CC BY
40
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
Для корреспонденции
Бекетова Нина Алексеевна - кандидат химических наук, старший
научный сотрудник лаборатории витаминов и минеральных
веществ ФГБУ «НИИ питания» РАМН
Адрес: 109240, г. Москва, Устьинский проезд, д. 2/14
Телефон: (495) 698-53-30
E-mail: [email protected]
Н.А. Бекетова, В.М. Коденцова, О.А. Вржесинская, О.В. Кошелева, О.Г. Переверзева, А.А. Сокольников, И.В. Аксенов
Коррекция полигиповитаминоза у растущих крыс различными дозами витаминов на фоне обогащенного пищевыми волокнами рациона
Correction of the combined vitamin deficit in growing rats fed fiber enriched diets with different doses of vitamins
N.A. Beketova, V.M. Kodentsova, O.A. Vrzhesinskaya, O.V. Kosheleva,
0.G. Pereverzeva, A.A. Sokolnikov,
1.V. Aksenov
ФГБУ «НИИ питания» РАМН, Москва
Institute of Nutrition of Russian Academy of Medical Science, Moscow
В модельном опыте на крысах (8 групп по 8 крыс в каждой) исследовано влияние включения в корм 5% пшеничных отрубей (ПО) на коррекцию поливитаминной недостаточности 2 дозами витаминов [соответствующая адекватному уровню потребления (АУП) и повышенная]. Дефицит витаминов у самцов крыс-отъемышей линии Вистар (58,1±0,5 г) вызывали путем 5-кратного уменьшения в корме количества витаминной смеси и полного исключения из нее витаминов Е, В1 и В2 в течение 30 сут. Крысы контрольной группы получали полноценный рацион по количеству витаминов и пищевых волокон (ПВ) -2% микрокристаллической целлюлозы. Пребывание в течение 35 сут на витаминдефицитном рационе приводило к снижению уровня в печени витамина А (р<0,05) в 25 раз, Е и В1 - в 2,0-2,3 раза, В2 - на 40%, концентрации 25(ОН)Б в плазме крови - на 21% по сравнению с контролем. У животных, получавших витаминдефицитный рацион и ПО, потребление корма было выше на 43%, чем у крыс с дефицитом витаминов. Кривая их роста заняла промежуточное положение между кривыми роста дефицитных и контрольных животных, поэтому они не могли служить полноценным контролем для оценки влияния ПВ на витаминную обеспеченность. Восполнение до АУП в течение 5 сут содержания витаминов в рационе крыс, прошедших стадию гиповитаминоза, полностью восстановило уровень витамина Е. Для восстановления обеспеченности витаминами В1 и В2 потребовались повышенные дозы (120-160% от АУП), а для восстановления сниженного уровня витамина А в печени крыс было недостаточно повышенной в 2 раза дозы витамина А. Обогащение рациона ПВ не отражалось на содержании в печени витаминов В1 и В2 вне зависимости от витаминного статуса. Добавление ПВ в корм адекватно обеспеченных витаминами животных приводило к достоверному повышению концентрации 25(ОН)Б в плазме крови в 1,3 раза и незначительному, но достоверному снижению уровня а-токоферола в печени крыс на 16% по сравнению с показателем у крыс, не получавших ПО. Обогащение рациона крыс ПВ мешало восстановлению сниженного статуса витамина Е не только при восполнении недостатка витаминов в рационе до адекватного уровня,
29
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
но и при использовании повышенной в 2 раза дозы витамина. Дефицит витаминов А, В1, В2 за 5 сут не ликвидировался при увеличении содержания витаминов в рационе до АУП. Для полной коррекции витаминного статуса оправданны повышенные дозы витаминов. Для нормализации повышенного уровня малонового диальдегида (МДА) в печени крыс с полигиповитаминозом оказалось достаточно восстановления содержания витаминов в рационе до адекватного уровня, что ассоциируется с улучшением обеспеченности животных витамином Е. Обогащение рациона ПВ не оказало влияния на интенсивность процессов перекис-ного окисления липидов в печени крыс независимо от их обеспеченности витаминами.
Ключевые слова: алиментарный полигиповитаминоз, витамины, пищевые волокна, МДА, пшеничные отруби, печень, плазма крови, крысы
The effect of 5% dietary wheat bran (WB) on the correction of combined vitamin deficiency by two doses of vitamins (physiological and enhanced) has been analyzed using a rat model (8 groups, n=8/group). Vitamin deficiency in male weanling Wistar rats (58,1 ±0,5 g) was induced by 5-fold reduction of vitamin mixture amount in the feed and complete vitamin E, B1 and B2 exclusion from the mixture for 30 days, then deficit was corrected within 5 days. Rats from control group were fed a complete semisynthetic diet containing microcrystalline cellulose 2%. Vitamin deficient diet for 35 days resulted in reduced (p<0,05) levels of vitamin A in the liver by 25 fold, vitamin E and B1 - 2,0-2,3 fold, vitamin B2 - by 40%, 25(OH)D blood plasma concentration - by 21% compared with the control. Feed consumption of the animals treated with vitamin deficient diet and WB was higher by 43% than in rats with vitamin deficit. Their rate of weight occupied the intermediate position between the rates of weight in deficit and in control animals, and they could not serve a full control to evaluate the WB impact on vitamin sufficiency. After filling the vitamin diet content to an adequate level vitamin E liver content was fully restored. To restore vitamins B1 and B2 liver level higher doses of vitamins (120-160% of adequate content) were required, and to restore the reduced levels of vitamin A in rat liver even 2-fold increased dose of vitamin A was insufficient. The diet enrichment with WB had no effect on vitamin B1 and B2 liver content, regardless of the amount of vitamins in the diet. Adding fiber to the diet of animals adequately provided with vitamins resulted in significantly 1,3-fold increase of 25(OH)D blood plasma concentration and a slight but significant decrease of a-tocopherol liver level by 16% as compared to rats not receiving WB. The enrichment of rat diet with dietary fibers worsened restoration of the reduced vitamin E status not only by filling vitamin content in the diet to an adequate level, but also by using 2-fold enhanced dose of vitamin. Within 5 days deficiency of vitamins A, B1, B2 was not eliminated with increasing vitamin diet content to an adequate level. Higher doses of vitamins are needed for the complete correction of vitamin status. The addition of vitamins to an adequate level was sufficient to normalize the elevated liver levels of MDA in rats with combined vitamin deficiency that may be associated with vitamin E status improvement. The diet enrichment with fiber did not affect on the intensity of lipid peroxidation in rat liver regardless of their provision with vitamins. Key words: alimentary combined vitamin deficiency, fiber, vitamins, MDA, wheat bran, liver, blood plasma, rats
Анализ использования витаминно-минеральных комплексов в питании населения различных возрастных групп свидетельствует о том, что эффективность коррекции гиповитаминоза зависит как от дозы, так и от длительности приема витаминов; использование низких доз витаминов не позво-
ляет ликвидировать витаминную недостаточность в течение относительно короткого срока [11, 12]. Ранее в эксперименте на крысах с полигиповитаминозом было показано, что добавление в вита-миндефицитный рацион витаминов в количестве 50% от адекватного уровня потребления (АУП) не
30
позволило за 2 нед полностью восстановить витаминный статус до уровня у животных, получавших адекватное количество витаминов [2]. Одним из факторов, влияющих на биодоступность витаминов, являются пищевые волокна (ПВ). Традиционный источник ПВ - отруби злаковых, в частности пшеницы. Для пшеничных отрубей характерно высокое содержание (до 45-55% [21]) нерастворимых ПВ - не перевариваемых в тонком кишечнике полисахаридов, которые благодаря развитой капиллярно-пористой структуре, наличию глико-зидных связей между элементарными звеньями и гидроксильных групп, обладают сорбционными, водоудерживающими, катионообменными свойствами [3, 18, 39]. Изучение механизма действия ПВ пшеничных отрубей показало, что они влияют на показатели липидного и углеводного обмена, метаболизм желчных кислот, снижают рН содержимого кишечника, повышают образование ко-роткоцепочечных жирных кислот [18, 22, 26, 30]. В то же время в ряде исследований было продемонстрировано, что длительное потребление ПВ может нарушать баланс минеральных веществ и микроэлементов в организме, ухудшать обеспеченность витаминами [24, 31, 32], в том числе витаминами-антиоксидантами и каротиноидами [29, 37], что способствует усилению процессов перекисного окисления липидов [3, 4]. Ранее нами было показано, что включение в течение 4 нед в витаминдефицитный рацион 2,3-4,6% пшеничных отрубей приводило к ухудшению обеспеченности организма крыс витаминами А и Е [4]. Все изложенное позволило предположить, что обогащение рациона пищевыми волокнами может неблагоприятно повлиять на эффективность коррекции сочетанной витаминной недостаточности.
Учитывая достаточно высокую встречаемость в современных условиях среди населения России одновременной недостаточности сразу нескольких витаминов [14] и благоприятное действие ПВ на здоровье человека [22, 26, 27, 40], целью работы было изучение влияния ПВ на эффективность коррекции полигиповитаминоза у экспериментальных животных различными дозами витаминов.
Материал и методы
Исследования выполнены на 64 самцах крыс-отъемышей линии Вистар с исходной массой тела 49,0-66,5 г (58,1 ±0,5 г), полученных из питомника НЦБМТ РАМН «Столбовая». Возраст экспериментальных животных в начале опыта соответствовал примерно 4 годам жизни ребенка [16, 25]. Содержание животных осуществляли в соответствии с Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых в экспериментах и других научных целях (Совет Европы, Страсбург,
2004 г). На протяжении всего эксперимента животные находились в клетках по 2 особи при приглушенном естественном освещении (средняя продолжительность светового дня - 9,2 ч), относительной влажности воздуха 60-70%, температуре 24±2 °С. Животные получали корм ad libitum и имели постоянный доступ к воде. Еженедельно проводили контроль массы тела.
Исследование включало 2 последовательных этапа продолжительностью 30 и 5 дней. Схема эксперимента представлена на рис. 1. В начале эксперимента животные были рандомизированы по массе тела на 4 группы.
Животные контрольной группы (К) в течение всего эксперимента (35 дней) получали полноценный полусинтетический рацион [5]. Средневзвешенное количество корма на 1 крысу в сутки составило 14,7 г, а содержание витаминов в рационе соответствовало АУП для крыс. Содержание в 100 г рациона витамина Е составило 6,4 МЕ, В1 -0,57 мг, В2 - 0,5 мг.
В течение I этапа эксперимента (30 дней) у животных опытных групп (Д и ДО) вызывали дефицит витаминов путем 5-кратного уменьшения в корме количества витаминной смеси [6] и полного исключения из нее ацетата dl-a-токоферола, тиамина гидрохлорида и рибофлавина. Поступление токоферолов, витаминов В1 и В2 животным происходило только за счет естественного содержания этих микронутриентов в компонентах витаминде-фицитного рациона (казеине, подсолнечном масле и отрубях) и составило для витамина Е - 30%, В1 -42%, В2 - 22% от такового в контрольной группе.
На II этапе эксперимента животные опытных групп с дефицитом витаминов были рандомизиро-ванны на 3 подгруппы (по 8 крыс в каждой). Крысы одной из подгрупп продолжали получать дефицитный по витаминам рацион (Д), средневзвешенное потребление которого в расчете на 1 особь составило 10,3 г в сут. Крысам 2-й подгруппы в течение последующих 5 дней добавляли в рацион витаминную смесь в количестве 80% от дозы витаминной смеси в рационе контрольной группы (Д+80%), крысам 3-й подгруппы - 200% (Д+200%). Средневзвешенное потребление корма в подгруппах Д+80% и Д+200% оказалось достоверно выше, чем в группе Д соответственно на 22,3 и 27,2% (табл. 1).
К моменту окончания эксперимента у животных, содержавшихся в течение 35 сут на витаминдефи-цитном рационе (группа Д), прекращался прирост массы тела. Помимо этого у крыс отмечали типичные признаки развития недостаточности витаминов: потеря равновесия при движении, выпадение шерсти, алопеция и дерматит.
Влияние модификации углеводного компонента рациона (обогащение ПВ) на витаминный статус крыс исследовали на фоне нормальной обес-
31
Добавление витаминов в витаминдефицитный рацион
30 сут
5 сут
#
(п=64)
(п=8)
(п=8)
(п=24)
(п=24)
100% вит.
100% вит. + ПВ
20% вит.
20% вит. + ПВ
+80% вит.
+200% вит.
+80% вит.
+200% вит.
Контроль(К)
(п=8)
КО
(п=8)
Д (п=8)
Д + 80%
(п=8)
Д + 200%
(п=8)
ДО
(п=8)
ДО + 80%
(п=8)
ДО + 200%
(п=8)
р о
е б о
в
о р
е р
а
б е
е л
е д
е р
Рис. 1. Схема эксперимента
Таблица 1. Масса тела крыс в конце эксперимента и среднесуточная поедаемость корма (М±т)
Группа Показатель
масса тела, г масса поедаемого корма на 1 крысу в сутки, г
К (контроль) 274,4±4,2 14,7
КО (контроль + отруби) 278,4±6,0
Д (дефицит) 151,3±4,3 к 10,3
Д+80% 175,8±7,5 д, к 12,6
Д+200% 175,3±6,0 д, к 13,1
ДО (дефицит + отруби) 235,0±4,1 д, к, ко 14,7
ДО+80% 240,0±8,3 д, к, ко, о
ДО+200% 225,6±13,4 д, к, ко, о
Примечание. к - достоверное отличие (р<0,05) от показателя крыс контрольной группы; д - от показателя группы Д; ко - от показателя группы КО; до - от показателя группы ДО; о - от показателя группы крыс, получавших одинаковое количество витаминов с рационом без добавления отрубей.
печенности крыс витаминами (группа КО) и на фоне дефицита всех витаминов в рационе (ДО). Для этого в рацион добавляли пшеничные отруби в количестве 5% от сухой массы корма за счет уменьшения доли крахмала (группы ДО, Д0+80%,
32
ДО+200%). Использованы пшеничные отруби (ОАО «Московский мельничный комбинат № 3) по ГОСТ 7169-66 с ненормируемым размером частиц. Добавление 5% отрубей увеличивало содержание в рационе ПВ примерно в 2 раза. Ко-
личество добавляемых к рациону крыс отрубей соответствовало рекомендациям по выбору дозы фармакологического средства для I фазы клинических испытаний исходя из массы животных и величин, соответствующих верхнему допустимому уровню потребления ПВ в составе биологически активных добавок к пище для человека [17, 20]. Средневзвешенное потребление рациона у крыс этих групп не отличалось от такового в контрольной группе.
За 20 ч до вывода из эксперимента крыс лишали пищи. Предварительно анестезированных эфиром животных умерщвляли путем декапитации. Собранную с гепарином во время декапитации животного кровь центрифугировали в течение 15 мин при 500 g, отбирали плазму и хранили при -20 °С. Содержание витаминов А (ретинола и пальмитата ретинола) и Е (токоферолов) в плазме крови и в печени крыс, в подсолнечном масле, пшеничных отрубях и казеине определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), витамины В1 и В2 в печени, плазме крови животных и казеине - флуориметрически [7, 19, 23].
Экспериментальные данные обрабатывали с помощью статистических пакетов «Статистика» (версия 6.0) и IBM SPSS Statistics для Windows (версия 20.0). Для выявления статистической значимости различий непрерывных величин использовали непараметрический U-критерий Манна-Уитни и непараметрический критерий Краскелла-Уолли-са для независимых переменных. Различия между анализируемыми показателями считали достоверными при уровне значимости р<0,05.
Результаты и обсуждение
Аппроксимация по таблицам пересчета возраста экспериментальных крыс на возраст человека показала, что в начале эксперимента возраст крыс соответствовал примерно 4 годам жизни ребенка, в конце пребывания (в течение 30 дней) на витаминдефицитном рационе - примерно
10 годам [16, 25]. Таким образом, используемая постановка эксперимента отражала возникновение хронического сочетанного дефицита всех витаминов. При расчете, по разным данным [16, 25, 38], 5 дней восполнения витаминов в корме крыс примерно соответствовало продолжительности приема витаминов человеком в течение
11 мес.
Животные, получавшие витаминдефицитный рацион (группа Д), достоверно отставали в росте от животных, получавших полноценный рацион, уже через 1 нед от начала эксперимента [15], а через 4 нед у крыс этой группы были выявлены типичные признаки развития недостаточности витами-
нов: потеря равновесия при движении, выпадение шерсти, алопеция и дерматит. На фоне адекватной обеспеченности крыс витаминами добавление пшеничных отрубей не влияло на скорость роста. Это согласуется с данными литературы о том, что добавление в рацион 2-20% отрубей пшеницы и кукурузы не отражалось на массе животных [1, 28]. Добавление в корм крыс контрольной группы отрубей увеличивало содержание в нем витаминов Е, В2 и В1 незначительно (на 1,0-8,8%), тогда как добавление отрубей в витаминдефицитный корм повышало уровень витаминов В2 и В1 на 9-21% и практически не влияло на содержание витамина Е (повышение на 3,6%).
У животных, получавших дефицитный по витаминам рацион с добавлением отрубей (группа ДО), средневзвешенное потребление корма было существенно выше, чем у крыс с дефицитом витаминов, и практически сравнялось с таковым в контрольной группе (см. табл. 1). В результате этого кривая роста этих крыс заняла промежуточное положение между кривыми роста дефицитных по витаминам и контрольных животных. Их общее состояние не ухудшалось, а внешние признаки недостаточности витаминов отсутствовали. Таким образом, данная группа животных не смогла служить полноценным контролем для оценки влияния отрубей на витаминную обеспеченность. При этом концентрация всех витаминов в плазме крови и печени (ДО) не отличалась (рис. 2-6) от показателей крыс с дефицитом витаминов (Д). Таким образом, в такой постановке эксперимента не удалось зафиксировать ни отрицательного, ни положительного влияния отрубей на витаминный статус крыс с полигиповитаминозом.
Восполнение недостатка витаминов в корме без добавления пшеничных отрубей приводило к достоверному повышению массы тела животных, прошедших стадию полигиповитаминоза, но за этот срок она не достигла показателя контрольной группы (см. табл. 1). Следует отметить, что даже повышенная доза витаминов оказалась недостаточной для восстановления скорости роста.
Как видно из рис. 2 и 3, при потреблении витаминов В2 и В1, составившем 20-40% от АУП, наблюдалось достоверное уменьшение соответственно на 38-40% и в 2,3-2,7 раза содержания этих витаминов в печени крыс (группы Д и ДО) по сравнению с показателем контрольной группы К независимо от наличия в рационе дополнительно добавленных ПВ. Восполнение недостатка витаминов В1 и В2 в рационе до АУП в течение 5 сут хотя и достоверно повышало уровень витаминов в печени, но не ликвидировало их дефицит у животных. Только добавление в витаминдефицитный рацион повышенной дозы этих витаминов (120-160% от АУП) позволило за этот срок восстановить содержание витаминов В1 и В2 в печени до уровня контроля.
33
Рис. 2. Влияние пищевых волокон на уровень витамина В! в печени крыс, получавших дефицитный по витаминам корм в течение 30 сут (40%) и восполненный в последующие 5 сут до 100 и 160% от содержания витамина В! в рационе контрольной группы животных. За 100% приняты показатели обеспеченности витамином В1 животных контрольной группы (8,71 ±0,32 мкг/г печени)
Здесь и на рис. 3-6 достоверное отличие (р<0,05): * - от показателя контрольной группы К; ** - от показателя группы КО; скобками отмечены группы, между показателями которых имеются достоверные (р<0,05) различия; пунктирные линии - показатели животных групп К и КО.
#
Рис. 3. Влияние пищевых волокон на уровень витамина В2 в печени крыс, получавших дефицитный по витаминам корм в течение 30 сут (20%) и восполненный в последующие 5 сут до 100 и 180% от содержания витамина В2 в рационе контрольной группы животных. За 100% приняты показатели обеспеченности витамином В2 животных контрольной группы (30,3±0,5 мкг/г печени)
По-видимому, при использовании более низких доз требуется более длительный период времени, как это было показано ранее в экспериментах на крысах и клинических наблюдениях [2, 11, 12]. Обогащение рациона ПВ не оказало влияния на коррекцию недостаточности изученных витаминов группы В. Этот факт согласуется с результатами модельных опытов in vitro, показавших незначительную сорбционную емкость пшеничных отрубей
в отношении этих витаминов в условиях, имитирующих среду желудочно-кишечного тракта [3].
Как видно из рис. 4, уменьшение в 5 раз количества витаминной смеси в рационе без отрубей сопровождалось снижением (на 21%) концентрации в плазме крови животных транспортной формы витамина D - 25(ОН^ по сравнению с показателем в контрольной группе (15,1±0,6 нг/мл), однако различие было недостоверным. Обычно
34
для создания дефицита витамина D у крыс требуется не только исключение из витаминной смеси витамина D, но и специальная очистка казеина от витамина или полная замена животного белка на растительный и исключение животного жира из рациона. Необходимым условием является также содержание животных в затемненном помещении для предотвращения синтеза витамина D в коже под действием ультрафиолетового света [9]. Поскольку в нашем эксперименте был использован не отмытый от витаминов казеин, снижение в 5 раз количества витаминной смеси в рационе не привело к развитию глубокого дефицита витамина D.
Уровень витамина D в плазме крови крыс, получавших витаминдефицитный рацион с последующим восполнением содержания витамина D до 100% от АУП (группа Д+80%), превысил в 1,6 раза (р<0,05) таковой у крыс группы Д и в 1,3 раза -у крыс контрольной группы и достоверно не отличался от показателя крыс, получавших повышенную дозу витамина (группа Д+200%).
При обогащении ПВ как витаминдефицитного (ДО), так и рациона с адекватным количеством витаминов (КО) содержание 25(ОН^ в плазме крови крыс было достоверно выше в 1,3 раза по сравнению с показателем у соответствующих групп животных, не получавших отруби (Д и К). Это свидетельствует о лучшем усвоении витамина D на фоне отрубей, возможно, за счет их влияния на метаболизм желчных кислот [30], улучшающих эмульгирование жиров. Обе дозы витамина D в течение 5 сут ликвидировали недостаточность этого витамина, восстанавливая уровень 25(ОНр в плазме крови до физиологи-
ческой нормы независимо от наличия в рационе отрубей.
Как видно из рис. 5, у крыс, получавших уменьшенное в 5 раз количество витаминов в составе рациона с обычным углеводным компонентом (группа Д), достоверно сниженные в 25 раз уровень пальмитата ретинола в печени и на 30% уровень ретинола в плазме крови по сравнению с показателями в контрольной группе (группа К) свидетельствовали о развитии у них дефицита витамина А.
Последующее восполнение в течение 5 дней в корме крыс содержания витаминов до уровня в корме контрольной группы оказалось недостаточным для полной коррекции недостатка витамина А. Уровень пальмитата ретинола в печени животных группы Д+80% хотя и достоверно повысился в 1,9 раза, однако составил лишь 7,7% от показателя крыс контрольной группы (22,1±1,4 мкг РЭ/г печени). Для сравнения введение витамина А в количестве 10-20% и 50% от адекватного потребления в течение 14 дней в корм крыс-отъемы-шей (возраст 5-6 нед) с А-авитаминозом и более взрослых крыс (исходная масса тела 107,1 ±1,1 г) с полигиповитаминозом не привело к существенному увеличению уровня пальмитата ретинола в печени, который составил 5,7 и 14,9% от такового в печени животных, получавших в течение того же периода физиологический уровень этого микро-нутриента [2, 8]. У крыс-отъемышей Вистар, содержавшихся в течение 3 мес на рационе, полностью лишенном витамина А, но полноценном по содержанию остальных витаминов, последующее включение в корм в течение 15 дней физиологической
Рис. 4. Влияние пищевых волокон на концентрацию 25(ОН)Э в плазме крови крыс, получавших дефицитный по витаминам корм в течение 30 сут (20%) и восполненный в последующие 5 сут до 100 и 220% от содержания витамина Э в витаминной смеси контрольной группы животных. За 100% приняты показатели обеспеченности витамином Э животных контрольной группы (15,1 ±0,6 нг/мл плазмы крови)
35
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
#
я
ш
О
сото
а?*
О (В О с т
100 -
80-
60-
40-
20-
К
КО
* *х_
□ обычный рацион
□ обогащенный ПВ рацион
20%
100%
220%
Содержание витамина А в рационе, в % от содержания в рационе контрольной группы
3 з ар
= £ вял
ае
ц
рв
т,
ни
ев
цо
нр
ок
К
250-
200-
150 -
100 -
50-
1 Г
Л.
1 Г 1
X
□ обычный рацион
□ обогащенный ПВ рацион
КО К
20%
100%
220%
Содержание витамина А в рационе, в % от содержания в рационе контрольной группы
б
Рис. 5. Влияние пищевых волокон на уровень пальмитата ретинола в печени (а) и ретинола в плазме крови (б) крыс, получавших дефицитный по витаминам корм в течение 30 сут (20%) и восполненный в последующие 5 сут до 100% и 220% от содержания витамина А в витаминной смеси контрольной группы животных. За 100% приняты показатели обеспеченности витамином А животных контрольной группы (22,1 ±1,4 мкг РЭ/г печени и 38,1 ±3,4 мкг/дл плазмы крови)
дозы пальмитата ретинола (4000 МЕ/кг рациона) восстановило сниженный уровень витамина А в печени и плазме крови до показателей крыс, получавших адекватное количество этого витамина [35]. На основании этого можно заключить, что сочетанный недостаток витаминов (полигиповитаминоз) не позволил в течение 5 дней провести коррекцию А-витаминной недостаточности.
Добавление в рацион повышенной дозы витаминов (220% от АУП) за этот же срок сопровож-
далось достоверным повышением уровня пальми-тата ретинола в печени в 4,8 раза по сравнению с низкой дозой, однако он остался достоверно снижен в 2,7 раза по сравнению с показателем крыс контрольной группы, не достигнув нижней границы физиологической нормы [5, 10]. Таким образом, добавление как физиологической (до 100% от АУП), так и повышенной дозы витаминов (более 200% от АУП) в дефицитный по всем витаминам корм не компен-
36
*
*
0
а
**
0
сировало недостаточность витамина А в полной мере. Аналогичный вывод был сделан нами ранее на основании более продолжительной (в течение 14 сут) попытки ликвидировать полигиповитаминоз у взрослых крыс повышенной дозой витаминов, составляющей 180% от АУП [2].
При обогащении рациона ПВ наблюдалась сходная прямо пропорциональная зависимость между дозой витамина А и степенью восстановления уровня пальмитата ретинола у крыс с дефицитом витаминов. Примечательно, что на фоне получения пшеничных отрубей у крыс, содержавшихся на витаминдефицитном рационе с добавкой физиологической и повышенной дозы витаминов (группы ДО+80% и ДО+200%), содержание пальмитата ретинола в печени было достоверно выше соответственно на 58,4 и 31,8% показателей у крыс, не получавших отруби (группы Д+80% и Д+200%).
Уровень ретинола в плазме крови крыс опытных групп, получавших обычный рацион, также повышался прямо пропорционально с увеличением содержания витамина А в рационе (рис. 5б). Так, концентрация ретинола в плазме крови животных, содержавшихся на витаминдефицитном рационе с последующим включением в корм крыс физиологической (группа Д+80%) и повышенной дозы витаминов (группа Д+200%), была не только достоверно в 2,5 и 3,2 раза выше таковой у животных, получавших витаминдефицитный рацион (группа Д), но и превысила в 1,7 и 2,2 раза (р<0,05) значение этого показателя у крыс контрольной группы, оставаясь при этом в пределах физиологической нормы для обеспеченных этим витамином животных [34]. Такое повышение концентрации ретинола в крови у людей обычно имеет место при увеличении потребления этого витамина с дефицитного до физиологического уровня [33].
В то же время концентрация ретинола в плазме крови крыс, получавших недостаточное количество витаминов с последующим его восполнением до адекватного и повышенного содержания (группы Д0+80% и Д0+200%) на фоне ПВ, была меньше в 1,5-1,9 раза (р<0,05), чем у животных, не получавших отруби. Аналогичное достоверное снижение уровня витамина А в плазме крови крыс наблюдалось при добавлении в витаминдефицит-ный рацион 4,6% пшеничных отрубей [4].
Как видно из рис. 6а, на фоне недостатка витаминов в корме (30% витамина Е от АУП) у крыс независимо от наличия в рационе отрубей уровень а-токоферола был снижен в печени на 40-50% (р<0,05), в плазме крови - на 10-23% (р<0,10) относительно контроля. Повышение количества витамина Е в рационе с 30 до 100% от АУП (группа Д+80%) через 5 сут достоверно увеличило содержание в печени витамина Е в 3,2 раза, даже несколько превысив (на 58%, р<0,05) этот показа-
тель у крыс контрольной группы. Таким образом, использование дозы, восполнившей количество витамина Е в корме до адекватного, полностью ликвидировало недостаточность этого витамина.
При включении в рацион крыс с гиповитаминозом дозы витаминов, обеспечившей поступление токоферолов в количестве 170% от АУП (группа Д+200%), происходило выраженное повышение (р<0,05) уровня а-токоферола в печени не только в 4,3 раза относительно показателя крыс, содержавшихся на витаминдефицитном рационе (группа Д), но и в 2,1 раза относительно контроля (группа К). При этом достоверные различия между показателями крыс групп Д+80% и Д+200% отсутствовали.
Включение пшеничных отрубей в полноценный рацион (группа КО) сопровождалось незначительным, хотя и достоверным снижением содержания а-токоферола в печени крыс на 16%. У крыс, получавших обе дозы витамина Е, содержание а-токоферола в печени также оказалось сниженным в большей степени - на 45-46% относительно показателей крыс, прошедших стадию полигиповитаминоза, но не получавших отруби. Эффект ПВ на концентрацию а-токоферола в плазме крови не обнаруживался (рис. 6б). Эти результаты согласуются с более ранними наблюдениями, обнаружившими в модельных опытах in vitro способность пшеничных отрубей связывать витамин Е в форме а-токоферола ацетата [3], а также ухудшение показателей обеспеченности витамином Е при обогащении рациона пшеничными отрубями в дозах, соответствующих верхнему допустимому уровню потребления [4, 35]. Таким образом, наличие в рационе отрубей затрудняло коррекцию недостаточной обеспеченности витамином Е. Обогащение рациона крыс пищевыми волокнами ухудшало восстановление сниженного статуса витамина Е не только при восполнении недостатка витаминов в рационе до адекватного уровня, но и при использовании повышенной дозы витамина.
Как видно из рис. 7а, уровень МДА в печени и плазме крови крыс, получавших на протяжении 35 сут витаминдефицитный рацион (группы Д и ДО), был достоверно выше на 20-23% и 20-49% по сравнению с соответствующими показателями животных контрольной группы. Это свидетельствовало об усилении процессов перекисного окисления липидов в результате недостаточного поступления с рационом витаминов, в том числе антиоксидантного ряда, что согласуется с ранее полученными результатами [13].
Коррекция развившегося полигиповитаминоза крыс как более низкой, так и повышенной дозами витаминов (группы Д+80%, Д0+80%; Д+200% и ДО+200%) сопровождалась снижением содержания МДА в печени (на 12-17%) до уровня у животных, получавших полноценный рацион (группа К).
37
#
250
л с
0(0 "" О. ¥
ФЙО
£ ° о.
£ ¡5 £
§ 5? 2
I т о (б - _о
М *
13 * ¡5
с ш
200
150
100
50
1 _ I-1
. I I **
1 ]~1 I □ обычный рацион
□ обогащенный ПВ рацион
X
---К
.......КО
30%
100%
170%
Содержание витамина Е в рационе, в % от содержания в рационе контрольной группы
б
Рис. 6. Влияние пищевых волокон на уровень а-токоферола в печени (а) и в плазме крови (б) крыс, получавших дефицитный по витаминам корм в течение 30 сут (30%) и восполненный в последующие 5 сут до 100 и 170% от содержания витамина Е в рационе контрольной группы животных. За 100% приняты показатели обеспеченности витамином Е животных контрольной группы (36,1 ±1,3 мкг/г печени и 0,78±0,03 мг/дл плазмы крови)
Обогащение рациона ПВ не влияло на интенсивность процессов перекисного окисления липидов в печени крыс независимо от их обеспеченности витаминами.
Как видно из рис. 7б, восполнение в течение 5 сут сниженного уровня витаминов в рационе обеими дозами витаминов практически не отражалось на повышенной относительно контроля концентрации МДА в плазме крови крыс, испытавших дефицит витаминов (группы Д+80% и Д+200%). Обогащение витаминдефицитного
рациона ПВ приводило к снижению этого показателя (на 8-19%, р<0,05) у крыс (группы ДО и ДО+200%), однако при этом он не достигал показателя у животных контрольной группы. Наблюдаемый эффект ПВ может быть связан с наличием собственных антиоксидантных свойств биологически активных компонентов отрубей, таких как фенольных кислот (преимущественно феруловой кислоты - 99-231 мкг/г), токоферолов и каротино-идов [41]. Для нормализации повышенного уровня МДА в печени крыс с полигиповитаминозом ока-
38
*
*
0
а
залось достаточным восстановления содержания витаминов до адекватного уровня, что ассоциируется с улучшением обеспеченности витамином Е.
Таким образом, включение в полноценный по содержанию витаминов рацион ПВ отрубей не влияло на обеспеченность витаминами А, В1 и В2, несколько улучшало обеспеченность витамином D и приводило к снижению обеспеченности витамином Е. Дефицит витаминов А, В1, В2 за короткий срок не ликвидировался при увеличении содержания витаминов в рационе до АУП. Для
полной коррекции витаминного статуса оправдано использование повышенных доз витаминов. Наличие в рационе отрубей мешало восстановлению уровня витамина Е до нормы при использовании не только восполняющей до адекватного уровня дозы витаминов, но и при его удвоенной дозе. Полученные данные позволяют прогнозировать эффективность витаминно-минеральных комплексов, содержащих различные дозы витаминов, при обогащении рациона пищевыми волокнами.
я .
* <
Ф с
о
о
150 -|
100 -
50-
х.
КО К
□ обычный рацион
□ обогащенный ПВ рацион
20-40%
100%
160-220%
Содержание витаминов в рационе, в % от содержания в рационе контрольной группы
т
о
200 -,
150 -
т ь ,
с а
Р: со
^ о
к с
I °
я „
о
100 -
50 -
Л
*
л.
КО К
□ обычный рацион
□ обогащенный ПВ рацион
20-40%
100%
160-220%
Содержание витаминов в рационе, в % от содержания в рационе контрольной группы
б
Рис. 7. Влияние пищевых волокон на уровень МДА в печени (а) и в плазме крови (б) крыс, получавших дефицитный по витаминам корм в течение 30 сут (20-40%) и восполненный в последующие 5 сут до 100 и 160-220% от содержания витаминов в рационе контрольной группы животных. За 100% приняты показатели животных контрольной группы (120,6±6,1 нмоль/г печени и 4,34±0,21 нмоль/мл плазмы крови)
39
0
а
0
Сведения об авторах
ФГБУ «НИИ питания» РАМН (Москва):
Бекетова Нина Алексеевна - кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории витаминов и минеральных веществ E-mail: [email protected]
Вржесинская Оксана Александровна - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории витаминов и минеральных веществ E-mail: [email protected]
Коденцова Вера Митрофановна - доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией витаминов и минеральных веществ E-mail: [email protected]
Кошелева Ольга Васильевна - научный сотрудник лаборатории витаминов и минеральных веществ E-mail: [email protected]
Переверзева Ольга Георгиевна - научный сотрудник лаборатории витаминов и минеральных веществ E-mail: [email protected]
Сокольников Андрей Арнольдович - старший научный сотрудник лаборатории клинической биохимии, иммунологии и аллергологии E-mail: sa221260»@yandex.ru
Аксенов Илья Владимирович - старший научный сотрудник лаборатории энзимологии питания E-mail: [email protected]
Литература
#
1. БайгаринЕ.К. Влияние микрокристаллической целлюлозы и пшеничных отрубей на массу тела крыс, биологическую ценность, усвояемость белка и показатели липидного 9. обмена // Вопр. питания. - 2010. - Т. 79, № 2. - С. 28-32.
2. Бекетова Н.А., Вржесинская О.А., Коденцова В.М. и др. Коррекция полигиповитаминоза у крыс различными дозами витаминов на фоне обогащения рациона полиненасы- 10. щенными жирными кислотами семейства ю-3 // Вопр. питания. - 2013. - Т. 82, № 4. - С. 39-47.
3. Бекетова Н.А., Вржесинская O.k., Кошелева О.Г. и др. Оценка способности некоторых пищевых волокон адсорбировать in vitro витамины А, Е, С, В1 и В2 // Вопр. питания. - 11.
2010. - Т. 79, № 2. - С. 47-53.
4. Бекетова Н.А., Коденцова В.М., Вржесинская O.A. и др. Влияние пшеничных отрубей на обеспеченность организма 12. витаминами (эксперимент на крысах) // Вопр. питания. -
2011. - Т. 80, № 6. - С. 35-42.
5. Вржесинская O.A., Бекетова H.A., Коденцова В.М. и др. 13. Влияние обогащения витаминдефицитного рациона крыс полиненасыщенными жирными кислотами семейства ю-3 на биомаркеры витаминного и антиоксидан-тного статуса // Вопр. питания. - 2013. - Т. 82, № 1. - 14. С. 45-52.
6. Вржесинская O.A., Коденцова В.М., Бекетова H.A. и др. Экспериментальная модель алиментарного полигиповитаминоза разной степени глубины у крыс // Вопр. питания. -
2012. - Т. 81, № 2. - С. 51-56. 15.
7. Вржесинская O.A., Коденцова В.М., Спиричев В.Б и др. Оценка рибофлавинового статуса организма с помощью различных биохимических методов. // Вопр. питания. -1994. - Т. 63, № 6. - С. 9-12.
8. Горгошидзе Л.Ш., Конь И.Я, Кулакова С.Н. и др. Перекис- 16. ное окисление липидов в печени крыс при нетяжелых
формах недостаточности витамина А // Вопр. питания. -1986. - № 5. - С. 45-50.
Исаева В.А., Алексеева И.А., Блажеевич Н.В. и др. Экспериментальная недостаточность витамина Э при различном соотношении кальция и фосфора в рационе // Вопр. мед. химии. - 1979. - № 1. - С. 86-92. Каримов Т.К., Ким Б.И., Колесова О.А. и др. Влияние ретинола, токоферола и аскорбиновой кислоты на метаболизм витаминов при экспериментальной хромовой интоксикации на фоне направленного питания // Вопр. питания. - 1988. - № 4. - С. 48-51. Коденцова В.М, Вржесинская О.А. Витаминно-минераль-ные комплексы: соотношение доза - эффект // Вопр. питания. - 2006. - Т. 75, № 1. - С. 30-39. Коденцова В.М, Вржесинская О.А. Витаминно-минераль-ные комплексы: типы, способы приема, эффективность // Вопр. питания. - 2006. - Т. 75, № 5. - С. 34-44. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Бекетова Н.А. и др. Микроэлементный и антиоксидантный статус крыс при полигиповитаминозе // Вопр. биол. мед. и фармацевт. химии. - 2013. - № 2. - С. 64-68. Коденцова В.М, Вржесинская О.А., Спиричев В.Б. Изменение обеспеченности витаминами взрослого населения Российской Федерации за период 1987-2009 гг. (к 40-летию лаборатории витаминов и минеральных веществ НИИ питания РАМН) // Вопр. питания. - 2010. - Т. 79, № 3. - С. 68-72. Мустафина О.К., Трушина Э.Н., Кошелева О.В. и др. Гематологические показатели крыс, получавших полноценный и дефицитный по витаминам рацион, обогащенный пищевыми волокнами // Вопр. питания. - 2013. - Т. 82, № 4. - С. 15-21.
Поворознюк В.В., Гопкалова И.В., Григорьева Н.В. Особенности изменений минеральной плотности костной ткани
40
у белых крыс линии Вистар в зависимости от возраста и пола // Пробл. старения и долголетия. - 2011. - Т. 20, № 4. - С. 393-401.
17. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ. Методические рекомендации
МР 2.3.1.1915-04. - М., 2004. - 36 с. 28.
18. Роль пищевых волокон в питании человека / Под ред. В.А. Тутельяна, А.В. Погожевой, В.Г. Высоцкого. -
М.: Фонд «Новое тысячелетие», 2008. - 325 с. 29.
19. Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов / Под ред. И.М. Скурихина,
В.А. Тутельяна. - М.: Брандес-Медицина, 1998. - 340 с. 30.
20. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / Под ред. 31. Р.У. Хабриева. - 2 изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 2005. - 832 с.
21. Химический состав российских продуктов питания / Под 32. ред. И.М. Скурихина, В.А. Тутельяна. - М.: ДеЛи принт, 2002. - 235 с.
22. Шарафетдинов Х.Х., Плотникова О.А., Цагикян Т.А. Срав- 33. нительная эффективность различных видов пищевых волокон в коррекции углеводного и липидного обмена 34. у больных сахарным диабетом II типа // Вопр. питания. -1993. - № 3. - С. 9-13.
23. Якушина Л.М., Бекетова Н.А., Бендер Е.Д. и др. Исполь- 35. зование методов ВЭЖХ для определения витаминов
в биологических жидкостях и пищевых продуктах // Вопр. питания. - 1993. - № 1. - С. 43-48. 36.
24. Aggett P.J., Agostoni C., Axelsson I. et al. Nondigestible carbohydrates in the diets of infants and. young children:
a commentary by the ESPGHAN Committee on Nutrition. // 37. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. - 2003. - Vol. 36. -Р. 329-337.
25. Andreollo N.A., Santos E.F., Araujo M.R. et al. Rat's age 38. versus human's age: what is the relationship? // Arq. Bras. Cir.
Dig. - 2012. - Vol. 25, N 1. - Р. 49-51. 39.
26. Chen H.-L., Haack V.S., Janecky C.W. et al. Mechanisms by which wheat bran and oat bran increase stool weight
in humans // Am. J. Clin. Nutr. - 1998. - Vol. 68. - 40. P. 711-719.
27. EFSA. Scientific opinion on the substantiation of health claims related to wheat bran fibre and increase in faecal 41. bulk (ID3066) reduction in intestinal transit time (ID 828, 839, 3067, 4699) and contribution to the maintenance or
achievement of a normal body weight (ID 829) pursuant to Article 13(1) of Regulation (EC) No 1924/20061. EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA) // EFSA J. - 2010. - Vol. 8, N 10: 1817. http://www.efsa.europa. eu/en/efsajournal/doc/1817.pdf
Fleming S.E., Lee B. Growth performance and intestinal
transit time of rats fed purified and natural dietary fibers //
J. Nutr. - 1983. - Vol. 113. - P. 592-601.
Kahlon T.S., Chow F.I., Hudson C.A. et al. Influence of wheat
bran particle size on vitamins A and E and cholesterol in rats //
Cereal Chem. - 1989. - Vol. 66, N 2. - P. 103-106.
KritchevskyD. Dietary fibre and cancer // Eur. J. Cancer Prev. -
1997. - Vol. 6, N 5. - P. 435-441.
Leklem J.E., Miller L.T., Perera A.D. et al. Bioavailability of
vitamin B-6 from wheat bread in humans // J. Nutr. - 1980. -
Vol. 110, N 9. - P. 1819-1828.
LindbergA.S., Leklem J.E., MillerL.T. The effect of wheat bran on the bioavailability of vitamin B6 in young men // J. Nutr. -1983. - Vol. 113, N 12. - P. 2578-2586. McLaren D.S., Kraemer K. Assessment of vitamin A status // World Rev. Nutr. Diet. - 2012. - Vol. 103. - P. 52-64. Nzegwu H., Levin R.J. Vitamin A deficiency and small intestinal secretory function in the rat // Gut. - 1991. - Vol. 32, N 11. - P. 1324-1328.
Oliveros L.B., Domeniconi M.A., Vega V.A. et al. Vitamin A
deficiency modifies lipid metabolism in rat liver // Br. J. Nutr. -
2007. - Vol. 97, N 2. - P. 263-272.
Omaye S.T., Chow F.I. Lipid-soluble vitamins in blood and liver
of rats fed a diet containing hard red spring wheat bran //
J. Food Sci. - 1986. - Vol. 51, N 4. - P. 1001-1004.
Riedl J., Linseisen J., Hoffmann J. et al. Some dietary fibers
reduce the absorption of carotenoids in women // J. Nutr. -
1999. - Vol. 129, N 12. - P. 2170-2176.
Sengupta P. The laboratory rat: relating its age with human's //
Biomed. Int. - 2011. - Vol. 2, N 2. - P. 81-89.
Slavin J. Why whole grains are protective: biological
mechanisms // Proc. Nutr. Soc. - 2003. - Vol. 62, N 1. -
P. 129-134.
Stevenson L., Phillips F., O'Sullivan K. et al. Wheat bran: its composition and benefits to health, a European perspective // Int. J. Food Sci. Nutr. - 2012. - Vol. 63, N 8. - P. 1001-1013. Zhou K., Su L., Yu L.L. Phytochemicals and antioxidant properties in wheat bran // J. Agric. Food Chem. - 2004. -Vol. 52, N 20. - P. 6108-6114.
41
