Антимикробни фактори в майчиното мляко

Р. Станчева, Т. Димитрова, Д. Константинова, Р. Панчева

МУ „Проф. д-р Параскев Стоянов“ – Варна

Многобройните позитивни ефекти на кърмата върху детското здраве се дължат на нейния състав. Майчиното мляко е най-добрият източник на хранителни вещества за кърмачето. Основните му хранителни компоненти – белтъци, мазнини, въглехидрати, витамини и минерални вещества, са в балансирано съотношение. Човешкото мляко съдържа и множество биоактивни молекули, които са устойчиви на храносмилателните процеси и модулират имунната система, както и молекули с пряко и непряко антимикробно действие, които инхибират растежа на потенциално патогенни микроорганизми. Някои от антимикробните фактори в кърмата – олигозахариди, гликоконюгати, имуноглобулини, блокират адхезията на бактериите към мукозните повърхности. Други – лактоферин, лизозим, пероксидази и мастни киселини, действат бактерицидно. Напоследък стана ясно, че антимикробните ефекти и тези, свързани със съзряването на имунната система на бебето, са отчетливи и след спиране на кърменето [12].

Човешкото мляко съдържа във високо количество олигозахариди (10-15 g/l) – сложни смеси от въглехидрати, липсващи в млеката за кърмачета [3]. Структурно те са получени от лактоза чрез добавяне на фукозилови остатъци (променлив брой молекули N-ацетилглюкозамин и галактоза) към по-късия край на въглеродната верига. Всяка жена синтезира и секретира уникален профил олигозахариди [4]. Влизащите в състава на кърмата олигозахариди са директно действащи антимикробни фактори. Те служат като разтворими рецептори за повърхностни адхезини на различни микроби и могат конкурентно да се свържат с определени патогени, което възпрепятства развитието на инфекция. Този ефект е наблюдаван за Entamoeba histolytica, Streptococcus pneumoniae, ентеропатогенни E. coli, Campylobacter jejuni, Helicobacter pylori, както и за някои вируси [13, 16]. Счита се, че олигозахаридите имат имунологични свойства. Eiwegger и сътр. доказват, че олигозахаридите стимулират производството на интерферон гама (INFγ) и интерлевкин 10 (IL-10) в клетки от пъпна връв, което предполага, че те спомагат за намаляване на честотата на атопичния дерматит, на инфекциите и на антибиотичното използване [8, 20].

Важно значение за укрепването на имунната система имат съдържащите се в кърмата нуклеотиди. Те са небелтъчнa азотнa фракция. Концентрацията им в кърмата e между 30 до 70 mg/ml, като с напредване на лактацията намалява. Singhal и сътр. установяват, че храненето с мляко за кърмачета, обогатено с нуклеотиди, подобрява състава на чревната микрофлора и допринася ползи за стомашно-чревния тракт и имунната система [24]. Нуклеотидите са субстанции с директен бактерициден и имуномодулиращ ефект. Те подпомагат лимфоцитната пролиферация, активират макрофагите, стимулират производството на други имуномодулиращи субстанции, подобряват локалния имунитет на лигавиците при експериментални животни. Кърмата съдържа антитела, които майката произвежда в отговор на патогени от заобикалящата я среда. Те са имунологични компоненти, осигуряващи защита на недоразвития детски организъм. Специфичните имуноглобулини, съдържащи се в кърмата – sIgA, IgG, IgM, предпазват дихателната система и храносмилателния тракт от най-често срещаните патогени.

Широк спектър на антимикробно действие има и лактоферинът – гликопротеин, чиято концентрация в човешката коластра и мляко е значителна. Той потиска растежа на Fe-зависимите бактерии и има пряк литичен ефект върху микробните клетъчни мембрани. Лактоферинът е с доказан бактерициден ефект спрямо много Gr (-) бактерии, инхибира абсорбцията на вирусите към епитела, растежа на S. epidermidis и C. albicans инвитро [15]. Лактоферинът и неговите производни пептиди са ефективни срещу резистентни на антибиотици Klebsiella и S. aureus инвитро.

Лизозимът е противовъзпалителна субстанция на кърмата, която понижава хемотаксиса на полиморфонукларите [1]. Той е едноверижен протеин, осъществяващ бактериолиза посредством разкъсване на пептидогликаните на прокариотните клетъчни стени.

Бактерициден ефект срещу някои патогени проявява лактопероксидазата, чиято концентрация в кърмата е многократно по-висока от тази в кравето мляко. Лактопероксидазата съдържа водороден пероксид, каталаза, формираща хипотиоцианат, способен да унищожи както Gr (+), така и Gr (-) бактерии.

Напоследък се знае все повече и за присъствието в кърмата на мастните киселини и за тяхното значение. Количеството и съставът им зависят до известна степен от диетата на майката. Ефектът им е да подкрепят развитието на мозъка и ретината, а освен това имат противомикробен ефект в храносмилателния тракт на детето. Ефектът на моноглицеридите и свободните мастни киселини се дължи на промяна на интрацелуларното рН и на разрушаването на клетъчните мембрани на бактериите [10].

Значимост за благоприятните здравни ефекти на кърмата имат влизащите в състава ѝ пребиотици и пробиотици. Пребиотиците стимулират обогатяването на стомашно-чревната микрофлора при здрави кърмачета и са растежни фактори за пробиотици. Пробиотична активност проявяват олигозахаридите – подпомагат растежа на млечнокиселите бактерии Lactobacillus bifidus, потискат развитието на болестотворните бактерии в червата и намаляват риска от дисбиоза. Уникално предимство на пробиотиците е, че притежават широк спектър на антипатогенно и противовъзпалително действие. Кърмата съдържа различни видове и щамове на пробиотици, по-специално бифидобактерии, лактобацили, стафилококи и лактококи. Инвитро проучвания показват, че Lactobacillus rhamnosus, щам GG (LGG), изолиран от кърмата, взаимодейства с чревните епителни клетки и поддържа и възстановява целостта на епителната бариера, компрометирана от ротавирусна инфекция [22]. Значително увеличение на антиротавирусни sIgA е наблюдавано в отговор на същия пробиотик при деца. Различни клинични проучвания показват, че храните за кърмачета, допълнени с LGG, могат да предпазят от инфекциозни заболявания, по-специално ротавирусни инфекции. Приложението на Lactobacillus acidophilus и Bifidobacterium infantis при преждевременно родени бебета показва, че честотата на некротизиращ ентероколит е значително по-ниска, отколкото при нетретираните деца [23]. Доказано е, че Lactobacillus plantarum е в състояние да индуцира структурни промени в чревните епителни клетки. Lactobacillus reuteri DSM 17938 в кърмените деца повлиява симптомите на детски колики и неонатални промени на чревната микрофлора. Пробиотични бактерии допринасят за намаляване на риска от алергични заболявания при кърмачета (лактобацили инхибират продукцията на алерген-специфични Th₂ цитокини от периферните кръвни мононуклеарни клетки инвитро). Конкурентната колонизация на Bifidobacterium и ниският брой на Staphylococcus в първите месеци от живота имат превантивна роля срещу наднорменото тегло и затлъстяване в по-късна възраст [7].

Кърмата е жива течност, която съдържа и предава живи клетки – мастоцити, фагоцити и естествените клетки-убийци, които атакуват и убиват патогени чрез фагоцитоза или чрез продукция на вредни вещества. Зрялото майчино мляко съдържа само 2% от клетките в коластрата, или приблизително 10⁶ до 10⁹ клетки/ml в коластрата спрямо 10⁵ клетки/ml в кърмата [21]. Клетъчните елементи в кърмата посредством фагоцитоза и цитотоксичност проявяват директно антимикробно действие, но могат да участват и в модулирането на имунния отговор. Коластрата и кърмата се отличават от останалите човешки секрети с по-високо съдържание на левкоцити. Левкоцитите (мононуклеарни фагоцити, неутрофили) са важен защитен фактор в кърмата. Освен непосредствения отговор към специфични и неспецифични стимули, мононуклеарните клетки в кърмата са отговорни и за по-отдалечени имунни ефекти. Те продуцират цитокини, лизозим, С₃, С₄, лактоферин, PgE₂ и плазминогенов активатор. Лимфоцитите са 5-10% от левкоцитите в кърмата. Най-висок е делът на Т-лимфоцитите.

През 2015 г. Baricelli и сътр. проучват ролята на човешкия бета-дифенсин-2 – human beta-defensin-2 (HBD-2), съдържащ се в кърмата, за антимикробната протекция срещу чревни и други инфекции [2]. Авторите измерват концентрацията на HBD-2 в 100 проби човешко мляко, 61 от които – коластра, а останалите – същинско мляко. След това създават рекомбинантен HBD-2 и го тестват срещу широк спектър от потенциално патогенни микроорганизми и наблюдават вероятния ефект на HBD-2 върху тези микроорганизми инвиво. Въпреки, че концентрацията на HBD-2 в коластрата е значително по-висока в сравнение със зрелите млечни проби, концентрациите му в майчиното мляко са достатъчни за осигуряването на защитен ефект по отношение на редица потенциално патогенни чревни микроорганизми като Salmonella spp., щамове E. coli, Serratia marcescens, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumanii.

Последните проучвания показват, че човешкото мляко съдържа собствена микрофлора, която съдейства за установяване на здравословна микрофлора в организма на кърмачето и спомага за оптималното развитие на детската имунна система [5, 14]. Ролята на кърмата като източник на антимикробни субстанции и тяхната ролята в предпазването от инфекции не е достаъчно ясна. Майчиното мляко е източник на бактерии в стомашно-чревния тракт на бебето тракт, обаче произходът на бактериите, намиращи се в човешкото мляко, остава до голяма степен неизвестен. Установява се разнообразие от различни източници (кожата, устата, помпите, използвани от кърмачките, водата, използвана за изплакване и т.н.), които принципно могат да повлияят чрез директен контакт върху състава на микрофлората в кърмата. От друга страна, кърмата може да бъде източник на бактерии. В допълнение, други изследвания показват, че някои бактерии от стомашно-чревния тракт на майката, включително устната й кухина, могат да мигрират чрез механизъм, включващ мононуклеарни имунни клетки, към млечните жлези по ендогенен клетъчен път (бактериален enteromammary път) и впоследствие да колонизират стомашно-чревния тракт на новороденото. Ако тези констатации се потвърдят в бъдеще, те биха имали значение за модулиране на майчината устна и микрофлора [9, 18].

Антимикробните субстанции са многофункционални защитни молекули [17]. Освен антимикробна активност, те модулират имунната система чрез активиране на имунните клетки срещу патогенни организми. Съществуват доказателства за значението им за предпазване от инфекции, чийто етиологични причинители са E. coli O157:H7, Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae [6, 19].

Въпреки че някои от молекулите, на които се дължи протективния ефект на човешкото мляко срещу инфекции, са добре проучени, сложните механизми на антимикробна защита на човешкото мляко не са достатъчно изяснени. Известно е, че качеството на кърмата може да се влияе от специфични фактори – в това число генетични фактори, майчиното здраве и хранене, начин на кърмене, етап на кърмене и географско разположение. Но въздействието на тези фактори върху микрофлората на бебето все още не е известно [11].

В заключение

Майчиното мляко осигурява на кърмачето множество вещества, необходими за оптималното развитие на тъканите и органите му. Комбинацията от имуномодулиращи и антимикробни фактори има протективен ефект спрямо развитието на възпалителни заболявания и инфекции в детска възраст.

Библиография

1. Върбанова, Б. Майчината кърма – имунна система. Мединфо. 2008. 8:5-9.
2. Baricelli, J., Rocafull, M. A., Vozquez, D., Bastidas, B., Boez-Ramirez, E., Thomas, L. E. β-defensin-2 in breast milk displays a broad antimicrobial activity against pathogenic bacteria. J Pediatr (Rio J). 2015. 91:36-43.
3. Bode, L. Human milk oligosaccharides: prebiotics and beyond. Nutr Rev. 2009. 67:S183-91.
4. Bode, L. Human milk oligosaccharides: every baby needs a sugar mama. Glycobiology. 2012. 22:1147-62.
5. Civardi, E., Garofoli, F. et al. Microorganisms in human milk: lights and shadows. J Matern Fetal Neonatal Med. 2013, 26: 30-34.
6. Chromek, M., Arvidsson, I., Karpman, D. The antimicrobial peptide cathelicidin protects mice from Escherichia coli O157:H7-mediated disease. PLoS One. 2012. 7:e46476.
7. Collado, C., Cernada, M. et al. Microbial ecology and host-microbiota interactions during early life stages. Gut Microbes. 2012. 3(4):352-65.
8. Eiwegger, T. et al. Prebiotic oligosaccharides: in vitro evidence for gastrointestinal epithelial transfer and immunomodulatory properties. Pediatr Allergy Immunol. 2010. 21(8):1179-88.
9. Fernándeza, L., Langaa, S., Martína, V., Maldonadoa, A. et al. The human milk microbiota: Origin and potential roles in health and disease, Pharmacological Research, 2013. 69, 1, 1-10.
10. German, J.B., Dillard, C.J. Composition, structure and absorption of milk lipids: a source of energy, fat-soluble nutrients and bioactive molecules. Crit Rev Food Sci Nutr. 2006. 46:57-92.
11. Gomez-Gallegoa, C., Garcia-Mantrana, I. et al. The human milk microbiome and factors influencing its composition and activity. Seminars in Fetal and Neonatal Medicine. 2016. 21, 6, 400-405.
12. Hanson L.A., Korotkova, M., Lundin, S. et al. The transfer of immunity from mother to child. Ann NY Acad Sci. 2003. 987:199-206.
13. Hester, S.N. et al. Human milk oligosaccharides inhibit rotavirus infectivity in vitro and in acutely infected piglets. Br J Nutr. 2013. doi: 10.1017/ S0007114513000391.
14. Hunt, K.M. et al. Characterization of the diversity and temporal stability of bacterial communities in human milk. PLoS One. 2011. 6:e21313.
15. Manzoni, P. et al. Prevention of nosocomial infections in neonatal intensive care units. Am J Perinatol. 2013. 30(2):81-8.
16. Martin, R.M., Gunnell, D., Davey Smith, G. Breastfeeding in infancy and blood pressure in later life: systematic review and meta-analysis. Am J Epidemiol. 2005. 161:15-26.
17. Metz-Boutigue, M.H. et al. Antimicrobial peptides present in mammalian skin and gut are multifunctional defence molecules. Curr Pharm Des. 2010. 16:1024-1039.
18. Mira, Á., Rodríguez, J.M. Chapter 13 – The Origin of Human Milk Bacteria, Prebiotics and Probiotics in Human Milk Origins and Functions of Milk-Borne Oligosaccharides and Bacteria. 2017. 349-364.
19. Nizet, V. et al. Innate antimicrobial peptide protects the skin from invasive bacterial infection. Nature. 2001. 414:454-7.
20. Oozeer, R., Van Limpt, K., Ludwig, T., Ben Amor, K. et al. Intestinal microbiology in early life: specific prebiotics can have similar functionalities as human-milk oligosaccharides. Am J Clin Nutr. 2013. 98(2):561S-71S.
21. Palmeira, P., Carneiro-Sampaio, M. Immunology of breast milk. Rev Assoc Med Bras. 2016. 62(6):584-593.
22. Rautava, S. Potential uses of probiotics in the neonate. Semin Fetal Neonatal Med. 2007. 12:45e53.
23. Savino, F., Cordisco, L., Tarasco, V. et al. Lactobacillus reuteri DSM 17938 in infantile colic: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Pediatrics. 2010. 126(3):e526-33.
24. Singhal, A., Kennedy, K. et al. Dietary nucleotides and early growth in formula-fed infants: a randomized controlled trial. Pediatrics. 2010. 126(4):e946-53.