БІОХІМІЯ КОМПОНЕНТІВ МОЛОКА
КЛІТИНИ МОЛОКА • • • В молозиві – 3 -8 млн клітин/мл В зрілому молоці – менше 100 000 клітин/мл Це макрофаги, нейтрофіли, Т- і В-лімфоцити, які важливі у забезпеченні локального імунітета молока, а також епітеліальні клітини Макрофаги – здатні до фагоцитозу, протектують кишечник від некротичного ентероколіту, спричиненого збудниками E. coli , C. albicons, Staphylococcus тощо, продукуючи фактори резистентності хазяїна – s. Ig. A, лактоферин, лізоцим, компоненти комплементу С 3 і С 4 Т-клітини – понад 50% лімфоцитів молозива і 20% - зрілого молока. Деякі з них (клітини-супресори) сприяють протекції імунної системи немовлят проти антигенів оточення В-клітини – продукують Ig. A
Біохімія і фізіологічні функції білків молока людини. Казеїн. • • У молоці міститься у вигляді міцел, після видалення яких лишається сироватка Казеїн – це не окрема частинка, а група білкових субодиниць, асоційованих і зв язаних разом із органічними і неорганічними іонами в міцели. Композиція білкових с/о (а також ї пропорція різних білків молока) варіює в залежності від виду: - головна с/о молока людини – β-казеїн, мінорний – κ-казеїн - - корови – α-казеїн, який у людини відсутній Окрім білкових с/о, міцели казеїну містять фосфат, кальцій, залізо, цинк, мідь Міцели казеїну молока людини за діаметром є меншими, ніж у коров ячому молоці, що м. б. пов язане з підвищеною проникністю для великих міцел у протоках молочної залози корови β-казеїн людини має 212 залишків амінокислот, з них 5 амінокислот (треонін і серин у різних положеннях) є фосфорильованими. Нефосфорильовані, моно-, ди-, три- та тетрафосфорильовані субодиниці β-казеїну є мінорними. γ-казеїн – це несправжня с/о казеїну, що є протеолітичним фрагментом β-казеїну, що утворюється при дії на β-казеїн реніну. Оскільки у молоці людини протеолітична активність низька, γ-казеїн може бути відсутнім у молоці людини, але продукуватися протягом зберігання чи перетравлення Капа-казеїн (к-казеїн) – легко деградує під впливом протеолітичних ферментів; його роль – стабілізація β-казеїну, з яким він утворює комплекси, в присутності Са++. М. м. 38 тис Да; з них 18 тис. Да припадає на вуглеводну частину (фукоза, галактоза, Nацетилгалактозамін, N-ацетилглюкозамін, сіалові к-ти) – саме різницею у цій цифрі зумовлюються видові відміни к-казеїну При дії на к-казеїн хімозину чи пепсину утворюється глікомакропептид, який, подібно до нативного к-казеїну, стимулює ріст Bifidobacterium infantis (т. зв. біфідус-фактори), і є більш ефективним за нього
Білки сироватки. Лактоферин • • Лактоферин (ЛФ) – забарвлений у червоний колір залізозв язуючий білок, деякі властивості якого подібні до трансферину (інколи його назвають “лактотрансферин”), присутній у багатьох рідинах тіла (сльоза, сало, панкреатичний сік), але його вміст є набагато більшим М. м. 77 тис Да, кожна молекула ЛФ може зв язати 2 іони заліза у 2 -х різних сайтах Встановлена бактеріостатична функція ЛФ людини проти E. coli, Candida albicans, Str. mutans, Vibrio cholerae, Pseudomonas aeroginosa (в умовах in vitro; in vivo даних мало) ЛФ також полегшує абсорбцію заліза із молока: в кишенику мавп виявлено рецептор до лактоферину, і рецептор-опосередковане поглинання комплексу (ЛФ +залізо) зумовлює високу біодоступність заліза молока
Білки сироватки. Альфа-лактальбумін • • М. м. 14 100 Да; Не містить вуглеводної компоненти Має дуже високу харчову цінність, до того ж його амінокислотна послідовність дуже добре адаптована до потреб новонароджених Окрім харчової цінності, цей білок є частиною ферменту лактозосинтази, який відповідає за синтез лактози у м. залозі, приєднуючи глюкозу до УДФ-галактози. Другий компонент лактозосинтази – галактозилтрансфераза. Лактальбумін виконує функцію модифікатора каталітичного сайту синтази і індукує зв язування глюкози з галактозилтрансферазною частиною ферментативного комплексу. Галактозилтрансфераза потребує наявності іонів металів: один її сайт зв язує Mg, Zn, Co, але не Ca, і має каталітичну функцію, а другий – залучений у зв язування субстрату і також зв язує іони Са і Mg. Альфа-лактальбумін також має ділянки зв язування іонів металів, зокрема, Са
• • Білки сироватки. Імуноглобуліни В молозиві їх більше, ніж у зрілому молоці Головний компонент цього класу білків – s. Ig. A, а мінорні – Ig. A, Ig. G, Ig. M s. Ig. A синтезується у молочній залозі шляхом ковалентного зв язування 2 -х молекул Ig. A сироваткового типу з двом іншими компонентами – сполучним ланцюгом (j-chain) та секреторним компонентом (sc) М. м. мономерного Ig. A – 160 тис. Да, sс – 80 тис. Да, j-chain – 18 тис Да, сумарна М. м. s. Ig. A – 420 тис. Да Функція сполучного ланцюга – діяти як ліганд для рецептора на клітинній мембрані епітеліальних клітин м. залози Функція секреторного компоненту – зв язування Ig. A з епітеліалною клітиною (секреторний компонент є частиною рецептору для Ig. A) і полегшення транспорту Ig. A або димеру Ig. A із сполучним ланцюгом через епітеліальні клітини у альвеоли s. Ig. A є резистентним до протеолізу, тому ця молекула є життєздатною у ШКТ і зумовлює виконання цим білком своїх функцій у кишечнику немовлят, що перебувають на грудному вигодовуванні. Молекули s. Ig. A діють проти бактеріальних і вірусних антигенів (Rubella, Vibrio cholerae, E. coli, Shigella, Salmonella, ретровіруси, ін), разом із лактоферином, лізоцимом та деякими іншими факторами зумовлюючи низьку частоту інфекцій у немовлят на грудному вигодовуванні у порівнянні із тими, що харчуються коров ячим молоком чи сумішами
Білки сироватки. Лізоцим і сироватковий альбумін • • Молоко людини має більший вміст лізоциму, ніж молоко ін. видів – напр. , у 3 000 р більше, ніж у молоці корови М. м. – 15 тис. Да, ця форма цього білка ідентична іншим формам лізоциму Функція лізоциму - розщеплення хімічного зв язку між Nацетилглюкозаміном і N-ацетилмурамовою к-тою, які є складовими клітинної стінки грампозитивних бактерій. Тому лізоцим молока людини несе бактеріостатичну функцію в ШКТ немовлят Дуже мала кількість сироваткового альбуміну транспортується із крові у молоко або шляхом ендо- і екзоцитозу (з крові – у епітеліальні клітини, з них – безпосередньо у молоко), або парацеллюлярним транспортом. Його основна функція – постачання амінокислот; крім того, із сироватковим альбуміном у молоці асоційовані тироксин, іони цинку і міді
Білки сироватки. Ліпази • • • Присутні різні типи ліпаз. Ліпаза, що стимулюється жовчними солями (ЛСЖС) – найважливіша, відповідає за абсорбцію жиру в немовлят. М. м. 90 тис. Да, вміст у молоці – біля 0, 1 мг/мл. Її активність не щезає у ШКТ немовлят, в той же час теплова інактивація ферменту викликає зниження абсорбції жиру – отже, теплова обробка молока людини для збереження результується у зниженні його ліполітичної активності ЛСЖС має широку субстратну специфічність: гідролізує три-, ди- та моноацилгліцероли, діацилфосфатгліцероли, ефіри холестеролу. При цьому (за виключенням ефірів холестеролу) основним продуктом, що формується, є гліцерол. На відміну від панкреатичної ліпази і ліпопротеїнліпази ЛСЖС гідролізує всі 3 ефірних зв язки триацилгліцеролів і не має по відношенню до них стереоспецифічності ЛСЖС активується навіть за низьких концентрацій жовчних солей у немовлят, що є значним супутнім фактором для високого ступеня абсорбції жиру в немовлят, які перебувають на грудному вигодовуванні. Це особливо важливо для недоношених немовлят із недорозвинутими функціями травлення Інші ліпази молока мають менше значення й мншу активність – напр. , активність ліпопротеїнліпази в 200 – 300 разів нижча за ЛСЖС
Білки сироватки. Альфа-амілаза • • • Активність альфа-амілази вища в молоці людини, ніж у коров ячому. Цей фермент у молоці знаходиться у кількох ізоферментних формах і є слинного типу, а не панкретичного Вважають, що альфа-амілаза синтезується локально у м. залозі, вміст її вище у молозиві і надалі швидко знижується – навіть швидше, ніж загальний вміст білка Альфа-амілаза має широкий р. Н-оптимум, виявляється у активній формі в панкреатичному соку немовлят на грудному вигодовуванні, що доводить витримування цим білком-ферментом переходу через шлунок, що компенсує низьку активність амілази слини й панкреатичного соку ранній період після народження Особливо високий вміст альфа-амілази – в молоці передчасно народивших матерів (т. зв. “передчасне молоко”) Також альфа-амілаза виконує певну антибактеріальну функцію
Білки сироватки: галактозилтрансфераза, сульфгідрилоксидаза, лактопероксидаза та ін. ферменти • • • Галактозилтрансфераза - це частина ферменту лактозосинтази, яка згадувалася при поясненні функцій альфа-лактальбуміну Галактозилтрансфераза є Mn-залежним глікопротеїном, М. м. 55 тис. Да В молоці людини існує у 13 -ти різних ізоформах Сульфгідрилокидаза – каталізує утворення дисульфідних зв язків. Субстрати in vitro – білок-зв язані –SH групи; in vivo – даних небагато, але, зокрема, показано роль цього ферменту в каталізі синтезу s. Ig. A в м. залозі, в захисті структури і функції SH—вмісних ферментів і структурних білків. Цей фермент стійкий до низького р. Н і протеолізу Лактопероксидаза – вміст цієї сполуки в молоці людини нижчий, ніж в молоці корови, і складає менше 0, 1 мкг/мл Інші ферменти – гама-глутамілтрансфераза, КФ, ЛДГ, малатдегідрогеназа, РНКаза, N-ацетил-бета-гексозаміназа, ксантиноксидаза
Білки сироватки. Інгібітори протеаз • • Молозиво людини має інгібіторний ефект на активність трипсину через вміст у ньому альфа-1 -антитрипсину й альфа-1 -антихімотрипсину, а також слідових кількостей альфа-1 -макроглобуліну, альфа-2 -антиплазміну, антитромбіну ІІІ, інтер-альфа-трипсинового інгібітору Їх фізіологічна роль – протективний ефект на протеолітичну активність у молочній залозі
Білки сироватки. Фолат-, вітамін В 12 -, тироксин- та кортикостероїдзв язуючі білки • • Фолатзв язуючі білки (ФЗБ) –глікопротеїни (22% вуглеводів), вперше виявлені саме у молоці, але зараз відома їх присутність у багатьох тканинах і рідинах. В молоці вміст ФЗБ дуже низький – 0, 7 мкг/мл; М. м. 25 – 27 тис. Да – це т. зв. сироваткові форми ФЗБ. Існують також мембранозв язані форми із М. м. 160 тис. Да і вище. Один моль будь-якої форми ФЗБ зв язує 1 моль фолату. Існують також проміжні форми ФЗБ із проміжними М. м. Фізіологічне значення ФЗБ: - полегшення поглинання фолатів із молока; - ФЗБ також діє у м. залозі як уловлювач для акумуляції фолатів із крові у молоко Тироксинзв язуючий білок (ТЗБ) – зв язує відповідну сполуку у сайтах міцного й слабкого зв язування та є ідентичним ТЗБ сироватки крові, їх концентрації строго корелюють а функції залишаються невивченими Кортикостероїдзв язуючий білок – теж подібний до сироваткового аналогу – стероїдзв язуючого глобуліну
Білки сироватки. Фолат-, вітамін В 12 -, тироксин- та кортикостероїдзв язуючі білки • Вітамін В 12 у молоці міститься у комплексі із вітамін В 12 -зв язуючим білком (В 12 ЗБ). Для звільнення із цього комплексу він потребує протеолітичного розщеплення і наступного зв язування із внутрішнім фактором Касла. В 12 ЗБ – це глікопротеїн із М. м. 102 тис. Да, що має 33% вуглеводної частини • Інший білок, здатний зв язувати вітамін В 12 – це транскобаламін ІІ, але його вміст є дуже низьким у порівнянні з В 12 ЗБ • Вміст В 12 ЗБ є набагато вищим у молозиві, ніж у зрілому молоці, що підтвержує те, що даний білок синтезується у молочній залозі. • Окрім участі в перенесенні вітаміну В 12 ЗБ виконує й бактеріостатичну функцію, т. я. добре конкурує із бактеріями за кобаламін, зв язаний із В 12 ЗБ, не поглинається кишковими бактеріями, тоді як вільний кобаламін їми використовується і необхідним для їх життєдіяльності. • В 12 ЗБ є порівняно резистентним до дії пепсину, але деградує за участю трипсину; в той же час через незрілу функцію підшлункової залози він не підлягає протеолітичному розщепленню у немовлят
Фактори росту молока • • EGF – епідермальний ф-р росту; IGF - інсуліноподібний фактор росту (=соматомедін С); TGF – трансформуючий фактор росту Більшість з них мають низьку М. м. і класифікуються як пептиди • Їх концентрації є дуже низькими, але вони мають дуже велику фізіологічну активність, сприяючи росту і збільшенню маси клітин слизової оболонки, підтримці р. Н шлунку, а також впливаючи на адсорбцію речовин
Білки мембрани жирових глобул молока • Протягом формування жирових глобул в м. залозі ліпідні краплини оточуються мембраною, яка походить від апікальної мембрани епітеліальних клітин. Фізичні й хімічні характеристики такої мембрани у порівнянні з плазматичною мембраною є зміненими через контакт з жировою краплиною. Мембрана жирових глобул молока (МЖГМ) містить глікопротеїни, фосфоліпіди, гангліозиди, ферменти ксантиноксидазу й ЛФ • Роль білків МЖГМ – вони беруть участь у феномені поверхневого розпізнання, впливають на активність ферментів, на всмоктування поживних речовин, можуть стимулювати ріст біфідобактерій
Вуглеводи молока • Основний вуглевод – дисахарид лактоза, глюкози – 0, 1% • В молоці людини присутній особливий полісахарид, необхідний для росту деяких молочнокислих мікроорганізмів, зокрема L. bifidus – це мікроорганізм, характерний для кишкової флори дітей грудного віку. До складу цього полісахариду входять N-ацетилглюкозамін, Lфукоза, глюкоза й галактоза. Його дуже багато у молозиві, а у молоці корови немає
Ліпіди молока • • Складна суміш, головною частиною якої є нейтральні жири До складу тригдіцеридів молока входять залишки олеїнової, пальмітинової, міристинової, стеаринової, капронової, лауринової, масляної, арахідонової та ін. к-т Також є холестерол, кефалін, лецитин В цільному молоці жири знаходяться у вигляді емульсії – діаметр її кульок = 1 – 5 мкм; в 1 мл молока – 5. 5 млн кульок. Стабілізатором цієї жирової емульсії виступають білки молока
Інші органічні речовини молока • Ферменти – найважливіші було розглянуто в п/р “білки молока” • Пігменти – рослинні: каротини, ксантофіл, ін • Вітаміни – А, С, вітаміни гр. В, дуже невеликі кількості вітамінів D і Е – молоко є єдиним джерелом вітамінів для немовлят на грудному вигодовуванні; їх вміст змінюється в залежності від характеру і складу їжі матері
Неорганічні складові молока • Фосфати й хлориди лужноземельних і лужних металів • Бікарбонати, сульфати • Дуже малий вміст заліза, який не покриває потреби новонародженого в цьому елементі. Нормальний розвиток новонародженого в перші місяці життя забезпечується наявністю великих запасів заліза у його печінці. Тому надто тривале годування дитини молоком у відсутності прикорму (фруктові й овочеві соки) може спричинити розвиток залізодефіцитної анемії
Порівняльна характеристика молока людини й коров ячого молока • • • Вміст загальних білків у молоці корови в 1, 5 – 2 р вищий; Вміст солей – в 2, 5 разів вищий Вміст цукрів – у 1, 5 разів менший • Тому в деякому ступені склад коров ячого молока можна наблизити до молока людини, якщо розвести його водою у 2 -3 рази й додати до нього певну кількість цукру • Інші, більш специфічні відміни молока цих видів розглядалися при описі окремих компонентів молока
