Актуальность. Развитие метаболического синдрома определяется внутренними и внешнесредовыми факторами, к числу которых, наряду с генетической предрасположенностью, возрастом, пищевым поведением, гиподинамией, курением [7,8], исследователи все чаще стали относить изменение функциональной активности микробиоты кишечника [2, 6]. Однако существующие методы исследования микроорганизмов кишечника посредством бактериального посева на питательные среды показали свою низкую диагностическую ценность [9]. Новая генерация некультуральных методов исследования, основанная на изучении стойких метаболитов микроорганизмов в кале, среди которых короткоцепочные жирные кислоты (КЖК) занимают особую роль, дает новые возможности количественной и качественной оценки микробиоты кишечника [3, 4]. Низкомолекулярные метаболиты микроорганизмов могут являться эффекторами, кофакторами и сигнальными молекулами, регулирующими скорость и выраженность протекания метаболических реакций как в норме, так и при патологических процессах. Результаты исследований последних лет свидетельствуют о том, что изучение микробиоты кишечника при МС дает возможность для оценки дополнительных факторов этиологии, патогенеза данной патологии, а также разработки на этой основе современных программ диагностики и лечения МС. Появление продуктов питания с пищевыми волокнами (ПВ), являющимися пребиотиками для микроорганизмов [1], открывает новые возможности воздействия на микробиоту кишечника, что и определяет актуальность настоящего исследования.
Целью открытого контролируемого исследования было изучение немедикаментозного влияния на функциональную активность микробиоты кишечника у людей с МС.
Материал и методы исследования. Критерием включения в исследование явилось наличие диагноза МС, верифицированного на основании установления минимум трех из 5 нижеперечисленных критериев: центральный (абдоминальный) тип ожирения – окружность талии (ОТ) более 80 см у женщин и более 94 см у мужчин, повышенное артериальное давление (АД) ?≥ ?130/85 мм рт. ст.; повышение уровня триглицеридов ?≥? 1,7 ммоль/л; снижение уровня липопротеины высокой плотности (у мужчин < 1,0 ммоль/л, у женщин < 1,3 ммоль/л); гипергликемия натощак (глюкоза в плазме крови натощак ?≥ ?6,1 ммоль/л). Критериями исключения из исследования явились: возраст старше 50 лет; острые воспалительные заболевания или обострение хронических заболеваний, симптоматические варианты артериальной гипертонии, заболевания соединительной ткани, онкологическая патология, острые кишечные инфекции и/или острые заболевания неизвестной этиологии с кишечной симптоматикой, перенесенные менее 3 месяцев назад, другие соматические заболевания в стадии декомпенсации, с неблагоприятным ближайшим прогнозом, эпизоды гипертермии за 3 месяца до исследования, неустановленной этиологии, лечение антимикробными препаратами в период за 3 месяца до исследования, отказ от участия в исследовании, предполагаемые затруднения последующего проспективного наблюдения.
В исследовании приняли 51 человек с МС, которые в соответствии с задачами работы была разделены на три группы. В 1-ой группе (n=18) проводилась коррекция веса путем диетической модели, основанной на классических принципах рационального питания. В качестве базы для модели брались Европейские клинические рекомендации по профилактике ССЗ (пересмотр 2012 г.) [5]. Во 2-ой группе (n=17) к указанной выше методике добавлялись компоненты функционального питания, которые по технологии создания можно было разделить на две группы продуктов. Первая группа была представлена продуктами, содержащими в нативном виде значительные количества ПВ. К ним относились хлебобулочные изделия из муки грубого помола, крупы определенных сортов злаков (гречневая), некоторые виды овощей (горох, фасоль, капуста брюссельская, лук-порей, спаржа и др.) и фруктов (груша, слива, курага и др.), морские гидробионты. Вторая группа представляла собой продукты, дополнительно технологическим способом обогащенные ПВ (отруби, хлопья различных видов злаков). Продукты второй группы не относились ни к лекарственным препаратам, ни к биологически активным добавкам, были полностью безопасны и предназначены для употребления в качестве продуктов питания. Диетическая программа составлялись каждому пациенту отдельно на основании полученных первичных данных оценки потребления групп ПВ, при этом суточное содержание в рационе ПВ у каждого пациента доводилось до 35 г. Важным пунктом было соблюдении адекватного водного баланса с употреблением не менее 2 литров жидкости ежедневно. 3-ью группу (группа контроля) (n=16) составили исследуемые, по тем или иным причинам не прошедшие немедикаментозную коррекцию веса.
Исследуемые образцы фекалий подвергались макро- и микроскопическому, а также химическому исследованиям. Хроматографическое исследование КЖК в кале проводилось на газожидкостном хроматографе с изотермическим режимом работы (температура термостата 150 0С, температура испарителя и детектора 230 0С, газ-носитель – азот, с давлением на входе в колонку 1,8 атм., расход газа-носителя – 2мл/мин, воздуха 300 мл/мин, соотношение потоков газа-носителя на сброс и в колонку – 50:1). Время хроматографирования одной пробы составляло около 8 мин.
Протеолитическую активность микроорганизмов оценивали по сумме концентраций изокислот С4-С6 - ИзоСn ∑(изоС4+изоС5+ изоС6), а также пропорции всех изокислот С4-С6 ко всем неразветвленным кислотам С4-С6 (ИзоСn/Сn).
Для количественной оценки изменения окислительно-восстановительного баланса в полости кишечника рассчитывался анаэробный индекс (АИ) – отношение суммы концентраций (С) восстановленных кислот к менее восстановленным: Спропионовая+ Смасляная/Суксусная.
Для изучения особенностей фактического питания использовался метод анализа общей полуколичественной оценки потребления групп пищевых продуктов, пищевых веществ и энергии с учетом особенностей питания населения России. В основе данного метода лежит метод ретроспективной регистрации количества, частоты и вида потребляемого продукта питания в течение предшествующего месяца, осуществляемое посредством заполнения формы-вопросника, включающего 67 видов продуктов и блюд с последующей обработкой результатов. Данный алгоритм позволил классифицировать обследуемых по характеру питания и величинам потребления основных групп пищевых продуктов, в том числе и ПВ.
Все группы исследования были сопоставимы по основным медико-биологическим характеристикам и при проведении сравнительного анализа с применением критерия Манна – Уитни уровень р не принимал значений меньше 0,05. Период наблюдения составил 6 месяцев, по истечению которого проводилось повторное клинико-лабораторное обследование, включая развернутое копрологическое и хроматографическое исследование кала.
Результаты исследования. Анализ антропометрических и некоторых клинических данных полученных результатов с помощью критерия Вилкоксона показал статистически значимое динамическое снижение веса, индекса массы тела (ИМТ), ОТ, индекс окружность талии/окружность бедер (ОТ/ОБ) в 1-ой и 2-ой группах исследования (p<0,05). При этом более выраженная динамика изменений антропометрических данных оказалась во 2-ой группе. Так, медиана веса в группе на функциональном питании снизилась с 98,7 до 90,6 кг (p<0,01), медиана ИМТ с 38,6 до 36,6 кг/м2 (p<0,01), медиана ОТ с 108 до 103 см (p<0,05), медиана ОТ/ОБ с 1,09 до 1,03 (p<0,01), в группе на классической диетической модели медиана веса снизилась с 92,5 до 89 кг (p<0,01), медиана ИМТ с 38,48 до 36,86 кг/м2(p<0,01), медиана ОТ с 108 до 106 см (p<0,001), медиана ОТ/ОБ с 1,11 до 1,08 (p<0,01), Уровень АД (систолического и диастолического), а также частоты сердечных сокращений статистически значимо во всех группах исследования в динамике не изменялся (p>0,05).
Таблица 1
Динамика данных копрологического исследования в зависимости
от группы лечения, Me [25–75 ‰]
Показатель |
Исходно |
Через 6 месяцев |
||||
1 группа (n=18) |
2 группа (n=16) |
3 группа (n=17) |
1 группа (n=18) |
2 группа (n=16) |
3группа (n=17) |
|
Консистенция и форма, тип по Бристольской шкале, тип |
4,0 [4,0-4,0] |
4,0 [3,0-4,0] |
3,0 [4,0-4,0] |
3,0 [3,0-4,0] |
4,0 [3,0-4,0] |
4,0 [4,0-4,0] |
Реакция pH, ЕД (степень числа 10) |
6,2 [6,0-6,5] |
6,0 [5,7-6,4] |
6,2 [6,0-6,4] |
6,4 [6,1-6,6]* |
6,4 [5,9-6,7]** |
6,3 [6,0-6,6] |
Жир нейтральный, ЕД |
0,75 [0,0-2,0] |
0,5 [0,0-2,0] |
0,0 [0,0-1,0] |
0,5 [0,0-1,0] |
0,5 [0,0-1,0] |
0,0 [0,0-1,0] |
Жирные кислоты, ЕД |
0,0 [0,0-1,0] |
1,0 [0,0-2,0] |
0,5 [0,0-1,0] |
0,0 [0,0-1,0] |
0,0 [0,0-1,5] |
0,0 [0,0-1,0] |
Соли жирных кислот, ЕД |
1,5 [0,0-2,0] |
1,0 [0,0-1,5] |
1,0 [0,0-4,0] |
1,0 [0,0-2,0] |
0,5 [0,0-1,0]* |
1,0 [0,0-1,0] |
Растительная клетчатка перевариваемая, ЕД |
0,75 [0,0-1,0] |
0,5 [0,0-1,0] |
0,5 [0,0-1,0] |
0,5 [0,0-1,0] |
0,5 [0,0-1,0] |
0,5 [0,0-1,0] |
Растительная клетчатка неперевариваемая, ЕД |
0,0 [0,0-2,0] |
0,0 [0,0-2,0] |
0,0 [0,0-0,0] |
0,0 [0,0-2,0] |
1,0 [0,0-3,0]** |
0,0 [0,0-0,0] |
Крахмал, ЕД |
0,0 [0,0-1,0] |
1,0 [0,0-2,0] |
0,0 [0,0-1,0] |
0,0 [0,0-1,0] |
1,0 [0,0-1,0] |
0,0 [0,0-1,0] |
Иодофильные микроорганизмы, ЕД |
0,0 [0,0-4,0] |
1,0 [0,0-4,5] |
2,0 [0,0-4,0] |
0,0 [0,0-4,0] |
0,0 [0,0-2,5]*** |
1,0 [0,0-3,5] |
Примечание: * – p<0,05; ** – p<0,01; *** – p<0,001 по сравнению с аналогичной группой в динамике, критерий Вилкоксона.
Динамика некоторых данных копрологического исследования в зависимости от группы лечения представлена в Таблице 1. Наиболее существенные изменения были установлены во 2-ой группе исследования: увеличение pH кала с 6,0 [5,7-6,4] до 6,4 [5,9-6,7] (p<0,01), снижение солей жирных кислот с 1,0 [0,0-1,5] ЕД до 0,5 [0,0-1,0] ЕД (p<0,01), снижение йодофильных организмов с 1,0 [0,0-4,5] ЕД до 0,0 [0,0-2,5] ЕД (p<0,001). В 3-ей группе копрологическое исследование не показало статистических значимых изменений по сравнению с исходными данными. В 1-ой группе статистически значимые изменения были установлены только в динамике показателя pH кала (p<0,05). Полученные данные могут свидетельствовать о том, что традиционная диетическая модель не может существенным образом влиять на микробиоту кишечника, а добавление пищевых волокон изменяет собственное и симбионтное пищеварение.
Таблица 2
Динамика данных хроматографического исследования КЖК в кале в зависимости от группы лечения, M±SD
Показатель |
Исходно |
Через 6 месяцев |
||||
1 группа (n=18) |
2 группа (n=16) |
3 группа (n=17) |
1 группа (n=18) |
2 группа (n=16) |
3 группа (n=17) |
|
Общее содержание ∑ (C2+…C6), мг/г |
4,99±2,26 |
4,800±2,24 |
4,568±2,15 |
5,157±2,1 |
6,791±2,76** |
4,776±1,7 |
С2 (уксусная), ЕД |
0,667±0,06 |
0,688±0,04 |
0,678±0,05 |
0,658±0,08 |
0,658±0,06* |
0,675±0,04 |
С3 (пропионовая), ЕД |
0,171±0,02 |
0,167±0,03 |
0,170±0,02 |
0,170±0,02 |
0,172±0,03 |
0,170±0,02 |
С4 (масляная), ЕД |
0,162±0,05 |
0,145±0,02 |
0,152±0,04 |
0,173±0,07 |
0,170±0,04* |
0,155±0,04 |
ИзоСn ∑(изоС4+изоС5+ изоС6), ЕД |
0,074±0,03 |
0,064±0,02 |
0,074±0,03 |
0,071±0,02 |
0,034±0,02** |
0,069±0,03 |
ИзоСn/Сn, ЕД |
0,36±0,25 |
0,276±0,1 |
0,363±0,25 |
0,30±0,15 |
0,189±0,17 |
0,329±0,24 |
Анаэробный индекс (C2-C4), ЕД |
(-) 0,509±0,133 |
(-) 0,458±0,088 |
(-) 0,481±0,10 |
(-) 0,549±0,24** |
(-) 0,530±0,14*** |
(-) 0,487±0,09 |
Примечание: * – p<0,05; ** – p<0,01; *** – p<0,001 по сравнению с аналогичной группой в динамике, критерий Вилкоксона.
Динамика данных хроматографического исследования КЖК в кале в зависимости от группы лечения представлена в Таблице 2. Наиболее существенные изменения были установлены во 2-ой группе исследования: статистически значимо увеличилась концентрация не только общего пула КЖК (C2+…C6) (p<0,01), но изменился и их профиль – уменьшение относительной концентрации уксусной кислоты (0,658±0,06 ЕД) при увеличении относительной концентрации масляной кислоты (0,170±0,04 ЕД) (p<0,05), относительная доля пропионой кислоты не изменялась (p>0,05). Подобные изменения свидетельствуют о приближении концентрации и профиля КЖК к нормальным значениям, указанным в предыдущей главе диссертационной работы. Ни в 1-ой, ни в 3-ей группе общая концентрация КЖК и их профиль статистически значимо не изменялись (p>0,05). Также во 2-ой группе исследования статистически значимо (p<0,01) снизилась относительная концентрация суммы изокислот (изоС4+изоС5+изоС6), что свидетельствует о снижении в просвете кишечника микроорганизмов, обладающих протеолитическими свойствами.
Полученные данные хроматографического исследования КЖК в кале могут быть интерпретированы следующим образом: диетическая модель с включением элементов функционального питания (пищевых волокон) вызывает гораздо более существенные изменения по сравнению с классической диетой в концентрации и профиле КЖК, что свидетельствует об изменениях функциональной активности микробиоты кишечника, что в конечном итоге приводит к улучшению процессов симбионтного пищеварения. Благодаря комплексному воздействию пищевых волокон на спектр и активность микроорганизмов ЖКТ изменяются физиологические процессы не только в просвете кишечника, но и в организме в целом, что отражается в клинико-метаболических параметрах. ПВ, являясь энергетическим субстратом для представителей нормальной микробиоты кишечника, относятся к пребиотикам и оказывают специфическое действие на состав и активность микробиоты кишечника, а также позитивное действие на здоровье человека в целом.
Заключение. Шестимесячное наблюдение за пациентами с МС продемонстрировало наиболее значимое снижение антропометрических и улучшение метаболических параметров на фоне применения диетической модели с использованием продуктов функционального питания с ПВ. Включение в суточный рацион ПВ в количестве не менее 35 г/сутки приводило к улучшению функциональной активности микробиоты кишечника, проявляющегося статистически значимым увеличением рН кала, снижением содержания солей жирных кислот, йодофильных микроорганизмов, а также увеличением общего пула и изменением профиля КЖ, что, в общем итоге, предопределяет возможности использования пищевых волокон в рамкам комплексных программ по лечению и профилактики МС.
Библиографическая ссылка
Курмангулов А.А., Вахромеева К.А., Дороднева Е.Ф. ВОЗМОЖНОСТИ НЕМЕДИКАМЕНТОЗНОГО ВЛИЯНИЯ НА МИКРОБИОТУ КИШЕЧНИКА ПРИ МЕТАБОЛИЧЕСКОМ СИНДРОМЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 2. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=24186 (дата обращения: 01.06.2024).