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

ВОЗМОЖНОСТИ НЕМЕДИКАМЕНТОЗНОГО ВЛИЯНИЯ НА МИКРОБИОТУ КИШЕЧНИКА ПРИ МЕТАБОЛИЧЕСКОМ СИНДРОМЕ

Курмангулов А.А. 1 Вахромеева К.А. 1 Дороднева Е.Ф. 1
1 ГБОУ ВПО «Тюменский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ
Проведено открытое проспективное исследование влияния пищевых волокон в рамках компонентов диетического питания на функциональные характеристики микробиоты кишечника при метаболическом синдроме. Исследовались биохимические (копрологические) и хроматографические (короткоцепочные жирные кислоты в кале) показатели собственного и симбиотного пищеварения. Шестимесячное наблюдение за пациентами показало предпочтение выбора пищевого рациона с включением не менее 35 г/сутки пищевых волокон по сравнению с классической диетической моделью, основанных на принципах рационального питания. Статистически значимо улучшились антропометрические данные (масса тела, окружность талии), копрологические (pH кала, уровень йодофильных микроорганизмов) и хроматографических (общее содержание и спектр жирных кислот низкой молекулярной массы) в группе пациентов с метаболическим синдромом на фоне употребления, ежедневного употребления не менее 35 г/сутки пищевых волокон в составе рациона питания.
функциональное питание
пищевые волокна
микробиота кишечника
метаболический синдром
короткоцепочечные жирные кислоты
1. Белобородова Н. В. Интеграция метаболизма человека и его микробиома при критических состояниях // Общая реаниматология. – 2012. – Т. VIII, № 4. – С. 42–54.
2. Борщев Ю. Ю., Ермоленко Е. И. Метаболический синдром и микроэкология кишечника // Трансляционная медицина. – 2014. – № 1. – С. 19-28.
3. Егшатян Л. В., Ткачева О. Н., Кафарская Л. И. Изменения кишечной микрофлоры, ассоциированный с возрастом и образом жизни // Ожирение и метаболизм. – 2015. – № 12(2). – С. 3-9.
4. Курмангулов А. А., Дороднева Е. Ф., Исакова Д. Н. Особенности пищеварения в кишечнике у людей с метаболическим синдромом // Медицинская наука и образование Урала. – 2015. – № 1. – С. 119-123.
5. Рекомендации Европейского Общества Кардиологов (пересмотр 2012 г.) // Российский кардиологический журнал. – 2012. – № 4(96), приложение 2. – С. 1-84.
6. Ситкин С. И. Метаболом сыворотки крови и микробиота кишечника при язвенном колите и целиакии // Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И. И. Мечникова. – 2014. – Т. 6, № 3. – С. 12-22.
7. Сметанина С. А., Суплотова Л. А. Табакокурение как модифицируемый фактор риска развития метаболических нарушений у женщин репродуктивного возраста при ожирении // Терапевт. – 2014. – № 10. – С. 10–14.
8. Суплотова Л. А., Сметанина С. А., Мурычева К. А. Клинико-метаболические и молекулярно-генетические ассоциации у женщин репродуктивного возраста при инсулинорезистентности, ожирении и метаболическом синдроме // Медицинская наука и образование Урала. – 2013. – № 2 (74). – С. 84–87.
9. Siezen R. J., Kleerebezem M. The human gut microbiome: are we our enterotypes? // Microbial Biotechnology. – 2011. – № 4(5). – P. 550–3.

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: 06.12.2021).

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