Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ БЕРЕМЕННЫХ САМОК КРЫС НА ФОНЕ РАЗЛИЧНОГО УРОВНЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН

Борисюк С.В. 1 Кван О.В. 1
1 ФГБОУ ВПО Оренбургский государственный университет
В работе представлены результаты исследования элементного состава мышечной ткани беременных самок крыс, находящихся на рационе с избыточным и дефицитным потреблением пищевых волокон до наступления и в течение беременности (всего 6 недель). Основой питания был полусинтетический казеиновый рацион. Дефицит пищевых волокон моделировался за счет исключения из рациона микроцеллюлозы, избыточный рацион – путем увеличения уровня потребления микроцеллюлозы до 4 г/сутки. При сравнении элементного состава мышечных тканей выявлено, что моделирование дефицита пищевых волокон в рационе исследуемых животных приводит в основном к увеличению содержания химических элементов в мышечной ткани. При этом наблюдались более высокие значения содержания меди (в 1,8 раза, p≤0,01), железа (в 1,5 раза, p≤0,01), йода (в 3,9 раза, p≤0,01), марганца (в 2,3раза, p≤0,01), кремния (в 1,6раза, p≤0,01), мышьяка (в 1,6раза, p≤0,01), кобальта, хрома, цинка и лития. Избыточные потребление пищевых волокон чаще ассоциируется со снижением содержания химических элементов, что, вероятно, связано с их абсорбционными свойствами. Исключение составил кальций, снижение содержания которого в мышечной ткани наблюдалось как при избыточном, так и при дефицитном по содержанию пищевых волокон рационе.
мышечная ткань
элементный состав
рацион питания
пищевые волокна
крысы
беременность
1. Нотова С.В., Скальная М.Г., Баранова О.В. Оценка питания студентов Оренбурга // Вопросы питания. – 2005. – Т.74, № 33. – С. 14-17.
2. Нотова С.В., Скальный А.В., Скальный В.В. Применение методов контроля и коррекции питания для предотвращения биоэлементозов // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2004. – № 5. – С.-105-108.
3. Приказ Федеральной службы в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека от 12 октября 2007 г. № 280 «Об утверждении и внедрении методических рекомендаций “Оценка безопасности наноматериалов”».
4. Фомина М.В., Толмачева Н.А., Борисюк С.В. К вопросу о роли пищевых волокон в минеральном обмене // Труды Всероссийской научно-технической конференции « Энергетика: состояние, проблемы, перспективы». – Оренбург, 2012. – С.462-464.
5. Bronner F. Current concepts of calcium absorption. An overview.1992. J.Nutr.122:641-643.7.
6. Cuilin Zhang, Simin Lin, Caren G Solomon,Frank B Hu.Diabet care. Volume 29, number 10, october 2006, p.2223-2229.8.
7. Qin C, Couglin KB, Frederic IO, Sorensen TK, Williams MA. Am S Hypertens\2008, aug, 21 (8):903-9.
Общеизвестно, что минеральные вещества являются ключевыми элементами важнейших биохимических процессов организма [1]. Основным источником минеральных веществ является пищевой рацион [2]. Биодоступность минеральных веществ зависит от состава пищевого рациона, как в отношении нормального макро- микроэлементного соотношения, так и от количества поступающих пищевых волокон [5]. Пищевые волокна - большая группа полимерных веществ различной химической природы, источниками которых служат растительные продукты. Эти вещества играют важную роль в функционировании ряда органов и систем организма и, в первую очередь, влияют на функцию толстой кишки.

Одним из важных свойств пищевых волокон является их устойчивость к действию амилазы и других ферментов, благодаря которой  не происходит их всасывание в тонком кишечнике [3]. Это обеспечивает их адсорбционные и ионообменные свойства.

Потребление диеты с повышенным уровнем пищевых волокон с ранних сроков беременности значительно снижает риск развития гипертензии, а также дислипидемии, которая является одним из клинических маркеров преэклампсии [7].

Недостаточное количество потребляемых пищевых волокон в рационе и нарушение толерантности к глюкозе у пациенток, планирующих беременность, в большинстве случаев ассоциируется с повышенным риском развития гестационного сахарного диабета [6].

Поскольку детальных исследований элементного гомеостаза на фоне различного уровня потребления пищевых волокон во время беременности не проводилось, весьма актуальным является исследование влияния избыточного содержания или отсутствия пищевых волокон в рационе на элементный состав тканей во время гестационного периода организма.

Цель исследования: изучение элементного состава мышечной ткани беременных самок крыс на фоне различного уровня потребления пищевых волокон.

Материалы и методы исследования

Настоящее исследование выполнено на базе экспериментально-биологической клиники (вивария) Института биоэлементологии Оренбургского государственного университета на экспериментальных животных-крысах линии Wistar, с четырех месячного возраста и массой тела 350-400 г (n=27). Эксперименты на животных осуществляли в соответствии с требованиями  Женевской конвенции и по разрешению этического комитета Оренбургского государственного университета (протокол № 12 от 22.01.2007).

Эксперимент включал два последовательных периода: 1 - уравнительный, когда крысы не беременны (продолжительность - 21 сутки), 2 - учетный - гестационный (продолжительность 21 сутки). В ходе уравнительного периода крысы были разделены на три группы, в зависимости от уровня потребления пищевых волокон (табл. 1).

Таблица 1

Схема проведения эксперимента

Объект

исследо-

вания

Группа

Период эксперимента

уравнительный

учетный

3 недели

3 недели

крысы

линии

Wistar

(самки)

I - опытная (n=9)

ДР

ДР

II - опытная (n=9)

ИР

ИР

 Контрольная (n=9)

ОР

ОР

Примечание: ОР - базовый полусинтетический казеиновый рацион, ДР - дефицитный рацион, ИР - избыточный по содержанию пищевых волокон рацион.

В конце первого периода в клетки были подсажены самцы для оплодотворения. Факт наступления беременности определялся качественной реакцией в моче на хорионический гонадотропин.

Основой питания был полусинтетический казеиновый рацион, который обеспечивал поступление в организм адекватного содержания белков, жиров и углеводов, пищевых волокон, витаминов и солей (приказ Федеральной службы в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека от 12 октября 2007 г. № 280) [4]. Первая опытная группа получала дефицитный рацион (ДР), сформированный за счет исключения микроцеллюлозы. Вторая опытная группа получала микроцеллюлозу в количестве 4 г/сут(ИР). Третья группа, являясь контрольной, получала базовый полусинтетический казеиновый рацион (ОР). Кормление животных осуществлялось два раза в сутки, поение без ограничений. По завершении учетного периода под эфирным рауш-наркозом проводили убой животных и отделяли скелетную мускулатуру для изучения микроэлементного статуса.

Анализ исследуемых образцов мышечных тканей крыс осуществлялся в лаборатории АНО «Центр биотической медицины», г. Москва (аттестат аккредитации ГСЭН.RU.ЦОА.311, регистр. номер в гос. реестре РОСС RU.0001.513118 от 29 мая 2003) с использованием методов атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной аргоновой плазмой (приборы ICAP-9000 «ThermoJarrellAsh, США, PerkinElmerOptima 2000DV, США; МУК 4.1.1482-03, МУК 4.1.1483-03). Пробоподготовка осуществлялась в соответствии с рекомендациями  4.1.1482-03 и 4.1.1483-03, методом микроволнового разложения на приборе Multiwave 3000 (A.Paar). В образцах определялось содержание 24 химических элементов.

Статистическая обработка полученного материала проводилась с применением общепринятых методик при помощи приложения «Excel» из программного пакета «OfficeXP» и «Statistica 6.0». Тип распределения для выборок определяли с помощью критерия Шапиро - Уилка.  Параметры с ненормальным распределением и наличием ряда экстремальных значений представляли и как медиану (Me), а в качестве мер рассеивания использовали 25-75 перцентили (Q1-Q3).

Достоверность различий изучаемых параметров анализировали с применением критерия Манна - Уитни: за достоверные принимали различия при значениях <0,05. 

Результаты и их обсуждение

В результате проведенного исследования нами были получены следующие данные (табл. 2).

При сравнении содержания макроэлементов выявлено, что отклонения в поступлении пищевых волокон приводят к достоверному снижению уровня кальция в мышечной ткани. Наиболее выраженное снижение наблюдалось в первой опытной группе, где уровень кальция был ниже почти в 4 раза. Значительного влияния на содержание других исследуемых макроэлементов уровень потребления пищевых волокон не оказал, однако наблюдалась тенденция к более высокому содержанию калия в I опытной группе и более низкому содержания этого же элемента во II группе.

 Исключение из рациона пищевых волокон способствовало достоверно более высокому содержанию в мышечной ткани меди в 1,8 раза, железа в 1,5; йода в 3,9; марганца в 2,3; кремния в 1,6 и мышьяка в 1,6 раза. По другим микроэлементам достоверных различий по отношению к контрольной группе выявлено не было. Тем не менее для группы с дефицитным рационом была характерна тенденция к более высокому содержанию кобальта, хрома, цинка и лития. Во II опытной группе достоверные различия выявлены только по содержанию никеля - его значения выше в 1,2 раза, относительно контроля. В группе с избыточным содержанием пищевых волокон также наблюдалась тенденция к более низким показателям содержания хрома, железа, йода, цинка, мышьяка и кремния.

Таблица 2

Содержание химических элементов в мышечной ткани исследуемых животных, мг/кг

Элемент

группы

контроль

I (ДР)

II (ИР)

Me

Q1-Q3

Me

Q1-Q3

Me

Q1-Q3

Макроэлементы

Ca

55

51-59

14,1**

13,8-14,3

33,2*

33-33,7

K

3101

3000-3561

3380

3375-3387

2901

2896-2911

Mg

275

250-631

275

273-278

273

269-279

Na

610

2045-2321

611

608-614

673

669-679

P

2151

2049-2360

2211

2208-2216

2263

2259-2269

Эссенциальные и условно-эссенциальные микроэлементы

Co

0,045

0,035-0,075

0,068

0,065-0,091

0,063

0,058-0,088

Cr

0,2

0,18-0,41

0,26

0,21-0,51

0,16

0,15-0,21

Cu

1,1

0,9-1,9

1,8*

1,5-2,9

1,18

1,16-1,31

Fe

22,3

21,2-25,4

33,6*

33,1-36,1

21,1

20,8-24,1

I

4,1

3,9-4,2

14,5*

14-15,6

3,16

3,06-3,21

Mn

0,71

0,68-0,93

1,53*

1,43-1,59

1,1

0,9-1,3

Ni

0,027

0,025-0,033

0,023*

0,02-0,027

0,033

0,023-0,039

Se

0,037

0,033-0,039

0,033

0,03-0,038

0,036

0,03-0,04

V

0,0027

0,0025-0,0034

0,0025

0,002-0,0029

0,0034

0,0029-0,004

Zn

15,1

14,9-15,2

24,73

24,33-24,9

13,83

13,21-14,65

As

0,017

0,016-0,022

0,019*

0,015-0,0099

0,015

0,014-0,017

Li

0,0076

0,0074-0,0083

0,0095

0,007-0,012

0,0082

0,007-0,0091

Si

15,9

14,7-16,1

24,5*

24-25,1

14,27

14-15,1

Токсичные микроэлементы

Al

0,69

0,65-0,72

0,53

0,5-0,6

0,92

0,8-1,1

Cd

0,0005

0,00048-0,00053

0,0005

0,00048-0,00055

0,00065

0,0005-0,0008

Hg

0,004

0,0038-0,0044

0,004

0,0038-0,0047

0,004

0,003-0,006

Pb

0,017

0,014-0,019

0,016

0,011-0,021

0,014

0,01-0,017

Sn

0,013

0,011-0,019

0,014

0,01-0,022

0,083**

0,073-0,11

Sr

0,16

0,14-0,22

0,073

0,068-0,083

0,094**

0,084-0,11

Примечание: значками *, ** обозначена достоверная разница (р<0,01; р<0,001) по сравнению с контрольной группой.

Содержание токсичных элементов в I и во II опытных группах практически соответствовало таковым  в контрольной группе. Исключение составили стронций и олово. Содержание стронция в I опытной группе было достоверно более низким по сравнению с контрольной группой. Избыточное потребление пищевых волокон привело к большему накоплению стронция в мышечной ткани. Показатели содержания олова во II опытной группе достоверно превышали таковые по сравнению с контрольной. При сравнении опытных групп мы видим более высокие значения алюминия и олова в 1,8 и 6 раз соответственно во II опытной по отношению к I опытной группе.

Выводы

Таким образом, изменение уровня пищевых волокон в рационе способствовало перераспределению химических элементов в организме экспериментальных животных.

При сравнении элементного состава мышечных тканей выявлено, что моделирование дефицита пищевых волокон в рационе исследуемых животных, приводит в основном к увеличению содержания химических элементов в мышечной ткани. Наиболее чувствительным к дефициту потребления пищевых волокон были следующие элементы: кальций, медь, железо, йод, марганец, кремний, мышьяк. Избыточное потребление пищевых волокон чаще ассоциируется со снижением содержания химических элементов, что, вероятно, связано с их абсорбционными свойствами.

Рецензенты:

Мирошников С.А., д.б.н., профессор, ФГБУН Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства, г. Оренбург;

Лебедев С.В., д.б.н., ФГБОУ ВПО Оренбургский государственный университет, г. Оренбург.


Библиографическая ссылка

Борисюк С.В., Кван О.В. ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ БЕРЕМЕННЫХ САМОК КРЫС НА ФОНЕ РАЗЛИЧНОГО УРОВНЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 5. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=22373 (дата обращения: 24.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074