CC BY
123
ПИТАНИЕ И МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ СИНДРОМ С ПОЗИЦИЙ ГАСТРОЭНТЕРОЛОГА И ФИЗИОТЕРАПЕВТА
Филимонов Р. М., Бобровницкий И. П., Филимонова Т. Р., Фаустова Ю. И.
Российский НЦ реабилитации и курортологии МЗ РФ, Москва
Филимонов Р. М.
E-mail: [email protected]
РЕЗЮМЕ
Питание играет важную роль в метаболических процессах в организме. Изучение различных сторон метаболических процессов в организме при ряде заболеваний, рассматриваемых в рамках метаболического синдрома, указывает на системный характер патогенетических механизмов, включающих помимо фактора питания социально-экономические, генетические, медикаментозные, патологию органов пищеварения и др., приводящие к нарушению клеточных, рецепторных, ферментативных взаимодействий.
Ключевые слова: питание; метаболические нарушения; факторы, влияющие на метаболизм пищеварительного процесса.
SUMMARY
Nutrition plays an important role in metabolic processes in the body. Studying the various parties of metabolic processes in the body in a number of diseases, considered in the framework of the metabolic syndrome, points to the systemic nature of the pathogenic mechanisms, including in addition to food factor sociology-economic, genetic, medical, pathology of the digestive system, etc., leading to a breach of the cell, receptor, enzyme interactions.
Keywords: nutrition; metabolic disorders; factors affecting metabolism of the digestive process
Потребляемая пища влияет на различные стороны обмена веществ в организме, нарушение которого приводит к развитию целого ряда заболеваний, рассматриваемых в рамках так называемого метаболического синдрома (МС). В этой связи проблема сбалансированного питания приобретает первостепенное значение, учитывая все более возрастающую частоту метаболических нарушений, особенно среди населения экономически развитых стран. Хорошо известно, что баланс пищевых веществ в организме достигается освобождением нутриентов за счет полостного, мембранного и внутриклеточного пищеварения, а также вследствие синтеза бактериальной флорой кишечника веществ, являющихся незаменимыми для макроорганизма. Надо отметить, что предпосылки к метаболическим нарушениям в организме, в частности к ожирению, нередко наследственно обусловлены или закладываются в детском и подростковом возрасте [1; 2].
Физиологическое состояние организма во многом зависит от количества и качества потребляемых
макронутриентов: белков, жиров и углеводов. С участием белков осуществляются рост и размножение клеток. Они выполняют каталитические (ферменты), регуляторные (гормоны), структурные (коллаген), транспортные (гемоглобин), защитные (иммуноглобулины, интерферон) и другие функции. Белки составляют основу биологических клеточных мембран. Интенсивность всасывания аминокислот зависит от возраста человека, уровня белкового обмена в организме, содержания в крови свободных аминокислот, нервных и гуморальных механизмов. Одни аминокислоты могут ускорять или замедлять всасывание других аминокислот. Часть свободных аминокислот, не участвующих в биосинтезе тканевых белков (при потреблении превышающих потребности биосинтеза белков), подвергается катаболическим реакциям. Так, при дезаминировании аланина, ци-стеина и метионина (глюкагонные аминокислоты) их углеродный остаток превращается в глюкозу. При дезаминировании лейцина, фенилаланина и тирозина (кетогенные аминокислоты) происходит их
превращение в жирные кислоты, которые или окисляются с выделением энергии, или участвуют в синтезе триглицеридов и запасаются в жировом депо. Около 20% энергии основного обмена затрачивается на процессы биосинтеза белков. Белки слизистой тонкого кишечника, печени и поджелудочной железы характеризуются наивысшей скоростью обновления. Под влиянием внешних физических факторов (температурных, механических, химических и т.д.) теряется биологическая активность белка.
Жир в организме человека представлен двумя фракциями, выполняющими разные физиологические роли: структурные (липиды нервной ткани, костного мозга, внутренних органов и т.д.) и запасные (депо жира в жировой ткани). Жиры необходимы для всасывания жирорастворимых витаминов А, Б, Е, К. С животными жирами поступает в организм холестерин (ХС), являющийся обязательным компонентом биологических мембран клеток. Пищевые жиры — это смесь различных триглицеридов (ТГ). Жировая ткань является источником ряда многофункциональных цитокинов — фактора некроза опухоли-альфа (ФНО-альфа) и ИЛ-1, которые активно участвуют в иммуновоспалительном процессе. Выделяют два типа отложения жира: абдоминальный, или андроидный (мужской), и гипоидный (женский). Они различаются метаболически. При андроидном типе превалируют непереносимость глюкозы и толерантность к инсулину, увеличение липидных фракций крови, повышение АД.
Липиды представляют собой обязательные компоненты всех живых клеток, выполняя две основные функции — структурные компоненты биологических мембран (фосфолипиды) и запасного энергетического материала. Растворение липидов в ЖКТ осуществляется благодаря эмульгирующей роли желчи и пищевых фосфолипидов. Из незаменимых полиненасыщенных жирных кислот (ЖК) — линолевой и линоленовой в организме синтезируются другие ЖК. Они расходуются для образования фосфолипидов, эйкозаноидов (простогландины, тромбаксаны, лейкотриены) и других биологически активных веществ, либо окисляются до СО2 и воды для получения энергии, либо частично окисляются до кетоновых тел. Освобожденные ЖК попадают в адипоциты, где из них образуются триглицериды (ТГ). Комбинации различных ЖК и их положение на молекуле глицерина определяют многообразие химических видов ТГ. В кровеносных капиллярах мышц и жировой ткани ТГ гидролизуются до свободных ЖК под действием липопротеидлипазы. Нейтральные и не растворимые в воде ТГ превращаются под действием ферментов липаз, содержащихся в желудочном и панкреатическом соке. Липопротеиды являются транспортной формой жиров в организме. Благодаря белковому и фосфолипидному окружению липопротеиды способны циркулировать в водной среде плазмы крови, взаимодействовать с липазой и поступать в клетки печени и других органов. Избыток ТГ накапливается в печени, что приводит к развитию ее жировой
дистрофии. Часть ЖК связывается с белками альбуминами и циркулирует в крови. Одним из факторов риска атеросклероза является повышение в крови холестерина (ХС), 80% которого синтезируется в организме. Уровень циркулирующего в крови холестерина зависит от трех факторов: 1) от синтезируемого в печени; 2) от количества потребленного с пищей и всосавшегося в ЖКТ; 3) от количества ХС, экс-кретируемого с желчью и выделившегося с калом. Насыщенные ЖК повышают уровень ХС в крови у большинства людей, однако степень повышения носит индивидуальный характер.
Углеводы также являются одной из основных групп пищевых веществ. Они подразделяются на моно- (глюкоза, фруктоза и галактоза), олиго- (сахароза, мальтоза, лактоза) и полисахариды — перевариваемые (крахмал и гликоген) и неперевариваемые (пищевые волокна). Последние, ускоряя перистальтику кишечника, способствуют выведению из организма холестерина, а также токсических элементов и органических чужеродных веществ. Углеводы участвуют в синтезе гликопротеидов, мукополисахари-дов, входят в состав соединительной ткани, являются структурными элементами клеток, а также составными частями ферментов, гормонов, иммунных тел и т.д. Регуляторные воздействия на всасывание глюкозы проявляются и в действии физиологически активных веществ на различные механизмы и этапы ее всасывания, включая движения ворсинок тонкой кишки, активность переносчиков внутриклеточный метаболизм, проницаемость, уровень микроциркуляции.
Некоторая часть глюкозы при насыщении депо гликогена превращается в триглицериды и откладывается в жировых депо.
В организме энергия выделяется при окислении глюкозы и ЖК, образующихся в процессе переваривания и метаболизма и углеводов и жиров или катаболизма аминокислот. Их окисление осуществляется при участии кислорода, а также минералов, витаминов и ферментов, действующих как катализаторы. Из трех макронутриентов белки вызывают максимальный пищевой термогенез (повышение энерготрат в течение 1-4 часов после приема пищи), а наименьший вызывают жиры. Важную роль в пищевом термогенезе (ПТ), особенно после потребления углеводов, играет вегетативная нервная система. ПТ характеризуется индивидуальной изменчивостью даже при стандартном приеме пищи [3].
Огромное количество эндокринных клеток, контролирующих не только пищеварительные функции ЖКТ, содержится в тонкой кишке. Гидролиз пищевых веществ начинается в просвете тонкой кишки под влиянием ферментов поджелудочной железы. Пищеварение делится на три типа: 1) ауто-литическое — под влиянием ферментов, содержащихся в пищевых продуктах; 2) симбиотное — под влиянием ферментов бактерий макроорганизма; 3) собственное — под влиянием ферментов, которые синтезируются в пищеварительном тракте человека.
Продукты одной ферментативной реакции являются субстратом другой. Среди них имеются ключевые или регуляторные. Надо подчеркнуть, что очень трудно интерпретировать эффект того или иного гормона на кишечный транспорт в отрыве от других стимулирующих и ингибирующих мессенджеров. Одна из трудностей — это то, что в энтериновой нервной системе тонкого кишечника грань между гормоном и медиатором трудно провести. Секрет эндокринных клеток, диффузно распределенных в слизистой оболочке, попадая в кровеносное русло, может действовать как гормон, но может оказывать местное действие на эпителиальные и субэпителиальные клетки. «Нормальное» содержание гормонов, ферментов может не соответствовать напряженности метаболических процессов пищеварения, а также возрастным и биологическим ритмам. Существует патологическое состояние организма, при котором содержание гормона в крови соответствует «нормальному», но не соответствует функциональному состоянию организма в данное время суток или условиям окружающей среды [4]. Поэтому вопрос упирается в понимание всего каскада нейроэндокринных изменений и оценки их с позиций патогенетической или саногенетической. Гастроинтестинальные гормоны помимо вегетативной нервной системы участвуют и в регуляции скорости эвакуации из ЖКТ, но до сих пор остаются наименее изученными характер и механизмы нарушений двигательной функции кишечника, их значение в патогенезе метаболических нарушений пищеварительного процесса.
Всасывание и переваривание пищи в кишечнике, биосинтез биологически активных соединений зависят также от макро- и микроэлементов. При этом сами элементы могут как входить, так и не входить в состав этих соединений. В частности, повышение утилизации глюкозы происходит при участии ионов цинка, кадмия, кобальта, никеля и хрома, но не магния и кальция. Большинство ферментов для проявления каталитической активности нуждаются в кофакторах, которых две группы и которые находятся в активном центре ферментов: металлы и ко-ферменты. Последние часто являются производные витаминов. Имея возможности оценивать калорийность пищи, мы, к сожалению, не имеем возможности оценить витаминный и микроэлементный состав организма [5].
При анализе метаболических нарушений в организме, как правило, принимается во внимание качественная составляющая принимаемых нутриен-тов без анализа ее влияния на ЖКТ и, что особенно важно, учета состояния ЖКТ пациента. Отсутствие симптомов недостаточности того или иного пищевого вещества, как и необходимость в них для поддержания ферментных систем организма, клеточных структур, практически не дает возможности строго отграничить рамки функционального или здорового питания для широкого контингента. И как подчеркивают ряд авторов [6; 3; 7], «социально-экономические условия, уровень доступности продуктов питания
должны учитываться при разработке рекомендуемых норм потребления». Постоянно меняющиеся природные физические факторы (погодные), условия работы, характер биологических ритмов также должны приниматься в расчет. И когда говорится о рекомендациях по питанию для всех здоровых людей разного возраста, то возникает вопрос критерия оценки качества их здоровья. Перефразируя Гегеля, можно сказать, что «наука о рациональном или здоровом питании должна узнать то единство, которое скрыто за кажущейся разобщенностью». При этом надо иметь в виду не только использование функционально полезных для организма продуктов, но и ее органическую связь со структурным и функциональным состоянием пищеварительного тракта пациента, возможностями его эндокринной, иммунной системы, биоценоза кишечника. Из этого вытекает, что проблема метаболических нарушений в организме может быть решена только на основании системного анализа всех составляющих, участвующих в той или иной степени в этой цепочке.
Для нас не составляет труда ответить на вопрос о причине инфаркта миокарда, гипертонической болезни, сахарного диабета и т.д., однако мы все еще не представляем в должной мере сущность процессов, лежащих в основе данной патологии в аспекте функционального питания. Как писал И. В. Давыдовский [8], «физиологические реакции представляют собой некий динамический и морфологический стереотип, то превращение его в стереотип патологический отнюдь не является просто "нарушением функций" или "повреждением их", а лишь своеобразным приспособлением физиологических функций к данным условиям существования». Что касается многообразия нозоло-гий, входящих в понятие метаболического синдрома, то, как указывал И. В. Давыдовский, индивидуальное и наследственно обусловленное преломление воздействия внешней среды на организм является важнейшей биологической основой разнообразия в отношении общей и частной изменчивости приспособительных и пластических функций организма, а следовательно, и разнообразия болезненных форм. Необходимо подчеркнуть, что в практике мы далеко не всегда имеем причинную связь избыточной массы тела у пациентов с той или иной формой нозологии, хотя сама по себе избыточная масса тела уже является показателем метаболических нарушений в организме. Как указывают О. М. Дранкина, М. В. Костюкевич [9], «в настоящий момент не существует единой теории объясняющей развитие метаболического синдрома (МС) и его осложнений. В качестве первичных причин развития МС предлагается рассматривать инсулинорезистентность (ИР), хроническое воспаление, накопление эктопического жира и дальнейшее насыщение жировой ткани. Имеется и альтернативная точка зрения (10)
и
к
ш
<
на развитие МС — теория функциональной несостоятельности жировой ткани, ее неспособности усваивать постпрандиальные липиды и нарастающий при этом хронический энергетический дисбаланс. При этом круговорот жира определяется сложным равновесием, в котором инсулин — главный, но не единственный фактор.
В генезе метаболических нарушений огромную роль играют реакции перекисного окисления ли-пидов (ПОЛ). Важнейшими причинами, ведущими к усилению выработки свободных радикалов, необратимому повреждению мембранных структур и гибели клеток, являются: 1) активация ПОЛ; 2) снижение содержания антиоксидантов (АОС); 3) угнетение функций мембранных белков — ферментов, рецепторов, ионных каналов; 4) повреждение белков; 5) повреждение эндотелия сосудов и межклеточного вещества [11; 12]. Избыточное образование свободных радикалов при недостаточности АОС ведет к нарушению структуры липидного слоя биологических мембран. Дезорганизация клеточных мембран в свою очередь приводит к нарушению их функциональной деятельности: рецепторной, транспортной, ферментативной. В повреждении клеточных мембран важную роль играют и вторичные продукты ПОЛ, такие как малоновый диальдегид. Альдегидные группы при этом вступают в реакцию с аминогруппами белков нуклеотидов с образованием прочных межмолекулярных связей, нарушающих нормальное функционирование молекул биополимеров. Чувствительность к оксидантам в разных участках сосудистого русла варьирует в широких пределах. После нарушения окислительных процессов в тканях микроциркуляция приобретает все большую автономию, что можно рассматривать как попытку противостоять тканевой гипоксии. У человека сильнее всего страдает микроциркуляция печени и кишечника. Именно те отделы, которые в наибольшей степени отвечают за метаболические процессы пищеварения.
Пищевая приверженность к настоящему времени рассматривается с позиций последствий стресса и нарушения регулирующей роли нейрогормонов, отвечающих за формирование пищевого поведения. Предполагается, что ожирение у человека может быть связано с нарушением взаимодействия лептина (белок, вырабатываемый адипоцитами) с его рецепторами в гипоталамусе, что приводит к нарушению аппетита и способствует отложению жира в жировой ткани. Секреция лептина характеризуется циркад-ным ритмом. Концентрация его в крови повышается ночью. Длительная инсулинемия сопровождается повышением уровня лептина в крови [12]. При продолжительном и глубоком стрессе расстройство механизмов нервной и гормональной регуляции приводит к избыточной активации фосфолипаз, липаз. Избыток адреналина приводит к угнетению церулоплазмина и к усилению ПОЛ, повреждению липидосодержащих компонентов клеточных мембран и связанных с ним ферментов, что приводит
к расстройству трансмембранных и внутриклеточных процессов, расстройству деградации инсулина в гепатоцитах и гиперинсулинемии. Частота и выраженность инсулинорезистентности (ИР) возрастают при увеличении общей жировой массы тела. Но, по сведениям G. Reaven [13], 25% людей, ведущих малоподвижный образ жизни, имеют ИР независимо от массы тела. Определенное значение в развитии резистентности к инсулину имеет и генетическая предрасположенность.
Однако при стрессе влияния на гомеостаз могут быть противоположны тем, которые наблюдаются в здоровом организме. Например, такие мощные депрессанты, как глюкокортикоиды, в определенный период стресса могут не тормозить, а усиливать стресслимитирующую функцию РЭС (P. Woodruff и соавт., 1973) (цит. по: [14; 15]).
Необходимо также помнить, что любой продукт может быть антигеном. Предпосылкой для развития аллергической реакции является превышение пороговой дозы аллергена, которая подвержена индивидуальным колебаниям в зависимости от многих факторов. Антителообразование встречается значительно чаще, чем вызванные этим клинические проявления. Измененная под влиянием лекарственных средств клетка также представляет собой антиген.
Выделяют также 6 основных механизмов лекарственного поражения печени: 1) нарушение метаболических процессов в гепатоцитах; 2) токсическая деструкция субклеточных структур; 3) индукция иммунных реакций; 4) канцерогенез; 5) нарушение кровоснабжения гепатоцитов; 6) обострение ранее имевшегося гепатоцеллюлярного поражения.
От нормальной микрофлоры во многом зависит здоровье человека, его энергетический и адаптационный потенциал, включая психологический статус [16-18]. Но до настоящего времени уделяется необоснованно мало внимания значению микробной экологии ЖКТ в реализации физиологических функций и патологических нарушений печени при дислипиде-мии. При дисбалансе микроэкологии ЖКТ увеличение пропорции потенциально патогенных бактерий ведет к значительному накоплению в просвете кишечника эндотоксинов бактерий — липосахаридного комплекса грамнегативных бактерий. Последние, проникая через слизистую оболочку кишечника в систему кровообращения, а затем в печень, вызывают повреждение гепатоцитов или потенцируют неблагоприятное действие других токсинов. Все патогенные эффекты эндотоксемии в гепатоцитах при дисбиозе опосредуются через РЭС (клетки Купфера, эндотелий синусоидов, клетки Ито — жиронакапливающие клетки, и рй-клетки). Функционирование этой системы прямо зависит от микроэкологии толстой кишки и деятельности гепатоцитов [14]. Кроме этого, эндотоксемия ведет к угнетению антиоксидантной защиты организма, повышению содержания модифицированных форм липопротеидов в крови [12].
Дефицит пищевых ресурсов, изменение температуры окружающей среды, резкое сужение
жизненного пространства в результате достижения критической плотности популяции — все это сказывается отрицательно на облигатной микрофлоре. Для того чтобы компонент пищи был классифицирована как пребиотик, он не должен подвергаться гидролизу в верхних отделах пищеварительного тракта, но должен являться субстратом для бифидобактерий и лактобактерий толстого кишечника.
При изучении микробиоты человека возникает целый ряд вопросов: в какой степени она проявляет участие в процессе пищеварения в целом, каких отделов пищеварения, в морфогенезе и функционировании различных отделов пищеварительной системы, в какой степени ее влияние выходит за рамки пищеварительной системы и конкретные механизмы этого влияния. Если симбиотные отношения представляют собой некий динамический физиологический стереотип, то превращение его в стереотип патологический, скорее всего, не просто «нарушение функций» или «повреждение структурное», а лишь своеобразное приспособление физиологических функций к изменившимся условиям существования. Способностью оказывать различные местные и системные эффекты обладают бактериальные серотонин, гистамин, ГАМК и т.д., и в этой связи возникает вопрос их взаимного участия с нейроэндокринной системой в го-меостазе организма. Биоритмы как целого организма, так и его систем индивидуальны. И эффективность введения соответствующих функциональных ингредиентов зависит от различных ритмов их активности, обусловливающих всасываемость в ЖКТ, транспорт, метаболизм и выделение. Это в полной мере касается такого решающего фактора жизнедеятельности организма, как питание. Продукты питания могут быть отнесены к функциональным, если имеются веские доказательства их регулирующей роли на ту или иную ключевую систему организма.
Кроме этого, за пределами внимания ученых остаются расчеты состава и количества «пищевого рациона» микроорганизмов, а также количества нутриентов, образующихся в результате их
жизнедеятельности в ЖКТ и которые усваиваются микроорганизмами. Не ясны и механизмы конкуренции микробиоты с пищеварительной системой «хозяина» в отношении пищевых субстратов. Недостаточно изученным остаются и многие механизмы влияния микробиоты на иммунную систему органов пищеварения и организма в целом.
На основании всего вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1. В возникновении метаболического синдрома помимо фактора питания, играющего большую роль в метаболических процессах в организме, весьма значимыми являются такие факторы, как социально-экономические (стрессорные), генетические, медикаментозные, патология органов пищеварения, микробиота желудочно-кишечного тракта.
2. Указанные факторы в различной степени приводят к нарушения тех или иных систем организма, которые происходят на клеточном, рецепторном, ферментативном уровнях, и их нормального взаимодействия, что и обусловливает особенности клинического проявления метаболического синдрома.
3. Метаболический синдром должен рассматриваться как системная патология, в той или иной степени вовлекающая в патологический процесс все системы организма.
4. В решении проблемы метаболических нарушений в организме помимо медицинского аспекта (изучение различных сторон патологического процесса на возможно более ранней стадии) важнейшую роль играет комплекс социально-экономических мер, которые могут рассматриваться и как профилактика (сбалансированное и полноценное питание, физическая активность и полноценный отдых (включая санаторно-курортное лечение), отказ от курения, злоупотребления алкоголем), предупреждение медикаментозной интоксикации.
и
к
ш
<
ЛИТЕРАТУРА
1. Петракова В. А., Ремизов О. В. Ожирение в детском возрасте. — С. 312-329.
2. Старкова И. Т., Бирюкова Е. В. Ожирение у подростков. — С.
330-349.
3. Мартинчик А. Н. Питание человека / А. Н. Мартинчик, И. В. Маев, А. Б. Петухов. — М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2002. — 572 с.
4. Kettyle W, Arky R. Патофизиология эндокринной системы. — М.: БИНОМ, 2001. — 336 с.
5. Курашвили В. А. Модификация алиментарного поведения: мировой опыт. Аналитический обзор // Вестн. восст. мед. — 2012. — № 3. — С. 65-69.
6. Ткаченко Е. И. Клиническое питание. Состояние и перспективы развития // Клин. питание. — 2003. — № 1. — С. 3-7.
7. Костюченко Л. Н. Нутриционная поддержка в гастроэнтерологии. — М.: БИНОМ, 2012. — 494 с.
8. Давыдовский И. В. Общая патология человека. — М.: Медицина, 1969. — 364 с.
9. Дранкина О.М. Метаболический синдром, неалкогольная жировая болезнь печени и статины: кому, когда и как? / О. М. Дранкина, М. В. Костюкевич // Consilium medicum. — 2012. — Т. 14, № 8. — С. 5-9.
10. Laclaustra M. Metabolic syndrome pathophysiology the role of adipose tissue / M. Laclaustra, D. Corella, J. Ordovas // Nutr. Metab. Cardiovasc. Dis. — 2007. — Vol. 17. — P. 125-139.
11. Подопригорова В. Г. Оксидативный стресс и язвенная болезнь. — М.: Медицина. — 174 с.
12. Звенигородская Л. А. Атеросклероз и органы пищеварения. — М.: Медпрактика. — 312 с.
13. Бутрова А. С. Метаболический синдром // Ожирение / Под ред. И. И. Дедова и Г. А. Мельниченко. — М.: МИА. — С. 44-78.
14. Маянский Д. Н. Новые рубежи гепатологии / Д. Н. Маянский, Э. Виссе, К. Декер. — Новосибирск: Сиб. отд. РАМН, 1992. — 264 с.
15. Маянский А. Н. Очерки о нейтрофиле и макрофаге / А. Н. Маян-ский, Д. Н. Маянский. — Новосибирск: Наука, 1989. — 341 с.
16. Шендеров Б. А. Микроэлементный и микроэкологический гомео-стаз как основа здоровья человека / Б. А. Шендеров, А. В. Хачатрян // Рос. журн. гастроэнтерол., гепатол., копрол. — 2005. — Т. XV, № 5, Приложение 25. — С. 105-110.
17. Филимонов Р. М. Курортное лечение заболеваний органов пищеварения. — М., 2012. — 406 с.
18. Филимонов Р. М. Гастродуоденальная патология и проблемы
восстановительного лечения. — М.: МИА, 2005.
