Одной из серьезных проблем, стоящих перед общественным здравоохранением в XXI веке, является детское ожирение. В мире, среди детей в период с 1980 по 2013 г., распространенность ожирения и избыточного веса выросла на 47%, причем во многих странах этот показатель стабилизировался на высоком уровне [9]. У детей с ожирением высок риск развития сопутствующих заболеваний, таких как метаболический синдром, безалкогольная жировая болезнь печени, сахарный диабет 2 типа и сердечно-сосудистые заболевания [13], они склонны к ожирению во взрослом возрасте, особенно если имеют высокий индекс массы тела или ожирением страдают их родители. В частности, у ребенка риск развития метаболического синдрома в 4 раза ниже, если родители не имеют его признаков заболевания, и в 9 раз выше при его наличии у обоих родителей. Есть свидетельства того, что среди детей с ожирением, чьи родители не страдают избыточной массой тела, распространенность этого состояния составляет 18,2%, если же один или оба родителя имеют в анамнезе проявления метаболического синдрома, частота этого патологического состояния возрастает от 29,2% до 53,9% [14].

По мнению Everard A. (2013), помимо влияния факторов наследственности и окружающей среды, в развитии метаболических нарушений и ожирения важная роль принадлежит кишечной микробиоте [6]. Как краткосрочное, так и долгосрочное изменение рациона питания может влиять на микробные профили, а детское питание может иметь пожизненные последствия в результате бактериальной модуляции иммунной системы [12]. Избыточный вес и ожирение, а также связанные с ними болезни, в значительной степени предотвратимы, в том числе коррекция веса возможна за счет нормализации микробиоты желудочно-кишечного тракта. В литературных источниках есть сведения, что нарушение микробиоты приводит к изменениям биохимических показателей крови и последующему развитию ожирения, но данные весьма ограничены и противоречивы. Изменения метаболического профиля в подростковом периоде при избыточном потреблении пищевых жиров и коррекции жирового баланса при помощи про- и пребиотиков недостаточно изучены, хотя на отечественном рынке представлено очень большое количество их лекарственных форм. Необходимость получения дополнительных знаний о возможных механизмах действия про- и пребиотиков для развития диетических стратегий управления метаболическим синдромом является актуальной задачей фундаментальной медицины.

Целью данной работы явилось исследование биохимических показателей сыворотки крови крыс препубертатного периода в зависимости от характера питания и коррекции биотиками.

Материал и методы исследования

Для создания «семейной» модели ожирения использовались лабораторные крысы линии Вистар, получавшие пищу, богатую жирами животного происхождения (51% от общего рациона). После появления потомства крысята были разделены на 2 группы (грудное вскармливание лабораторных крыс продолжалось 14-16 дней). Первая группа получала пищу, богатую жирами животного происхождения, а во второй группе на фоне такого же питания проводилась коррекция препаратом «Нормобакт», включающим как про-, так и пребиотики. В его состав входят штаммы живых бактерий Lactobacillus acidophilus LA-5 и Bifidobacterium BB-12Y в соотношении 1:1. Контрольная группа животных того же возраста находилась на сбалансированном типе питания. В каждой группе содержалось по 10 крыс.

Исследования проводились в соответствии с требованиями правил проведения работ с экспериментальными животными, с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/EEC) и Хельсинкской декларации. Выведение крыс из эксперимента производилось при достижении ими препубертатного периода (6-7 недель) путем декапитации под эфирным наркозом. Для оценки уровня биохимических показателей в сыворотке крови использовался автоматический биохимический анализатор СА-400 (производство FURUNO ELECTRIC CO., LTD, Япония) с жидкими стабильными диагностическими наборами (Diasys, Германия) для определения общего белка, глюкозы, общего холестерина, аспартатаминотрансферазы (АСТ), аланинаминотрансферазы (АЛТ), триглицеридов (ТГ), липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), Апо-А1-протеина (АпоА1П), Апо-В1-протеина (АпоВ2П). Высчитывался коэффициент атерогенности (КА).

Статистическая обработка проводилась с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0. Рассчитывались показатели описательной статистики (стандартные отклонения и средние значения), а также медиана (Me) и межквартильные интервалы [25%; 75%]. Достоверность межгрупповых различий средних величин оценивали, используя U-критерий Манна-Уитни. Критической величиной уровня значимости считали 0,05.

Результаты исследования. Использование диеты с избытком жира преимущественно животного происхождения привело к значительному изменению показателей крови в сравнении с аналогичными значениями группы контроля (таблица). Так, общий белок увеличился на 9,04% (p ≤ 0,05), а уровень глюкозы - на 43% (p ≤ 0,001). Динамика показателей АЛТ и АСТ, характеризующих функциональное состояние печеночных клеток, показала, что значения АСТ не имели значимых отличий от нормы. Содержание АЛТ превысило контроль на 10,5% (p ≤ 0,01) в группе с жировым типом питания, однако находилось в пределах референсных значений.

Биохимические показатели крови крыс с различным типом питания и коррекцией препаратом «Нормобакт» (Me [25; 75])

*P1 – достоверность различий по показателям в группах жиры-коррекция препаратом «Нормобакт»;

**Р2 - достоверность различий по показателям в группах контроль-жиры;

***Р3 – достоверность различий по показателям в группах контроль-коррекция препаратом «Нормобакт».

Анализ липидного профиля в группе подопытных крыс с преимущественно жировым типом питания позволил выявить отклонения в жировом обмене организма подопытных животных. Так, уровень холестерина превысил аналогичный показатель контрольной группы на 37,1% (p ≤ 0,001), показатель триглицеридов оказался достоверно выше значений контроля на 12% (p ≤ 0,001), в то время как ЛПВП снизились на 12,9% (p ≤ 0,01) (таблица, рисунок).

Показатели липидного профиля крыс с различным типом питания и коррекцией препаратом «Нормобакт»

*достоверность различий по показателям, в сравнении с группой контроля (* р ≤ 0,05; ** р ≤ 0,01; *** р ≤ 0,001);

^достоверность различий в группах жиры, коррекция препаратом «Нормобакт» (^ р ≤ 0,05; ^^≤ 0,01)

Апо-А1-протеин (основной белок, входящий в состав липопротеидов высокой плотности) снизился на 33,4% (p ≤ 0,05), что свидетельствует о замедлении элиминации холестерола из сосудов и, соответственно, заметно увеличивает риск развития атеросклеротического поражения. Значения ЛПНП, являющиеся наиболее атерогенными липопротеинами, превысили показатели контроля на 10,5% (p ≤ 0,001), а значения Апо-В1-протеина не показали достоверно значимых различий. Коэффициент атерогенности превысил норму на 14,28%, что, однако, не явилось достоверно значимым. Таким образом, применение диеты с высоким содержанием жиров животного происхождения вызывает существенные изменения липидного профиля крови и выраженное повышение уровня глюкозы.

Последующая коррекция выявленных нарушений препаратом «Нормобакт» привела к тому, что показатели общего белка и глюкозы крови практически приблизились к значениям группы контроля (таблица). Уровень АСТ показал тенденцию к снижению и составил 89,8% от контрольной группы, а АЛТ достоверно повысился на 12,6% (р ≤ 0,01). В значениях липидного профиля (рисунок) после коррекции препаратом «Нормобакт» произошло повышение показателя Апо-А1-протеина на 11,1% в сравнении с контролем, уровень Апо-В1-протеина практически не изменился, а ЛПВП остались ниже на 4% контрольных значений (p ≤ 0,001). После проведенной коррекции питания показатель общего холестерина практически не изменился, превышая показатели контрольной группы на 36,5% (p ≤ 0,001). Содержание триглицеридов снизилось на 5% (p ≤ 0,001), но оставалось достоверно выше значений контроля. Уровень значения ЛПНП пришел в норму.

Следовательно, применение препарата «Нормобакт» с целью нормализации микробиоты оказывало положительное влияние на биохимические показатели крови.

Обсуждение

Диета с высоким содержанием жира является основным фактором, приводящим к ожирению. Экспериментальные и клинические исследования дают убедительные доказательства в поддержку этой гипотезы [3]. Однако долгосрочные рандомизированные клинические исследования, показавшие, что потребление жира в пределах от 18-40% от общего каллоража оказывает незначительное влияние на массу тела, выдвинутую гипотезу поставили под сомнение [15]. Опираясь на данные исследования, в настоящей работе использовалась диета с преимущественным потребление жиров из расчета 51% на общую долю рациона.

Всестороннее исследование Ghibaudi с соавт. (2002) продемонстрировало изменения обмена веществ и набора массы тела крыс в зависимости от процентного содержания жиров в диете (10, 32 и 45%) [6]. Результаты приведенной работы показали, что увеличение массы тела, показателей глюкозы плазмы, общего холестерина, триглицеридов, свободных жирных кислот увеличилось дозозависимо, с увеличением доли пищевых жиров. В исследовании, где в рационе питания мышей процентное содержание жира составляло 60%, выявлено значительное увеличение массы тела, триглицеридов плазмы, общего холестерина и уровня ЛПНП [1]. В результате чрезмерного потребления жиров повышался уровень ЛПОНП, за счет которых осуществляется транспортировка триглицеридов. Высокий уровень общего холестерина, липопротеинов очень низкой плотности может привести к ожирению, дислипидемии и отложению холестерина в стенках артерий. Накопленные в печени триглицериды способны привести к инсулинорезистентности [11]. Экспериментальная модель животных показала, что при использовании диеты с высоким содержанием жиров повышается уровень общего холестерина, ЛПНП и неэстерифицированного холестерина [2]. Другое недавнее исследование показало, что у мышей с преобладанием жиров в питании значительно увеличивалась масса тела, оказались повышенными липиды плазмы и инсулин в сравнении с характеристиками контрольной группы [11]. В нашем исследовании также отмечено, что диета с высоким содержанием жиров приводит к значительному повышению уровня глюкозы плазмы крови, а также общего холестерина, триглицеридов и ЛПНП, в свою очередь снижается уровень ЛПВП, Апо-А1-протеина.

Rashmi H. Mallappa с соавт. (2012) установили роль про- и пребиотиков в управлении весом с возможными механизмами повышения баланса микробиоты, снижения потребления пищи и степени абдоминального ожирения, а также улучшения морфофункциональной целостности слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта со снижением уровня воспалительной активности [10].

В толстом кишечнике человека находится наиболее значимое разнообразие и количество микроорганизмов, а именно до 1012 микроорганизмов в одном миллилитре содержимого. Это, безусловно, самая высокая плотность, найденная в организме человека [4]. Подавляющее большинство микроорганизмов относится к типам Firmicutes, Bacteroidetes [5].

Известно, что диета с высоким содержанием жиров может приводить к уменьшению количества Firmicutes у крыс. По данным Power S.E. с соавт. (2013), это происходит в основном за счет резкого снижения количества Lactobacillus intestinalis. Содержание Lactobacillus intestinalis отрицательно коррелирует с изменением массы тела и уровнем лептина, доказывая связь снижения данного параметра с ожирением [9]. Исследования X. Zhao с соавт. (2011) показали, что количество Lactobacillus Spp. в дистальном отделе пищевода крыс, потреблявших пищу с высоким содержанием жира, уменьшается. В этой связи представляют интерес факты, полученные в работе Santacruz A. с соавт. (2009), обнаруживших значительное снижение уровня Lactobacillus в микробиоте подростков, имеющих избыточный вес [8]. Большинство исследований демонстрирует, что диета, особенно с низким содержанием клетчатки и высоким содержанием жира («западная диета»), резко негативно воздействует на микробный состав и функцию кишечника пациентов с метаболическим синдромом. Данные исследования указывают на необходимость дальнейшего изучения предполагаемых механизмов действия пробиотиков и пребиотиков для создания диетической стратегии управления метаболическим синдромом.

В нашей работе с целью коррекции выявленных нарушений применен препарат, содержащий в своем составе Lactobacillus acidophilus LA-5 и Bifidobacterium BB-12Y. После двухнедельного его применения уровень глюкозы, ЛПНП и коэффициент атерогенности достигли показателей группы контроля. Определилась тенденция к снижению уровня триглицеридов, в то время как показатели ЛПВП и Апо-А1-протеина возросли, что характеризует позитивные направления в обмене веществ.

Заключение. Диета с высоким содержанием жиров животного происхождения существенно изменяет биохимические показатели крови по сравнению со значениями группы контроля, в частности статистически значимо повышаются уровни триглицеридов и ЛПНП при снижении значений ЛПВП. Использование препарата «Нормобакт» приводит к нормализации основных показателей липидного профиля: ЛПВП, ЛПНП, Апо-А1, Апо-В1 протеинов, коэффициента атерогенности. Нормализация количественного и качественного состава микробиоты желудочно-кишечного тракта является одним из ключевых направлений в профилактике метаболических расстройств, вызванных чрезмерным употреблением пищи с высоким содержанием жиров животного происхождения.