Безмучной зерновой хлеб “Тонус” выпускается с 1990 года. С 2006 года мы изменили название на более точное: Хлеб без муки “ТОНУС” из цельного пророщенного зерна.

 

ДИЕТЫ, СТАТЬИ И ИСТОЧНИКИ
НАУКА И МЕДИЦИНА

 

МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН

М.Д. Ардатская, УНЦ МЦ УДП РФ, кафедра гастроэнтерологии


Превращение пищевых волокон в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) человека и их основные физические и метаболические эффекты

А. Физико-химические эффекты пищевых волокон

Важное свойство ПВ состоит в том, что они устойчивы к действию амилазы и других ферментов и поэтому в тонкой кишке не всасываются.

Это свойство обеспечивает
их своеобразное физико-химическое действие:

Б. Превращение пищевых волокон

Деградация ПВ происходит под воздействием микрофлоры макроорганизма. Местные и системные эффекты микрофлоры, оказываемые на макроорганизм представлены в таблице 4.

Таблица 4.
Локальные и системные функции микробиоты
(Бабин В.Н., Минушкин О.Н., Дубинин А.В. и др., 1998 г.)

Эффект
1 Трофические и энергетические функции – тепловое обеспечение организма
2 Энергообеспечение эпителия
3 Регулирование перистальтики кишечника
4 Участие в регуляции дифференцировки и регенерации тканей, в первую очередь эпителиальных
5 Поддержание ионного гомеостаза организма
6 Детоксикация и выведение эндо– и экзогенных ядовитых соединений, разрушение мутагенов, активация лекарственных соединений
7 Образование сигнальных молекул, в том числе нейротрансмиттеров
8 Стимуляция иммунной системы
9 Стимуляция местного иммунитета, образование иммуноглобулинов
10 Обеспечение цитопротекции
11 Повышение резистентности эпителиальных клеток к мутагенам (канцерогенам)
12 Ингибирование роста патогенов
13 Ингибирование адгезии патогенов к эпителию
14 Перехват и выведение вирусов
15 Поддержание физико-химических параметров гомеостаза приэпителиальной зоны
16 Поставка субстратов глюконеогенеза
17 Поставка субстратов липогенеза
18 Участие в метаболизме белков
20 Участие в рециркуляции желчных кислот, стероидов и других макромолекул
21 Хранилище микробных плазмидных и хромосомных генов
22 Регуляция газового состава полостей
23 Синтез и поставка организму витаминов группы В, пантотеновой кислоты и др.

Хотя ПВ и резистентны к гидролизу пищеварительными ферментами, их компоненты не обнаруживаются в кале, т.к. подвергаются воздействию кишечных бактерий. Пектин и большая часть гемицеллюлоз, составляющих значительную часть ПВ злаковых растений, разрушаются полностью. Только лигнин и в меньшей степени целлюлоза резистентны к бактериальному воздействию и переходят в фекалии. Преобладающие в толстой кишке анаэробные микроорганизмы (Bacteroides, Clostridium, Fusobacterium, Bifidobacterium) являются сахаролитиками и способны переварить многие виды некрахмальных полисахаридов. При электронной сканирующей микроскопии отмечено, что волокна, обнаруженные в фекалиях, плотно окружены бактериями и вокруг последних имеются зоны разрушения клеточных стенок.

По результатам изучения рубца (первого отдела желудка жвачных животных) и толстой кишки человека, которые в отношении метаболизма могут быть сравнимы, выведено уравнение ферментации в кишечнике человека: 34,5 С6Н 12О6 48СН3СООН + 11СН3СН2СООН +5СН3(СН2)2СООН+ 23,75 СН4 + 34,25 СО2 + 10,5 Н2О + энергия.

Во время ферментации в больших количествах вырабатывается водород, который экскретируется. У 30-40% людей продуцируется метан. Имеются три важнейших продукта ферментации: короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК), газы , энергия (схема 2). Весь перечень низкомолекулярных метаболитов, продуцируемых микрофлорой, представлен в таблице 5.

Схема 2.
Последствия метаболизма пищевых волокон в толстой кишке
(Вайнштейн С.Г.,1994)

Таблица 5.
Основные низкомолекулярные метаболиты,
продуцируемые индигенной микрофлорой

Газы H2
CO2
CH4
NH3
NO
Монокарбоновые кислоты
и их соли
Уксусная
Пропионовая
Масляная
Изомасляная
Валериановая
Изовалериановая
Капроновая
Муравьиная
Циклические нуклеотиды ЦАМФ
ЦГМФ
Дикарбоновые кислоты Янтарная
Оксикислоты Молочная
Аминокислоты β-аланин
γ-аминомасляная
ε-аминокапроновая
глутаминовая
Аминты Гистамин
Серотонин
Глутамин

В. Метаболические эффекты

Всосавшись, КЖК доступны аэробному метаболизму в тканях организма, и как таковые являются источником энергии. При расчете энергетической ценности пищевого рациона следует иметь в виду, что некрахмальные полисахариды дают 70% энергии углеводов.

Газообразование со всеми его последствиями считают важнейшей причиной ограничения ПВ в рационе большинства людей. Следует помнить, что источником газообразования в кишечнике могут быть не только ферментируемые микробами полисахариды, но и олигосахариды (рафиноза, стахиоза, вербаскоза), которые содержатся, например, в бобовых.

Третьим важным результатом анаэробной ферментации полисахаридов является энергия, поглощаемая толстокишечной микрофлорой для существования и роста. У человека присутствие ферментабельных полисахаридов в рационе приводит к увеличению роста микроорганизмов в толстой кишке. Увеличение экскреции азота, наблюдаемое при добавлении некрахмальных полисахаридов в диету, частично является результатом ассимиляции азота в белок бактерий, но могут быть и другие причины этого, например, нарушение гидролиза белка. Другие воздействия микрофлоры толстой кишки, например, на дегидроксилирование желчных кислот, гидролиз глюкуроновых конъюгатов и синтез витаминов, также могут изменяться.

Кроме энергетической ценности, КЖК и другие метаболиты оказывают ряд положительных местных и системных эффектов на макроорганизм (табл. 6): поставка субстратов липо– и глюконеогенеза, поддержание ионного обмена, осуществление антибактериального эффекта и блокировка адгезии патогенов, активация местного иммунитета, регуляция и дифференцировка эпителия и мн. др.

Таблица 6.
Некоторые эффекты низкомолекулярных метаболитов микрофлоры

Эффект Метаболиты, ответственные за эффект
Энергообеспечение эпителия Уксусная (ацетат), масляная (бутират) кислота
Антибактериальный эффект Пропионовая кислота, пропионат
Регуляция пролиферации и дифференцировки эпителия Масляная кислота, бутират
Поставка субстратов глюконеогенеза Пропионовая кислота, пропионат
Поставка субстратов липогенеза Ацетат, бутират
Блокировка адгезии патогенов к эпителию Пропионат, пропионовая кислота
Активация фагоцитоза Формиат
Регулировка моторной активности кишечника КЖК, соли КЖК, ГАМК, глутамат
Поставка субстратов для синтеза пантотеновой кислоты β-аланин
Усиление местного иммунитета Бутират, масляная кислота
Поддержание ионного обмена КЖК, соли КЖК (в большей степени уксусная к-та (ацетат), пропионовая к-та (пропионат), масляная кислота (бутират)

 

Метаболические эффекты пищевых волокон
при различных патологиях макроорганизма

Пищевые волокна и заболевания гастродуоденальной зоны

Экспериментальные и клинические исследования
выявили полезное воздействие ПВ
у лиц с заболеваниями гастродуоденальной зоны,
реализуемые несколькими путями:

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:

Влияние пищевых волокон 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:

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.

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.

Пищевые волокна 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 (схема 3, таблица 6) относят короткоцепочечные жирные кислоты (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. Пищевые волокна и заболевания толстой кишки

Эффекты, оказываемые ПВ при хронических заболеваниях толстой кишки, можно суммировать в следующем списке:

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.

Б. Пищевые волокна и рак толстой кишки (РТК)

Профилактическая роль ПВ в отношении РТК может быть связано
со следующими механизмами:

Пищевые волокна и заболевания гепатобиллиарной зоны

А. Пищевые волокна 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:

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:

Схема 5.
Энтерогепатическая циркуляция желчных кислот у человека

Б. Пищевые волокна 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:

и непрямого:

Пищевые волокна 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. Пищевые волокна и сахарный диабет

Проведенными иследованиями установлено:

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. Пищевые волокна и нарушения липидного обмена при заболеваниях сердечно-сосудистой системы (ССС)

Выявленная существенная отрицательная корреляция между потреблением вегетарианских рационов и смертностью в результате ишемической болезни сердца (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 пищевых волокон на адсорбцию липидов

Прямые эффекты:

Непрямые эффекты:

Кроме того, установлено, что уменьшение усвояемости цинка, при высоком потреблении ПВ, может приводить к обмену холестерина

В. Пищевые волокна и ожирение

Эффективность применения ПВ при лечении тучности
связана со следующими факторами:

Г. Пищевые волокна и аллергические реакции и псевдоаллергические синдромы

Механизм воздействия ПВ реализуется путем:

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. В 1986 году А.М. Уголев 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.

Схема 6.
Влияние ПВ на основные потоки веществ
из пищеварительного тракта
во внутреннюю среду организма

Теперь не вызывает сомнения, что применение пищевых волокон следует рассматривать как наиболее физиологический подход к профилактике патологии ЖКТ, так и лечению функциональных заболеваний пищеварительной и других систем.

Учитывая низкую стоимость пищевых волокон в сравнении с традиционными методами профилактики и лечения, терапия с использованием пищевых волокон является на настоящий момент экономически целесообразной.

Приложение 1.
Классификация пищевых волокон

  1. По химическому строению.
    1. Полисахариды: целлюлоза и её дериваты, гемицеллюлоза, пектины, камеди, слизи — гуар и др.
    2. Неуглеводные ПВ — лигнин.
  2. По сырьевым источникам.
    1. Традиционные: ПВ злаковых, бобовых растений, овощей, корнеплодов, фруктов, ягод, цитрусовых, орехов, грибов, водорослей.
    2. Нетрадиционные: ПВ лиственной и хвойной древесины,
      стеблей злаков, тростника, трав.
  3. По методам выделения из сырья.
    1. Неочищенные ПВ.
    2. ПВ, очищенные в нейтральной среде.
    3. ПВ, очищенные в кислой среде.
    4. ПВ, очищенные в нейтральной и кислой средах.
    5. ПВ, очищенные ферментами.
  4. По водорастворимости.
    1. Водорастворимые: пектин, камеди, слизи, некоторые дериваты целлюлозы.
    2. Водонерастворимые: целлюлоза, лигнин.
  5. По степени микробной ферментации в толстой кишке.
    1. Почти (или) полностью ферментируемые: пектин, камеди, слизи, гемицеллюлозы.
    2. Частично ферментируемые: целлюлоза, гемицеллюлоза.
    3. Неферментируемые: лигнин.

Приложение 2.
Кассификация пищевых волокон
по основным медико-биологическим эффектам

Приложение 3.
Физиологические эффекты пищевых волокон

Источник: Gаstrоpоrtаl.Ru
Лекция на XVI школе-семинаре “Современные проблемы физиологии и патологии пищеварения, Пущино-на-Оке, 14-17 мая 2001 года, опубликовано в Приложении №14 к Российскому журналу гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии «Материалы XVI сессии Академической школы-семинара имени А.М. Уголева “Современные проблемы физиологии и патологии пищеварения”, 2001, том XI, №4, стр. 91-102»