Одним из важных свойств пищевых волокон является их устойчивость к действию амилазы и других ферментов, благодаря которой не происходит их всасывание в тонком кишечнике [3]. Это обеспечивает их адсорбционные и ионообменные свойства.
Потребление диеты с повышенным уровнем пищевых волокон с ранних сроков беременности значительно снижает риск развития гипертензии, а также дислипидемии, которая является одним из клинических маркеров преэклампсии [7].
Недостаточное количество потребляемых пищевых волокон в рационе и нарушение толерантности к глюкозе у пациенток, планирующих беременность, в большинстве случаев ассоциируется с повышенным риском развития гестационного сахарного диабета [6].
Поскольку детальных исследований элементного гомеостаза на фоне различного уровня потребления пищевых волокон во время беременности не проводилось, весьма актуальным является исследование влияния избыточного содержания или отсутствия пищевых волокон в рационе на элементный состав тканей во время гестационного периода организма.
Цель исследования: изучение элементного состава мышечной ткани беременных самок крыс на фоне различного уровня потребления пищевых волокон.
Материалы и методы исследования
Настоящее исследование выполнено на базе экспериментально-биологической клиники (вивария) Института биоэлементологии Оренбургского государственного университета на экспериментальных животных-крысах линии Wistar, с четырех месячного возраста и массой тела 350-400 г (n=27). Эксперименты на животных осуществляли в соответствии с требованиями Женевской конвенции и по разрешению этического комитета Оренбургского государственного университета (протокол № 12 от 22.01.2007).
Эксперимент включал два последовательных периода: 1 - уравнительный, когда крысы не беременны (продолжительность - 21 сутки), 2 - учетный - гестационный (продолжительность 21 сутки). В ходе уравнительного периода крысы были разделены на три группы, в зависимости от уровня потребления пищевых волокон (табл. 1).
Таблица 1
Схема проведения эксперимента
|
Объект исследо- вания |
Группа |
Период эксперимента |
|
|
уравнительный |
учетный |
||
|
3 недели |
3 недели |
||
|
крысы линии Wistar (самки) |
I - опытная (n=9) |
ДР |
ДР |
|
II - опытная (n=9) |
ИР |
ИР |
|
|
Контрольная (n=9) |
ОР |
ОР |
|
Примечание: ОР - базовый полусинтетический казеиновый рацион, ДР - дефицитный рацион, ИР - избыточный по содержанию пищевых волокон рацион.
В конце первого периода в клетки были подсажены самцы для оплодотворения. Факт наступления беременности определялся качественной реакцией в моче на хорионический гонадотропин.
Основой питания был полусинтетический казеиновый рацион, который обеспечивал поступление в организм адекватного содержания белков, жиров и углеводов, пищевых волокон, витаминов и солей (приказ Федеральной службы в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека от 12 октября 2007 г. № 280) [4]. Первая опытная группа получала дефицитный рацион (ДР), сформированный за счет исключения микроцеллюлозы. Вторая опытная группа получала микроцеллюлозу в количестве 4 г/сут(ИР). Третья группа, являясь контрольной, получала базовый полусинтетический казеиновый рацион (ОР). Кормление животных осуществлялось два раза в сутки, поение без ограничений. По завершении учетного периода под эфирным рауш-наркозом проводили убой животных и отделяли скелетную мускулатуру для изучения микроэлементного статуса.
Анализ исследуемых образцов мышечных тканей крыс осуществлялся в лаборатории АНО «Центр биотической медицины», г. Москва (аттестат аккредитации ГСЭН.RU.ЦОА.311, регистр. номер в гос. реестре РОСС RU.0001.513118 от 29 мая 2003) с использованием методов атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной аргоновой плазмой (приборы ICAP-9000 «ThermoJarrellAsh, США, PerkinElmerOptima 2000DV, США; МУК 4.1.1482-03, МУК 4.1.1483-03). Пробоподготовка осуществлялась в соответствии с рекомендациями 4.1.1482-03 и 4.1.1483-03, методом микроволнового разложения на приборе Multiwave 3000 (A.Paar). В образцах определялось содержание 24 химических элементов.
Статистическая обработка полученного материала проводилась с применением общепринятых методик при помощи приложения «Excel» из программного пакета «OfficeXP» и «Statistica 6.0». Тип распределения для выборок определяли с помощью критерия Шапиро - Уилка. Параметры с ненормальным распределением и наличием ряда экстремальных значений представляли и как медиану (Me), а в качестве мер рассеивания использовали 25-75 перцентили (Q1-Q3).
Достоверность различий изучаемых параметров анализировали с применением критерия Манна - Уитни: за достоверные принимали различия при значениях <0,05.
Результаты и их обсуждение
В результате проведенного исследования нами были получены следующие данные (табл. 2).
При сравнении содержания макроэлементов выявлено, что отклонения в поступлении пищевых волокон приводят к достоверному снижению уровня кальция в мышечной ткани. Наиболее выраженное снижение наблюдалось в первой опытной группе, где уровень кальция был ниже почти в 4 раза. Значительного влияния на содержание других исследуемых макроэлементов уровень потребления пищевых волокон не оказал, однако наблюдалась тенденция к более высокому содержанию калия в I опытной группе и более низкому содержания этого же элемента во II группе.
Исключение из рациона пищевых волокон способствовало достоверно более высокому содержанию в мышечной ткани меди в 1,8 раза, железа в 1,5; йода в 3,9; марганца в 2,3; кремния в 1,6 и мышьяка в 1,6 раза. По другим микроэлементам достоверных различий по отношению к контрольной группе выявлено не было. Тем не менее для группы с дефицитным рационом была характерна тенденция к более высокому содержанию кобальта, хрома, цинка и лития. Во II опытной группе достоверные различия выявлены только по содержанию никеля - его значения выше в 1,2 раза, относительно контроля. В группе с избыточным содержанием пищевых волокон также наблюдалась тенденция к более низким показателям содержания хрома, железа, йода, цинка, мышьяка и кремния.
Таблица 2
Содержание химических элементов в мышечной ткани исследуемых животных, мг/кг
|
Элемент |
группы |
|||||||
|
контроль |
I (ДР) |
II (ИР) |
||||||
|
Me |
Q1-Q3 |
Me |
Q1-Q3 |
Me |
Q1-Q3 |
|||
|
Макроэлементы |
||||||||
|
Ca |
55 |
51-59 |
14,1** |
13,8-14,3 |
33,2* |
33-33,7 |
||
|
K |
3101 |
3000-3561 |
3380 |
3375-3387 |
2901 |
2896-2911 |
||
|
Mg |
275 |
250-631 |
275 |
273-278 |
273 |
269-279 |
||
|
Na |
610 |
2045-2321 |
611 |
608-614 |
673 |
669-679 |
||
|
P |
2151 |
2049-2360 |
2211 |
2208-2216 |
2263 |
2259-2269 |
||
|
Эссенциальные и условно-эссенциальные микроэлементы |
||||||||
|
Co |
0,045 |
0,035-0,075 |
0,068 |
0,065-0,091 |
0,063 |
0,058-0,088 |
||
|
Cr |
0,2 |
0,18-0,41 |
0,26 |
0,21-0,51 |
0,16 |
0,15-0,21 |
||
|
Cu |
1,1 |
0,9-1,9 |
1,8* |
1,5-2,9 |
1,18 |
1,16-1,31 |
||
|
Fe |
22,3 |
21,2-25,4 |
33,6* |
33,1-36,1 |
21,1 |
20,8-24,1 |
||
|
I |
4,1 |
3,9-4,2 |
14,5* |
14-15,6 |
3,16 |
3,06-3,21 |
||
|
Mn |
0,71 |
0,68-0,93 |
1,53* |
1,43-1,59 |
1,1 |
0,9-1,3 |
||
|
Ni |
0,027 |
0,025-0,033 |
0,023* |
0,02-0,027 |
0,033 |
0,023-0,039 |
||
|
Se |
0,037 |
0,033-0,039 |
0,033 |
0,03-0,038 |
0,036 |
0,03-0,04 |
||
|
V |
0,0027 |
0,0025-0,0034 |
0,0025 |
0,002-0,0029 |
0,0034 |
0,0029-0,004 |
||
|
Zn |
15,1 |
14,9-15,2 |
24,73 |
24,33-24,9 |
13,83 |
13,21-14,65 |
||
|
As |
0,017 |
0,016-0,022 |
0,019* |
0,015-0,0099 |
0,015 |
0,014-0,017 |
||
|
Li |
0,0076 |
0,0074-0,0083 |
0,0095 |
0,007-0,012 |
0,0082 |
0,007-0,0091 |
||
|
Si |
15,9 |
14,7-16,1 |
24,5* |
24-25,1 |
14,27 |
14-15,1 |
||
|
Токсичные микроэлементы |
||||||||
|
Al |
0,69 |
0,65-0,72 |
0,53 |
0,5-0,6 |
0,92 |
0,8-1,1 |
||
|
Cd |
0,0005 |
0,00048-0,00053 |
0,0005 |
0,00048-0,00055 |
0,00065 |
0,0005-0,0008 |
||
|
Hg |
0,004 |
0,0038-0,0044 |
0,004 |
0,0038-0,0047 |
0,004 |
0,003-0,006 |
||
|
Pb |
0,017 |
0,014-0,019 |
0,016 |
0,011-0,021 |
0,014 |
0,01-0,017 |
||
|
Sn |
0,013 |
0,011-0,019 |
0,014 |
0,01-0,022 |
0,083** |
0,073-0,11 |
||
|
Sr |
0,16 |
0,14-0,22 |
0,073 |
0,068-0,083 |
0,094** |
0,084-0,11 |
||
Примечание: значками *, ** обозначена достоверная разница (р<0,01; р<0,001) по сравнению с контрольной группой.
Содержание токсичных элементов в I и во II опытных группах практически соответствовало таковым в контрольной группе. Исключение составили стронций и олово. Содержание стронция в I опытной группе было достоверно более низким по сравнению с контрольной группой. Избыточное потребление пищевых волокон привело к большему накоплению стронция в мышечной ткани. Показатели содержания олова во II опытной группе достоверно превышали таковые по сравнению с контрольной. При сравнении опытных групп мы видим более высокие значения алюминия и олова в 1,8 и 6 раз соответственно во II опытной по отношению к I опытной группе.
Выводы
Таким образом, изменение уровня пищевых волокон в рационе способствовало перераспределению химических элементов в организме экспериментальных животных.
При сравнении элементного состава мышечных тканей выявлено, что моделирование дефицита пищевых волокон в рационе исследуемых животных, приводит в основном к увеличению содержания химических элементов в мышечной ткани. Наиболее чувствительным к дефициту потребления пищевых волокон были следующие элементы: кальций, медь, железо, йод, марганец, кремний, мышьяк. Избыточное потребление пищевых волокон чаще ассоциируется со снижением содержания химических элементов, что, вероятно, связано с их абсорбционными свойствами.
Рецензенты:
Мирошников С.А., д.б.н., профессор, ФГБУН Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства, г. Оренбург;
Лебедев С.В., д.б.н., ФГБОУ ВПО Оренбургский государственный университет, г. Оренбург.