Метаболические эффекты пищевых волокон. Часть 2

Продоление. Часть 2
 
Метаболические эффекты пв при различных патологиях макроорганизма
ПВ и заболевания гастродуоденальной зоны
Экспериментальные и клинические исследования выявили полезное воздействие ПВ у лиц с заболеваниями гастродуоденальной зоны, реализуемые несколькими путями:

Увеличение полупериода эвакуации из желудка как жидкой, так и твердой пищи (в основном пектины), увеличение моторного индекса двенадцатиперстной кишки.
Стимуляция репаративных процессов в стенке желудка (наиболее выраженное у люцерны, эспарцета и микрокристаллической целлюлозы); восстанавливающее действие на железистый аппарат желудка ( возрастание функции желез с низкой их активностью до лечения и снижение секреторной функции с изначально гиперфункциональным состоянием).
Торможение секреторной активности желудочного сока.
Повышение рН в теле и антральном отделе желудка.
Уменьшение регургитации желчи в желудок посредством увеличения абсорбции желчных кислот.
Что касается предупреждений обострений язвенной болезни и удлинении сроков ремиссии мнения исследователей противоположны: по данным Kang J.Y. et al (1988) прием ПВ не вызывал снижения частоты рецидивов, однако в работах Rydning A (1990) указано на достоверное удлинение периода ремиссии и снижение частоты обострений.
Более важное значение приобретает потребление ПВ пациентами, перенесшими резекцию желудка. Благотворное действие ПВ направлено на:

Профилактику рака ободочной и прямой кишки (воздействие на желудочную секрецию и метаболизм желчных кислот)
Профилактику и лечение демпинг-синдрома

Влияние ПВ на эвакуаторную функцию желудка (увеличение времени)
Модификация инкреции интестинальных гормонов (энтероглюкагона и желудочного ингибирующего полипептида).
Влияние ПВ на активность пищеварительных ферментов и усвояемость нутриентов
Исследования данного вопроса крайне важны для понимания изменений, происходящих в ЖКТ, а именно усвояемости белков, жиров и углеводов при приеме ПВ.
При исследованиях in vivo и in vitro рядом авторов были определены следующие эффекты ПВ в отношении активности панкреатических ферментов. Установлено, что:

ПВ ингибируют активность панкреатических ферментов in vivo, поэтому индуцированная волокнами стеаторея зависит, во всяком случае частично, от мальабсорбции жира;
Увеличение вязкости дуоденального сока (пектином, гуаром) ингибирует активность или/и происходит связывание липазы.
Снижение рН дуоденального сока (пектином) понижает активность амилазы и липазы.
Предварительная обработка ПВ НСl увеличивает их ферментингибирующие свойства.
Следовательно, подавление активности ферментов может быть связано с ацидификацией ПВ в желудке, увеличением вязкости и снижением рН дуоденального содержимого, адсорбцией панкреатических ферментов.
Пектин, гуар, пшеничные отруби тормозят в дуоденальном соке амилазную активность на 35-100%, липазную - на 40-95%, триптическую – на 40-85%, фофолипаза подавляется только пектином на 75%.
Исходя из вышеизложенного, можно полагать, что постоянное потребление ПВ приводит к снижению всасывания белков, жиров и углеводов, что приводит к уменьшению энергетической ценности пищи.
В результате, полученные данные побудили многочисленных исследователей оценить всасываемость других нутриентов при приеме ПВ.

Большинство авторов предостерегает от злоупотребления ПВ, которые способны снизить адсорбцию кальция, железа, цинка, магния; увеличить выведение азота из организма; тормозить активность трипсина и химотрипсина (Schwartz et al, 1986). Этот эффект особенно характерен для некоторых отрубей, содержащих фитаты, ингибирующих всасывание железа и цинка.
Длительное потребление ПВ может отрицательно влиять на баланс витаминов, особенно А, С, Е, глутаминовой кислоты, серина и треонина.
В связи с вышеизложенным, при обогащении диет ПВ рекомендуется дополнительное введение минеральных нутриентов и комплекса витаминов.
Однако необходимо отметить, что указанные эффекты обнаруживаются при применении довольно больших доз ПВ, да и то не всеми авторами. Так, в эксперименте на животных только тенденция к снижению содержания витаминов групп В и С в крови была выявлена при добавлении в диету пшеничных отрубей, а пектин и микрокристаллическая целлюлоза никакого влияния не оказывали. (Богданов и др., 1987). Практически не влияют на обмен минеральных веществ ПВ злаковых. Следует учитывать тот факт, что при длительном введении ПВ в организме происходят адаптивные реакции, восстанавливающие исходный уровень микроэлементов (Shah et al., 1991). Немаловажное значение при применении ПВ придают перерывам между курсами, в течение которых баланс минеральных элементов, витаминов и азота быстро восстанавливается.
Кроме того, более значимое воздействие оказывает применение ПВ на выведение тяжелых металлов и радионуклидов.

Низкоэтерифицированный пектин легко образует пектинаты металлов, в т.ч. и свинца, а высокоэтирифицированный (метоксилированный) пектин обволакивает кишечную стенку и посредством механизма гель-фильтрация снижает всасывание молекул высокотоксических веществ. Таким образом, пектины могут связывать как поступающие извне тяжелые металлы, так и предупреждать вторичную резорбцию металлов при попадании их в ЖКТ с желчью или в составе др. пищеварительных секретов, выводя их с калом.
Микроорганизмы кишечника частично гидролизуют пектиновые вещества с образованием олиго- и галактуроновой кислот, которые реабсорбируются в кишечнике и попадают в кровяное русло. Карбоксильные и гидроксильные группы этих кислот связывают свинец, кадмий, ртуть и др. в крови способствуют их выходу из депо с последующим выведением с мочой.
ПВ и заболевания кишечника
Заболевания кишечника по ряду эпидемиологических исследований занимают 2-3 место среди других патологий ЖКТ. Лидирующее положение в списке заболеваний кишечника отводят хроническим колитам различной этиологии, синдрому раздраженного кишечника и другим функциональным заболеваниям с нарушением моторно-эвакуаторной функции, а также дивертикулезу толстой кишки, который развивается как результат чрезвычайного напряжения при акте дефекации, что характерно при потреблении так называемой западной (содержащей мало ПВ) диете.
Как указывалось выше, к метаболитам, ответственным за энергообеспечение эпителия, поставке субстратов липо- и глюконеогенеза, поддержание ионного обмена (схема3, таблица 6) относят КЖК и их соли, продуцируемые микрофлорой кишечника. Поэтому ПВ, помимо прямых физических эффектов, являясь субстратом для микрофлоры, оказывают многофункциональное действие при хронической патологии кишечника.
Схема 3. Окислительный и синтетический вклады КЖК в обменные процессы колоноцита, связанные с функциями всасывания Na+, детоксикацией и липогенезом (W.E.W. Roediger, 1990).

А. ПВ и заболевания толстой кишки.
Эффекты, оказываемые ПВ при хронических заболеваниях толстой кишки, можно суммировать в следующем списке:

ПВ при различных видах обработки оказывают разнонаправленное воздействие на транзит химуса и кала по пищеварительному тракту, а также на массу и состав кала

А) увеличивают массу фекалий, содержание в них жидкости, уменьшают время кишечного транзита при заваривании кипятком и увеличении потребления суточного количества жидкости до 1,5-2 л/с
Б) уменьшают массу фекалий, содержание в них жидкости, увеличивают время кишечного транзита при употреблении сухих отрубей.
Изложенное разнонаправленное действие ПВ предполагает их назначение при патологии кишечника с различными типами моторно-эвакуаторных нарушений. Следует учитывать, что овсяные отруби при запорах менее эффективны.
ПВ изменяют миоэлектрическую активность кишечника, приводят в равновесие пропульсивные и тонические сокращения мускулатуры толстой кишки.
ПВ, являясь пищевым субстратом для микрофлоры, способствуют нормализации популяционной численности и активности облигатной микрофлоры, которая в свою очередь поставляет КЖК, необходимые для нормальной трофики и энергообеспечения колоноцитов.
ПВ (особенно грубого помола) снижают внутрикишечное давление, профилактизируя дивертикулез кишечника и его осложнения.
ПВ не ускоряют транзита химуса в начальном отделе кишечника, где наиболее интенсивно проходят процессы гидролиза нутриентов и значительна степень всасывания пластических и энергетических составных частей пищи, витаминов, микроэлементов и др.
Б. ПВ и рак толстой кишки
Профилактическая роль ПВ в отношении РТК может быть связано со следующими механизмами:

Снижение концентрации канцерогенов вследствие гидрофильности ПВ и удержания в просвете кишки большего количества жидкости, с увеличением общей массы фекалий.
Ускорение пассажа химуса, т.е. уменьшение времени контакта ко- и канцерогенного вещества и слизистой оболочки кишки.
Связывание ко- и канцерогенов, в том числе желчных кислот, ПВ.
Изменение внутрикишечного рН, обычно в кислую сторону, вследствие выработки летучих жирных кислот при бактериальной ферментации ПВ, что приводит к снижению концентрации свободного аммиака, который содействует канцерогенезу в толстой кишке.
Изменение кишечной микрофлоры количественно и качественно, что может приводить к иным воздействиям на некоторые канцерогены, особенно “непрямые” или “требующие активации” (диметилгидразин или афлатоксин Б1).
Образование при бактериальном расщеплении ПВ, особенно злаковых, лигнанов– энтеролактона и энтеродиола; последние, не обладая эстрогенной активностью, вследствие близости их структуры к структуре синтетических эстрогенов стильбэстрола и гексестрола связывают рецепторы к эстрогенам; поскольку 30-50% всех опухолей ТК имеют рецепторы к эстрогенам, лигнаны блокируют пролиферативное действие эстрогенов на эпителий ТК.
ПВ и заболевания гепатобиллиарной зоны.
А. ПВ и холелитиаз.
В многочисленных экспериментальных исследованиях показана способность ПВ снижать концентрацию холестерина в желчи и предотвращать возникновение холестериновых желчных камней. Учитывая метаболизм холестерина в организме (схема 4), механизм влияния ПВ на снижение холестерина реализуются следующими путями:

Абсорбция холестерина и желчных кислот (ЖК), и усиленное выведение их с калом
Для поддержания пула ЖК, выводимых с калом, происходит усиленный синтез их из холестерина, уменьшая его количество в желчи.
Схема 4. Метаболизм холестерина в организме (Vanhouny G.V.,1982, модификация Ардатской М.Д., 2001)

Кроме того, действие ПВ на ингредиенты и литогенность желчи связано в большей
степени с изменением метаболизма ЖК и их энтерогепатическая циркуляция (схема 5). Влияние ПВ на изменение указанной метаболической цепи осуществляется:

Путем изменения качественного состава ЖК: ПВ сорбируют желчные кислоты неодинаково. Свободные ЖК связываются больше, чем конъюгаты, что приводит к снижению индекса литогенности;
Изменения метаболической активности и популяционной численности родов микроорганизмов, принимающих участие в 7-альфа-дегидроксилировании ЖК;
Изменении времени транзита по кишечной трубке.
Схема 5. Энтерогепатическая циркуляция желчных кислот у человека

Б. ПВ и цирроз печени.
Угрожающим синдромом при заболеваниях печени является гепатическая энцефалопатия (ПЭ), в конечной стадии приводящая к смерти больного. Существует несколько гипотез патогенеза ПЭ, среди которых значительное место занимает аммиачная и нейротрансмиттерная модели. Как было установлено, ПВ значительно снижают степень ПЭ, путем прямого:

Ре- и абсорбирующего и действия в отношении аммиака и коротко- и среднецепочечных жирных кислот ( кислоты с длиной цепи атомов углерода более 3, кислот с разветвленной углеродной цепью (изомеров) и выведения их с калом;
Изменении времени кишечного транзита;
и непрямого:
Изменения метаболической активности и популяционной численности кишечной микрофлоры - продуцентов короткоцепочечных жирных кислот, аммиака, нейротрансмиттеров бактериального происхождения (гамма-аминомасляная кислота)
Снижение проницаемости кишечной стенки, вследствие изменения окислительно-восстановительного внутрипросветного потенциала.
ПВ и заболевания обмена веществ.
Заболевания обмена веществ также связывают с уменьшением в рационе современного человека содержания ПВ, что относит их также к болезням цивилизации. Следует полагать, что диетотерапия вышеуказанных заболеваний с включением достаточного количества ПВ обеспечит наибольший профилактический и лечебный эффект.
А. ПВ и сахарный диабет.
Проведенными иследованиями установлено:

При высоком содержании ПВ в диете увеличивается время всасывания углеводов из ЖКТ, что приводит к более эффективному использованию углеводов периферическими тканями
Из пищевых волокон различного происхождения положительное влияние оказывали только волокна из хлебных злаков; волокна из фруктов и овощей подобным действием не обладали.
ПВ тормозят всасывание глюкозы в кишечника (гуар)
В меньшей степени способствуют повышению гликемии овощи, а не крупы или картофель
ПВ тормозят секрецию интестинальных гормонов и ингибируют действие некоторых антинутриентов, что спообствует снижению глюкозурии и кетоацидоза, уменьшает потребность в инсулине.
Таким образом, ПВ могут модифицировать углеводный обмен путем изменения транзита пищевой кашицы в желудке и тонкой кишке, замедления всасывания простых углеводов, стимуляии гликолиза и изменения инкреции инсулина и интестинальных гормонов.
Б. ПВ и нарушения липидного обмена при заболеваниях сердечно-сосудистой системы.
Выявленная существенная отрицательная корреляция между потреблением вегетарианских рационов и смертностью в результате ИБС, побудили исследователей более детально оценить влияние пищевого рациона на изменения обмена липидов и развитие патологии ССС.
Известно, что морфологическим субстратом ИБС является холестериновая бляшка. На схеме 4 представлен метаболизм холестерина в организме человека. Многочисленные исследования выявили эффекты ПВ на различные звенья метаболической цепи: ПВ способствуют увеличению содержания холестерина липопротеидов высокой плотности и уменьшению уровня общего холестерина крови посредством адсорбции его, увеличения экскреции желчных кислот и восстановлением баланса между образованием и выведением холестерина.
Механизмы влияния ПВ на адсорбцию липидов.
Прямые эффекты :

опорожнение желудка
изменение времени транзита химуса
блокирование волокнами поверхности слизистой оболочки кишечника, что уменьшает всасывание липидов
секвестрация желчных кислот и других мицеллярных компонентов
Непрямые эффекты:

влияние на величину и состав пула желчных кислот

увеличение фекальной экскреции кислых и нейтральных стероидов как результат нарушения их всасывания из-за недостатка желчных кислот
увеличение 7-альфа-гидроксилации холестерина
изменение выброса интестинального глюкагона и панкреатического инсулина
адаптивные изменения кишечной структуры и функции
Кроме того, установлено, что уменьшение усвояемости цинка, при высоком потреблении ПВ, может приводить к обмену холестерина
В. ПВ и ожирение.
Эффективность применения ПВ при лечении тучности связана со следующими факторами:

Снижение усвояемости энергии рациона с 94,5 до 92 %
Наполнение желудка и поддержание чувтсва насыщения
Удлинение времени опорожнения желудка
Изменение моторики тонкой кишки (время транзита химуса и его перемешиваемость)
Изменение профиля рН
Освобождение желудочно-кишечных гормонов
Изменение полостного пищеварения
Изменение всасывания в кишечнике
Нормализация липидно-углеводного обмена
Г. ПВ и аллергические реакции и псевдоаллергические синдромы.
Механизм воздействия ПВ реализуется путем:

Прямого действия – абсорбция аллергенов из ЖКТ
Опосредованное действие - изменение метаболической активности микрофлоры кишечника и снижение выработки биогенных аминов, а также повышение иммунорезистентности.
ПВ существенно снижают уровень эндогенного гистамина и других биологических аминов, которые реализуют аллергические проявления при болезнях пищеварительной системы.

Заключение
Всю совокупность эффектов, однако далеко не полный их перечень, приводим в приложении 3.
А.М.Уголев в 1986 году изложил представление о пяти потоках из кишечника во внутреннюю среду организма. Пищевые волокна, контатировал А.М.Уголев, необходимы для нормального функционирования пищеварительной системы и макроорганизма в целом. На схеме 6 представлено влияние ПВ на основные потоки веществ из пищеварительного тракта во внутреннюю среду организма.
 

Теперь не вызывает сомнения, что применение ПВ следует рассматривать как наиболее физиологический подход к профилактике патологии ЖКТ, так и лечению функциональных заболеваний пищеварительной и других систем. Учитывая низкую стоимость ПВ в сравнении с традиционными методами профилактики и лечения, терапия с использованием ПВ является на настоящий момент экономически целесообразной.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
Классификация пищевых волокон:

По химическому строению.

Полисахариды: целлюлоза и ее дериваты, гемицеллюлоза, пектины, камеди, слизи – гуар и др.
Неуглеводные ПВ – лигнин.
По сырьевым источникам.

Традиционные: ПВ злаковых, бобовых растений, овощей, корнеплодов, фруктов, ягод, цитрусовых, орехов, грибов, водорослей.
Нетрадиционные: ПВ лиственной и хвойной древесины, стеблей злаков, тростника, трав.
По методам выделения из сырья.

Неочищенные ПВ.
ПВ, очищенные в нейтральной среде.
ПВ, очищенные в кислой среде.
ПВ, очищенные в нейтральной и кислой средах.
ПВ, очищенные ферментами.
По водорастворимости.

Водорастворимые: пектин, камеди, слизи, некоторые дериваты целлюлозы.
Водонерастворимые: целлюлоза, лигнин.
По степени микробной ферментации в толстой кишке.

Почти (или) полностью ферментируемые: пектин, камеди, слизи, гемицеллюлозы.
Частично ферментируемые: целлюлоза, гемицеллюлоза.
Неферментируемые: лигнин.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Кассификация пв по основным медико-биологическим эффектам

ускоряющие и повышающие чувство насыщения: гельформирующие ПВ (пектин, гуар и др.)
ингибирующие эвакуаторную функцию желудка: вязкие ПВ (гуар и др.)
стимулирующие моторную функцию толстой кишки: аморфные ПВ (из свекольных выжимок и др.)
увеличивающие массу фекалий и соответственно частоту дефекаций за счет:
удержания воды в просвете толстой кишки (ПВ пшеницы, бобовых)
возрастания массы микрофлоры толстой кишки (ПВ капусты и др.)
сорбирующие желчные кислоты: гуар, лигнин, целлюлоза, пектин
сорбирующие холестерин: гуар, целлюлоза, пектин
замедляющие всасывание углеводов: пектин, гуар
преобразуемые бактериями кишечника в лигнины, блокирующие рецепторы к эстрогенам (ПВ злаковых)
оказывающие антиоксидантное действие: лигнин
ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Физиологические эффекты ПВ

Подавление аппетита
Увеличение насыщения
Снижение потребления энергии
Изменение динамики опорожнения желудка
Тонкий кишечник

Уплощение кривой толерантности к глюкозе
оответствующая редукция инсулярного выброса
Изменение степени абсорбции жира
Ослабление всасывания кальция, железа, цинка
Возрастание экскреции желчных кислот и снижение их метеболизма
Повышение выделения нейтральных стеринов
Снижение уровня холестерина в крови
Толстая кишка

Увеличение массы фекалий
Разжижение кишечного содержимого
Ускорение кишечного пассажа
Падение внутриполостного давления
Изменение метаболизма микрофлоры
Увеличение роста микроорганизмов
В начало статьи. Часть 1...