Зерновые и здоровье ребенка
Сотрудники «Научно-исследовательского клинического института педиатрии имени академика Ю.Е. Вельтищева», РНИМУ им. Н.И. Пирогова совместно АО «ПРОГРЕСС» и «Всероссийским научно-исследовательским институтом молочной промышленности» подготовили статью посвященную пользе употребления злаковых культур. Это особенно важно для созревания мозга у детей с последующим долгосрочным влиянием на развитие когнитивных функций.
Влияние злаковых на показатели здоровья
Доказано, что тип потребляемой крупы – цельное зерно или рафинированное – оказывает влияние на состояние здоровья. Так, значительное потребление цельнозерновых продуктов обусловливает более низкий риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета, ожирения, колоректального рака. Метаанализ, проведенный X. Ma и соавт., выявил отрицательную корреляцию между употреблением цельного зерна и смертностью. Очевидная польза диктует необходимость включения цельнозерновых продуктов в рацион во всех возрастных группах. Однако до сих пор нет общих рекомендаций относительно ежедневной квоты цельнозерновых продуктов в рационе. Одна из главных проблем при употреблении цельнозерновых продуктов является их низкая усвояемость по сравнению с рафинированными зерновыми продуктами.
Пилотное исследование M.G. Ferruzzi и соавт. показало, что дети в возрасте 18–24 мес легче адаптировались к новым продуктам. Поэтому ряд ученых считают эффективным постепенное введение продуктов из цельного зерна в рацион детей именно в период от 1,5 до 2 лет. Таким образом, достигается важная цель – приобщение детей к здоровой пище. Однако следует принимать во внимание риски при использовании цельного зерна: по сравнению с очищенным рисом цельное зерно риса имеет более высокое содержание неорганического мышьяка, который концентрируется в отрубном слое; избыточное содержание клетчатки может иметь негативное влияние на биодоступность минералов в кишечнике.
Кроме того, основные зерновые культуры (например, пшеница) часто содержат субоптимальные количества микроэлементов, особенно железа и цинка. В регионах, где рацион человека состоит в основном из злаков, это приводит к дефицитным состояниям. Так, по оценкам экспертов ВОЗ, приблизительно 25% населения планеты страдают от анемии, а 20% часть испытываю дефицит цинка, что, по данным K.R. Wessells и соавт., коррелирует с отставанием в росте у детей до 5-летнего возраста (р=0,48; р<0,001).
Эффективность обогащения зерна микронутриентами. Существует ряд способов увеличить квоту полезных веществ в рационе человека. Например, путем увеличения содержания макро- и микроэлементов в самих культурах. С этой целью выводятся новые сорта злаковых путем селекции, вводятся минеральные удобрения в почву, обогащается зерно минеральными добавками в послеуборочный период. Для уменьшения потерь при рафинировании зерна его обогащают рибофлавином, ниацином, тиамином, фолатом, железом и кальцием. Обогащение продуктов питания, в частности молока и зерновых, витаминами, макро- и микронутриентами особенно актуально для детей первых 2 лет жизни в развивающихся странах, поскольку в данной возрастной группе дефицит представляет серьезную проблему. Так, K. Eichler и соавт. в систематическом обзоре и метаанализе провели оценку влияния обогащенных молока и злаковых на показатели здоровья детей в возрасте от 6 мес до 5 лет по сравнению с обычным питанием. Было показано, что обогащение продуктов – эффективное средство ликвидации анемии у детей до 3 лет. При этом обогащение микроэлементным комплексом, в составе которого содержалось железо, оказалось более эффективным, чем обогащение только железом, в повышении уровня гемоглобина и уменьшало риск развития анемии на 57%. Авторы подчеркивают, что витаминизация повышает уровень каротиноидов в сыворотке крови
Влияние зерновых на цикл сон–бодрствование
Доказано, что диета оказывает влияние на ритм сон–бодрствование, благодаря увеличению в рационе незаменимой аминокислоты триптофана. Триптофан – предшественник серотонина и мелатонина, синтезируемых в головном мозге. Мелатонин вырабатывается шишковидной железой из серотонина в основном в темное время суток. Результатом употребления перед сном молочной каши, обогащенной триптофаном, является улучшение ночного сна. В частности, у детей в возрасте 8–16 мес с нарушениями сна, выражавшимися в более 3 ночных пробуждениях, при кормлении кашей, обогащенной триптофаном, улучшилось качество и увеличилась продолжительность сна. Однако c возрастом ухудшается транспорт триптофана через гематоэнцефалический барьер и уменьшается активность триптофангидроксилазы, которая катализирует конечную стадию биосинтеза как серотонина, так и мелатонина.
Серотонинергическая система участвует в контроле сна, настроения и познания. Однако с возрастом происходят изменения в синтезе и секреции серотонина, и дисфункциональные изменения серотонинергической системы могут привести к депрессии, тревожным, когнитивным, биполярным и обсессивно-компульсивным расстройствам. R. Bravo и соавт. провели исследование, в результате которого было выявлено влияние зерновых, обогащенных триптофаном, на цикл сон–бодрствование, депрессию и тревожность у 35-летних пациентов и у пожилых людей в возрасте 55–75 лет. В течение 1-й недели участники употребляли стандартные крупы на завтрак и ужин (содержание триптофана 22,5 мг в 30 г крупы). На 2-й неделе крупы обогащались более высокими дозами триптофана (60 мг на 30г крупы). На 3-й неделе волонтеры не употребляли крупы. Каждый участник носил на запястье актиметр – прибор, регистрировавший все параметры активности, были собраны образцы мочи для анализа уровня мелатонина и метаболитов серотонина, измерения общей антиоксидантной активности. Все исследуемые параметры были неизменными и идентичными при употреблении необогащенных злаковых и в отсутствие злаковых в питании соответственно на 1-й и 3-й неделях. Употребление зерновых культур, содержащих более высокую дозу триптофана, повышало фактическое время сна, снижало ночную активность, уменьшало тревожность. Количество 6-сульфатоксимелатонина, 5-гидроксииндолуксусной кислоты и общая антиоксидантная активность в моче также увеличивались после употребления злаковых, обогащенных триптофаном. Таким образом, показано, что зерновые, обогащенные триптофаном, могут быть полезны для коррекции цикла сон–бодрствование, оказывают положительное влияние на настроение.
Примером молочно-зерновых продуктов служат жидкие молочные кашки, которые сочетают в себе молочный компонент и муку из зерновых: пшеницы, риса, овса, гречки, кукурузы. Ряд жидких молочных кашек дополняют натуральные пюре из фруктов и/или ягод, что помогает разнообразить рацион, познакомить ребенка с новыми вкусами. Все жидкие кашки обогащены пребиотиком инулином, который оказывает положительное влияние на состав микрофлоры кишечника, улучшает всасывание ряда минеральных веществ, например кальция, и способствует более комфортному пищеварению.
Влияние зерновых на когнитивное развитие
Уровень метаболизма глюкозы в головном мозге детей увеличивается в период от рождения до 4 лет, вдвое превосходя скорость метаболизма глюкозы у взрослых, что обусловлено активным формированием нейрональных связей. Так, потребности мозга в глюкозе у недоношенных новорожденных составляют 5 мг/кг/мин, у доношенных – 3–5 мг/кг/мин, у взрослых – 2–3 мг/кг/мин. Эндогенная продукция глюкозы по результатам измерения с использованием стабильных изотопов составляет 5–8 мг/кг/мин. Таким образом, большая часть эндогенно продуцируемой глюкозы у новорожденных расходуется на потребности метаболизма мозга. Более того, существует корреляция между объемом продукции глюкозы и массой мозга в различные возрастные периоды, которая существенно меняется после достижения 40 кг массы тела. Это соответствует времени прекращения роста мозга. Для сравнения, мозг взрослого человека составляет около 2% от массы тела, потребляя примерно 1/5 всей энергии. По данным T. Chugani и соавт., метаболизм глюкозы у детей остается повышенным до 9–10 лет, постепенно снижаясь до уровня взрослого человека к концу подросткового периода. Большая часть потребляемой мозгом глюкозы используется для поддержания мембранного потенциала нейронов в покое, поэтому стабильное поступление этого соединения имеет большое значение для нейронов. В период активного роста и развития головного мозга недопустимы гипогликемические состояния, которые могут приводить к нарушению его функционирования. Одним из основных способов поддержания нормогликемии служит регулярный прием пищи. Причем 4–6-кратный прием пищи в сутки более важен для детей, чем для взрослых. Особое место занимает завтрак, который обеспечивает глюкозой головной мозг утром после ночного голодания, сопряженного с исчерпанием запасов гликогена. A.S. Donin и соавт. продемонстрировали необходимость завтрака. У детей в возрасте 9–10 лет, которые не завтракали каждый день, отмечались более высокие, чем у детей, получающих завтраки ежедневно, уровни маркеров риска развития сахарного диабета 2-го типа и сердечно-сосудистых заболеваний. Более низкая резистентность к инсулину отмечалась у детей, которые употребляли на завтрак крупы с высоким содержанием клетчатки, по сравнению с теми, у кого завтрак состоял из хлопьев с низким содержанием волокон. Взаимосвязи с социально-экономическим статусом, физической активностью, ожирением обнаружено не было. R. Theodore и соавт. определили наличие связи между употреблением отдельных продуктов питания детьми в 3,5 года и теми же детьми в 7-летнем возрасте, их когнитивным развитием. Исследователи обнаружили, что более высокий уровень потребления рыбы, хлеба и круп в 3,5 года был связан с более высоким коэффициентом умственного развития (IQ) в 7-летнем возрасте.
Отмечено влияние качества завтрака на когнитивное развитие детей. Для анализа взаимосвязи между употреблением на завтрак определенного продукта – риса или хлеба, объемом серого вещества мозга и IQ у 290 здоровых детей было использовано магнитно-резонансное изображение и морфометрия. Группа детей, употребляющих рис на завтрак, имела значительно больший коэффициент серого вещества (объем серого вещества в процентах, деленный на внутричерепной объем) и значительно более крупные региональные объемы серого вещества в нескольких областях, в том числе левой верхней височной извилине. Дети, употреблявшие хлеб, имели значительно более крупные региональные объемы серого и белого вещества, в том числе в правой лобно-теменной области. IQ был значительно выше у детей, потреблявших рис, чем у тех, кто завтракал хлебом. Вареный белый рис и белый хлеб содержат большое количество углеводов, служат источником макроэлементов и имеют высокий уровень метаболизма в организме человека. Поэтому один из возможных механизмов, лежащих в основе различий между двумя группами, состоит в гликемическом индексе риса и хлеба. Гликемический индекс японского отварного белого риса ниже, чем у белого хлеба (68 и 100 соответственно), а употребление продуктов с низким гликемическим индексом связано с меньшими колебаниями уровня глюкозы в крови. Таким образом, употребление продуктов с низким гликемическим индексом обеспечивает более стабильную и эффективную доставку глюкозы к головному мозгу, чем продукты с высоким гликемическим индексом. В обзоре В. Edefonti и соавт. также определено, что низкий постпрандиальный гликемический ответ полезен для формирования когнитивных функций. Таким образом, эффективное поступление глюкозы имеет большое значение для созревания и развития мозга у детей, а тип завтрака может иметь долгосрочное влияние на когнитивное развитие.
Белки зерновых и целиакия
Традиционно белки зерновых подразделяются на 2 группы: глютенины и проламины. Глютенины относятся к структурным (биологически активным) белкам, богаты дисульфидными связями и имеют значительную молекулярную массу. Проламины служат запасными белками и содержатся в зерне и муке преимущественно в виде простых и небольших молекул. В различных злаковых проламины имеют свои названия: в пшенице – глиадин, ржи – секалин, ячмене – гордеин, овсе – авенин, кукурузе – зеин, пшене – кафирин, рисе – оризин. Фракция проламинов в пшенице наиболее значительна и составляет 3–6 г/100 г муки. Поскольку пшеница это наиболее часто употребляемый в пищу зерновая культура, то, соответственно, глиадин изучен наиболее полно как фактор агрессии в отношении клеток слизистой оболочки тонкой кишки у больных целиакией.
Нередко все токсичные для больных целиакией белки злаковых для краткости обозначаются термином «глютен». Название «проламин» отражает характеристики аминокислотного состава, а именно высокое содержание пролина и глютамина, определяющих токсичность глиадина, секалина и гордеина. Проламины риса, проса и кукурузы содержат меньше глютамина и пролина, зато больше лейцина и аланина; авенин овса занимает среднее положение. Следует отметить, что наиболее «токсичные» злаки имеют самое близкое родство: в обширном семействе злаков (Gramineae) и подсемействе Festucoideae пшеница, рожь и ячмень относятся к одному роду Hordeae. Таким образом, пропорции аминокислот глютамина и пролина отражают их токсичность.
К общей характеристике проламинов можно добавить низкое содержание эссенциальных аминокислот: метионина, лизина и триптофана, что резко снижает биологическую ценность проламинов в целом, а с точки зрения нутрициологии определяет полное отсутствие вреда при их исключении из питания. С момента открытия в 50-х годах прошлого века роли глиадина в развитии целиакии начались поиски его токсичных фрагментов и фракций. По электрофоретической подвижности выделяют 30–50 фракций глиадина, но только часть из них оказывает повреждающее действие на слизистую оболочку тонкой кишки. Это a-, b-, g-, w-фракции, которые при добавлении к культуральной среде энтероцитов пациентов с целиакией вызывают их повреждение. Анализ пептидов в токсичных фракциях глиадина выявил общие N-концевые фрагменты, включающие аминокислотные последовательности, которые содержат глютамин и пролин, определяющие их токсические свойства. Именно пролин играет ключевую роль в определении структуры, иммуногенности, устойчивости к протеолизу. Исследования, проведенные in vitro и in vivo, позволяют констативаровать повреждающий потенциал определенных фрагментов молекул злаковых белков для людей, предрасположенных к целиакии. Глютенины по своему аминокислотному составу содержат меньше пролина и глютамина. Тем не менее они также могут оказывать токсическое действие на слизистую оболочку тонкой кишки. В настоящее время роль глютена в развитии целиакии не вызывает сомнений, поэтому основным методом лечения целиакии признана пожизненная диета с полным исключением из рациона пшеницы, ржи, ячменя и продуктов, включающих эти злаковые.
Заключение
Зерновые продукты – не только важные источники энергии, питательных и биологически активных веществ. Их употребление оказывает долгосрочное влияние на когнитивное развитие, может быть полезно для изменения цикла сон–бодрствование, а также способствует снижению риска развития сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета, ожирения и колоректального рака кишки. Очевидная польза для здоровья диктует необходимость включения зерновых продуктов в рацион, особенно детей раннего возраста.
Источник: Зерновые и здоровье ребенка.
Хавкин А.И., Ковтун Т.А., Макаркин Д.В., Федотова О.Б., Комарова О.Н.
Российский вестник перинатологии и педиатрии, 2020; 65:(4)
Метки: научные исследования, нутрициология
26.02.2021