследовали протекторный эффект ряда штаммов кисломолочных бактерий, традиционно применяющихся для производства молочных продуктов, при индуцированном раке толстой кишки у крыс. Пероральное назначение L.bulgaricus в течение 4 дней препятствовало повреждению толстокишечного эпителия. L.A. Shackelford et al. [35] показали, что молоко, ферментированное L.bulgaricus, увеличивает выживаемость мышей с экспериментальным раком толстой кишки.

Наконец, нормализация кишечной микрофлоры способствует нормализации кишечного пассажа. Было показано, что йогурты (ферментированные L.bulgaricus и S.thermophilus ) уменьшают время транзита по кишечнику и увеличивают частоту дефекаций [36]. А лактазная активность йогуртовых культур повышает переносимость лактозы у лиц с лактазной недостаточностью [10, 37].

Другой подход к восстановлению и поддержанию нормального состава кишечной микрофлоры дает применение пребиотиков, частично или полностью неперевариваемых компонентов пищи, которые избирательно стимулируют рост и/или метаболизм одной или нескольких групп микроорганизмов, обитающих в толстой кишке, обеспечивая нормальный состав кишечного микробиоценоза. По существу, пребиотики обеспечивают питание этих микроорганизмов. Все они с химической точки зрения — углеводные соединения различной структуры: дисахариды (лактоза и лактулоза), олигосахариды, полисахариды и пищевые волокна. Механизм действия всех пребиотиков одинаков: не расщепляясь ферментными системами тонкой кишки человека, они достигают толстой кишки, где утилизируются в основном бифидо- и лактобактериями. Совместное применение про- и пребиотиков для профилактики нарушений кишечного микробиоценоза (а в ряде случаев — и для его коррекции) представляется вполне обоснованным, так как пребиотические компоненты обеспечивают энергией не только кишечную микрофлору, но и вводимые извне микроорганизмы. В связи с этим пребиотики, например инулин, могут вводиться и в йогурты.

Инулин с химической точки зрения относится к группе соединений, именуемых фруктанами, представляющих собой олиго- и полимеры фруктозы. Отдельные мономеры в этих макромолекулах соединяются β-связями. Степень полимеризации (DP) фруктанов колеблется в широких пределах. При DP = 2–10 они именуются олигофруктозой (фруктоолигосахариды), а при DP > 10 — инулином.

Инулин содержится во многих растениях: в клубнях и корнях георгинов, артишоков и одуванчиков, в топинамбуре, чесноке, луке, злаках, фруктах. Промышленным источником инулина является корень цикория, который также содержит сахарозу, фруктозу и олигосахариды. Степень полимеризации фруктанов цикория колеблется от 2 до 60 при среднем значении (DP_av) = 12. В процессе обработки природного сырья получают олигофруктозу (DP = 2–7, DP_av = 4) и инулин (DP = 10–60, DP_av = 25).

β-связь молекул фруктанов не расщепляется α-глюкозидазами кишечника, в связи с чем они не перевариваются и достигают толстой кишки, где утилизируются микроорганизмами [38]. Фруктаны являются типичными пребиотиками и способствуют увеличению числа бифидобактерий. Так называемый пребиотический индекс, представляющий собой прирост числа микроорганизмов в единице объема содержимого толстой кишки (КОЕ/г) на единицу (г) принятого вещества, составляет для инулина (4,00 ± 0,82) ´ 10⁸ [39]. Комбинация инулина с пребиотиком приводит к достоверному усилению эффекта, в том числе в отношении антагонистического действия к патогенной микрофлоре (E.coli, Campilobacter jejuni, Salmonella enteritidis).

Метаболические эффекты инулина многообразны и связаны как со стимуляцией нормальной кишечной микрофлоры, так и с прямым влиянием на биохимические процессы в кишечнике. Инулин повышает всасывание кальция и магния в толстой кишке, снижает уровень триглицеридов в крови, модулирует секрецию инсулина.

Механизмами, обусловливающими как перечисленные, так и многие другие эффекты, являются усиление продукции бутирата кишечной микрофлорой, а также стимуляция секреции глюкагоноподобного пептида-1 и желудочного ингибирующего пептида энтероэндокринными клетками и прямой стимуляцией всасывания глюкозы.

Интересными являются результаты экспериментальных работ на крысах: было показано, что введение фруктанов в питание животных в течение 2 нед. приводит к повышению их общей активности, интереса к окружающей среде и обучаемости [40].

Пребиотики (фруктаны) стимулируют кишечное всасывание кальция, оказывают благоприятный эффект на остеогенез растущего организма и при остеопорозе различного происхождения. Эффект зависит от периода жизни, исходной обеспеченности кальцием, гормонального профиля (эстрогены) и мн. др. Точные механизмы этого эффекта не установлены. Скорее всего, он связан со стимуляцией активного и пассивного транспорта в толстой кишке, обусловленного, с одной стороны, снижением рН в результате микробного метаболизма, с другой — прямым влиянием на всасывание. Кроме того, инулин способствует разрушению фитатов, увеличивая долю свободного кальция в просвете кишечника.

Следует отметить, что потребление пребиотиков в Европе и США значительно ниже предусмотренного рекомендуемой нормой. Это же относится и к инулину, потребление которого в Европе в среднем составляет 3–11 г в день, а в США — 1–4 г в день [41]. В связи с этим введение инулина в продукты питания представляется вполне обоснованным. Особое значение приобретает включение его в КМПр. В этом случае, помимо пробиотического действия, продукт приобретает и пребиотический эффект, становясь синбиотиком.

Йогурты, имеющие более чем столетнюю историю научно обоснованного применения, в настоящее время прочно вошли в рацион питания людей многих стран мира. Технология производства йогуртов и их рецептура продолжают совершенствоваться, но сами йогурты, приобретая новые качества, не теряют главного свойства — через обеспечение нормальной функциональной активности кишечной микрофлоры способствовать здоровью всего организма в целом.