Влияние детских молочных смесей, обогащенных длинноцепочечными жирными кислотами и лютеином, на формирование центральной нервной системы и зрения с позиций пищевого программирования

Первая тысяча дней жизни (период, начинающийся с момента образования зиготы и до второго года рождения ребенка) – это уникальное окно возможностей, когда закладываются основы оптимального развития нервной системы и зрительного анализатора. Известно, что характер питания новорожденного в критические периоды развития предопределяет метаболизм его организма на протяжении всей последующей жизни. Следствием этого является не только предрасположенность к определенным заболеваниям и особенностям их течения, но и влияние на потенциал развития центральной нервной системы (ЦНС).

Поскольку критические периоды развития головного мозга, связанные с дефицитом нутриентов, четко определены, правильное питание беременной женщины и рациональное вскармливание ребенка в течение первых лет жизни делают возможным профилактику последствий дефицитных состояний. С помощью коррекции питания можно повысить коэффициент интеллекта в мире на 10 пунктов [1, 2]. ^{(1, 2)}.

Период наибольшего роста и пластичности мозга приходится на последний триместр беременности и первые два года жизни. Быстро развивающиеся области мозга после рождения включают гиппокамп, зрительную и слуховую кору. На первом году жизни наблюдается быстрый рост области обработки речи (зона Вернике), которая участвует в процессе усвоения и понимания письменной и устной речи (рис. 1), а также отмечается раннее развитие префронтальной коры, которая будет контролировать более высокие процессы, такие как сложное когнитивное поведение, проявления личности, принятие решений.

Первая тысяча дней характеризуется быстрыми темпами нейрогенеза, роста аксонов и дендритов, миелинизации аксонов, пролиферации нейронов, синаптогенеза и глиогенеза, позволяющих мозгу ребенка быстро расти. Процессы нервного развития происходят в разные, но перекрывающиеся периоды времени в различных областях мозга. Поэтому дефицит питательных веществ в период, когда высока потребность в определенных питательных веществах для развития ЦНС, с большой вероятностью снижает интенсивность развития структур мозга.

Таким образом, первая тысяча дней — это период наибольших возможностей для нормального развития головного мозга и зрения и в то же время это время наибольшей чувствительности ЦНС к любому дефициту питательных веществ. ⁽³⁾.

Очевидно, что весь спектр питательных веществ важен для становления функций головного мозга и зрения. Однако оптимальное развитие этих структур зависит от обеспечения в течение определенных критических периодов времени достаточным количеством ключевых нутриентов, таких как длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты (ДЦ ПНЖК) и лютеин.

Несмотря на неоспоримое преимущество грудного вскармливания для правильного когнитивного развития детей, в России, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около 80-90% женщин начинают кормить грудью после рождения, но к 6 месяцам исключительно грудное вскармливание могут поддерживать только 40% матерей [4]. Поэтому детям, вскармливаемым смесями, необходимо не только получать питание, богатое макро- и микроэлементами, но и компенсировать дефицит эссенциальных нутриентов, содержащихся в грудном молоке, которые при искусственном вскармливании могут поступать к ребенку в недостаточном количестве. Так, ряд исследований показал достоверные отличия в когнитивном развитии детей на грудном вскармливании и тех, кого кормили смесью на основе коровьего молока без лютеина и оптимального соотношения ДЦ ПНЖК. В частности, это касалось времени, требовавшегося для освоения новых навыков ⁽⁵⁾.

Хотя в большинстве детских смесей содержатся необходимые нутриенты, этого может быть недостаточно для правильного развития мозга. Чтобы обеспечить защиту нейронов и глиальных клеток от повреждения и апоптоза, в детские смеси необходимо в достаточных количествах вводить ДЦ ПНЖК и лютеин, обеспечивающие правильное становление функций головного мозга и зрения на протяжении первого года жизни ребенка.

Семейство ω-3 ПНЖК представлено эйкозапентаеновой (ЭПК, С20:5) и докозагексаеновой кислотами (ДГК, С22:6), которые синтезируются из метаболической предшественницы – α-линоленовой кислоты (АЛК, С18:3). Арахидоновая кислота (АК, С20:4) синтезируется из предшественницы – линолевой кислоты (ЛК, С18:2), относящейся к семейству ω-6 ПНЖК.

ДГК и АК ДЦ ПНЖК составляют большую часть фосфолипидов клеточных мембран головного мозга. Об их важности можно судить по быстрому росту мозга в младенчестве и раннем детстве. У доношенных масса мозга к третьему году жизни увеличивается втрое и сопровождается накоплением значительного количества ДГК и АК ⁽⁶⁾.

ДГК оказывает защитное действие на нервную ткань, стимулируя биохимические каскады, которые повышают выживаемость нейронов и клеток ганглия. В ходе метаболизма ДГК образуется ряд важных соединений, включая нейропротектин D1 (NPD1) и нейротрофический фактор мозга (BDNF). Нейропротектин D1 обладает антиоксидантными и противовоспалительными свойствами, противодействует гибели клеток ганглия, защищая их от окислительного стресса. BDNF повышает выживаемость нейронов, усиливает пластичность мозга и играет важную роль в нейрогенезе.

Активность AК в головном мозге выше, чем в других органах. Она играет важную роль в процессе деления клеток и передаче сигналов. Биотрансформация АК осуществляется посредством совокупности химических реакций, известной как каскад арахидоновой кислоты. Высвобождение AК из клеточной мембраны и последующий ее метаболизм происходит в ответ на самые различные факторы (стресс, гипоксия, катехоламины, коллаген, реакция «антиген – антитело» и др.). Именно в каскаде AК образуются все формы эйкозаноидов (простагландины, лейкотриены, простациклины и тромбоксаны), которые опосредуют воспалительные реакции ⁽⁷⁾.

Достаточное поступление в организм ω-3 ПНЖК (ДКГ) подавляет синтез соответствующей кислоты ω-6 ПНЖК семейства (АК), что способствует торможению эффектов провоспалительных цитокинов, уменьшает экспрессию эндотелиальных молекул адгезии, активирует лейкоциты. Этот эффект подчеркивает важность сбалансированного состава ω-3 и ω-6 ДЦ ПНЖК в рационе. Исследования показали, что для защиты от нежелательных последствий, вызванных избыточной выработкой эйкозаноидов, важно не только само наличие ДЦ ПНЖК в поступающей пище, но и соотношение между ω-3 и ω-6 ПНЖК.

Организм доношенных и даже недоношенных детей в определенной мере способен синтезировать ДЦ ПНЖК. Тем не менее во многих случаях их образование затруднено. Поэтому присутствие свободных ДГК и АК в питании младенца имеет важное биологическое значение, так как способность к преобразованию ЛК и АЛК у ребенка первого полугодия жизни ограничена. Поскольку ДЦ ПНЖК играют важную роль в развитии плода и младенца, в ряде стран, в том числе и в России, рекомендовано дополнение рациона беременных и кормящих женщин ЭПК и ДГК ⁽⁸⁾.

ω-3 ПНЖК, в частности ДГК, играют решающую роль в развитии ЦНС, поскольку встраиваются в мембраны клеток коры мозга, повышают активность мембранных рецепторов, участвуют в передаче сигналов клетками, регуляции экспрессии генов и нейротрансмиссии. ДГК и АК участвуют в созревании синапсов и являются структурными компонентами миелина. Формирование синапсов начинается во время беременности (около 23-й недели) и продолжается на протяжении всей жизни [9]. Миелинизация аксонов слухового прохода ствола головного мозга начинается с 26-й недели гестации и продолжается до, по крайней мере, 1 года после рождения. Для миелинизации аксонов необходимы незаменимые ЖК. Исследования на животных показали, что как пренатальный, так и послеродовой дефицит незаменимых ЖК снижает их количество и изменяет состав миелина. Частота миелинизации областей, связанных со зрением и слухом, достигает пика после рождения ребенка и остается на высоком уровне до миелинизации областей мозга, лежащих в основе речевых навыков ⁽¹⁰⁾.

Добавление ДГК в рацион ребенка на первом году после рождения улучшает миелинизацию аксонов слухового прохода, что подтверждают результаты исследования младенцев, получавших детскую смесь, содержащую ДГК, у которых к возрасту 16 недель были зафиксированы более быстрые вызванные слуховые потенциалы ствола мозга, чем у младенцев, которые получали смесь без ДГК ⁽¹¹⁾.