Корреляция между дефицитом нутриентов (D, B, Ca, Mg) и статусом жирорастворимых витаминов (A, E) у крыс
Корреляция между дефицитом нутриентов (D, B, Ca, Mg) и статусом жирорастворимых витаминов (A, E) у крыс
Аннотация
Изучено влияние наиболее распространенных среди населения РФ алиментарных дефицитов (витамины D, группы B, а также кальций и магний) на обеспеченность организма витаминами А и Е. В двух экспериментах на крысах-самцах Wistar оценивали концентрации ретинола и альфа-токоферола в плазме крови, печени и головном мозге методом ВЭЖХ. Установлено, что недостаток изучаемых нутриентов приводит к повышению уровня холестерина в плазме крови и значительному накоплению альфа-токоферола в печени (в 2,2 раза выше контроля), что, вероятно, связано с нарушением липидного обмена и развитием жировой инфильтрации печени. Концентрация ретинола в плазме и печени не изменялась. Полученные результаты обосновывают необходимость коррекции микронутриентного статуса для профилактики метаболических нарушений и использования липид-скорректированных показателей при оценке обеспеченности витамином Е.
1. Введение
Витамины A и E, известные соответственно как ретинол и альфа-токоферол, представляют собой важные жирорастворимые микронутриенты, которые играют незаменимую роль в функционировании человеческого организма. Ретинол, или витамин A, необходим для множества жизненно важных процессов, включая рост организма, репродуктивные функции, дифференцировку тканей, а также поддержание нормальной работы иммунной системы и зрения. Это делает его важным элементом в рационе человека, поскольку его недостаток может привести к серьезным нарушениям.
Альфа-токоферол, в свою очередь, является мощным антиоксидантом, который защищает клеточные мембраны и полиненасыщенные жирные кислоты от окислительного стресса, вызванного перекисным окислением. Это свойство делает его особенно ценным для поддержания здоровья клеток и тканей, так как окислительный стресс может приводить к повреждениям и различным заболеваниям.
Важно отметить, что транспортировка и накопление витаминов A и E в организме тесно связаны с метаболизмом липидов. Эти витамины всасываются в кишечнике в составе мицелл, а затем транспортируются с помощью липопротеидов, что позволяет им достигать различных тканей, где они могут накапливаться. Таким образом, состояние липидного обмена и наличие жиров в рационе напрямую влияют на уровень этих витаминов в организме
, , , .На основе многократных эпидемиологических исследований, проведенных в Федеральном исследовательском центре питания и биотехнологии, стало известно о распространенности дефицитов витаминов D и группы B, а также таких минеральных веществ, как кальций и магний, среди населения России. Дефицит этих нутриентов может приводить к развитию окислительного стресса и нарушению липидного обмена, что, в свою очередь, может негативно сказаться на общем состоянии здоровья.
Например, недостаток витаминов B2 и B6 может оказывать влияние на синтез аполипопротеинов, которые играют ключевую роль в транспортировке липидов в организме. Дефицит витамина D и магния, в свою очередь, может снижать активность ферментов, отвечающих за регуляцию липидного профиля, что также может привести к нарушениям в обмене веществ и повышению риска различных заболеваний.
Учитывая, что усвоение витаминов A и E зависит от состояния липидного метаболизма, возникает предположение, что распространенные дефициты питательных веществ могут опосредованно влиять на уровень этих витаминов в организме. В связи с этим целью данной работы стало изучение влияния сочетанного недостатка витаминов D, группы B, а также кальция и магния в рационе на биомаркеры обеспечения организма крыс витаминами A и E. Это исследование может дать важные данные о взаимосвязи между различными нутриентами и их влиянием на состояние здоровья, что особенно актуально в условиях современного общества, где правильное питание и баланс витаминов и минералов становятся все более важными для поддержания здоровья и профилактики заболеваний
, , , .2. Методы и принципы исследования
Работа выполнена на базе лаборатории витаминов и минеральных веществ ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии». Исследования проведены на 60 крысах-самцах линии Wistar с исходной массой 40–60 г. Содержание животных соответствовали принципам надлежащей лабораторной практики (ГОСТ Р 53434-2009). Дизайн исследования включал два эксперимента.
Эксперимент 1 (n=33) длительностью 30 суток был направлен на изучение влияния дефицита витаминов D и группы В. Животные были разделены на 3 группы: контроль (полноценный рацион), группа «‒В‒D/‒B+D» (дефицит витаминов группы В на всем протяжении с восполнением витамина D на 7-й день) и группа «‒B‒D/+B+D» (восполнение всех витаминов на 7-й день).
Эксперимент 2 (n=15) длительностью 30 суток моделировал сочетанный дефицит. Крысы контрольной группы (n=9) получали полноценный полусинтетический рацион . Опытная группа (n=6) получала рацион со сниженным в 5 раз содержанием витаминов D и группы B и в 2 раза сниженным содержанием кальция и магния относительно контроля.
Схема эксперимента
По окончании экспериментов животных декапитировали под эфирным наркозом. Определение концентраций ретинола и альфа-токоферола в плазме крови, лиофилизированных образцах печени и головного мозга проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (система Agilent 1100 с диодно-матричным детектором) после экстракции н-гексаном . Детектирование осуществляли при длинах волн 325 нм (ретинол) и 292 нм (альфа-токоферол). В печени также определяли содержание ретинола пальмитата. Концентрации триглицеридов (ТГ) и холестерина (ХС) в плазме измеряли на биохимическом анализаторе «KoneLab 200i».
Статистическую обработку данных проводили с использованием программ Microsoft Office Excel 2007 и SPSS Statistics 23.0. Результаты представлены в виде медианы и минимальных и максимальных значений (Me (min-max)). Для сравнения независимых выборок применяли непараметрический критерий Манна-Уитни. Различия считали статистически значимыми при p < 0,05, тенденцию отмечали при 0,05 ≤ p < 0,10.
3. Основные результаты
Влияние на антропометрические показатели. В обоих экспериментах у крыс, получавших дефицитные рационы, наблюдалось статистически значимое снижение конечной массы тела по сравнению с контролем (в эксперименте 2 — на 7,0%, p=0,019), что косвенно подтверждает развитие алиментарной недостаточности. При этом абсолютная масса печени и мозга не изменялась, что приводило к достоверному увеличению их относительной массы за счет меньшей массы тела.
Влияние на статус витамина А. В ходе обоих экспериментов не было выявлено статистически значимых изменений концентрации ретинола в плазме крови, а также содержания его депонированной формы (ретинола пальмитата) в печени. Это свидетельствует о том, что синтез ретинол-связывающего белка и механизмы гомеостазирования витамина А, по-видимому, не нарушаются при данных уровнях сочетанного дефицита, в отличие от полного исключения витаминов группы B .
Влияние на статус витамина Е и липидный обмен. Наиболее выраженные изменения были зафиксированы для витамина Е. В эксперименте 1 у крыс с дефицитом витаминов группы В (группа №3) наблюдалась тенденция к повышению абсолютной концентрации альфа-токоферола в плазме крови (на 7%, p<0,10) и достоверное повышение уровня холестерина (p<0,10) (таблица 1).
Концентрация биомаркеров обеспеченности витаминами А и Е, триглицеридов и холестерина в плазме крови крыс
ТГ – триглицериды, ХС – холестерин, * - статистически значимое отличие на уровне тенденции при p<0,10 от показателя соответствующей группы (указана в скобках)
Показатель | Группа №1 (контроль) | Группа №2 (-B-D/+B+D) | Группа №3 (-B-D/-B+D) |
Ретинол, мкМ | 1,19 (0,96-1,62) | 1,26 (0,64-1,50) | 1,25 (0,55-1,49) |
Ретинол / ТГ, мкМ/мМ | 1,62 (0,49-3,21) | 1,67 (0,77-2,56) | 1,15 (0,70-2,44) |
Ретинол / XC, мкМ/мМ | 0,681 (0,440-1,259) | 0,741 (0,489-0,993) | 0,606 (0,256-0,809) |
Ретинол / (TT+XC), мкМ/мМ | 0,456 (0,256-0,905) | 0,523 (0,318-0,656) | 0,411 (0,208-0,587) |
Альфа-токоферол, мкМ | 25,8 (14,6-46,2) | 26,1 (12,3-29,7) | 27,6*(1,2) (20,2-36,4) |
Альфа-токоферол TГ, мкМ/мМ | 31,8 (19,5-59,0) | 29,5 (14,9-53,0) | 30,5 (21,8-45,1) |
Альфа-токоферол / XC, мкМ/мМ | 17,70 (7,80-25,80) | 13,95 (8,80-19,60) | 15,80 (10,40-18,80) |
Альфа-токоферол, (TT+XC), мкМ/мМ | 11,3 (6,3-15,0) | 9,3 (6,0-12,8) | 10,2 (7,4-12,0) |
Триглицериды, мМ | 0,69 (0,46-1,95) | 0,78 (0,49-1,33) | 0,96 (049-1,31) |
Холестерин, мМ | 1,78 (1,29-2,78) | 1,71 (1,18-2,20) | 1,92*(2) (1,55-2,30) |
В эксперименте 2 дефицит по витаминам и минералам привел к еще более выраженным изменениям: абсолютное содержание альфа-токоферола в печени возросло в 2,2 раза (p=0,018) по сравнению с контролем .
4. Обсуждение
Полученные данные позволяют предположить, что дефицит витаминов группы B и D, а также Ca и Mg, приводит к нарушению липидного обмена. Повышение уровня холестерина в плазме и, вероятно, накопление жира в печени (гепатостеатоз) создает «липидное депо», которое аккумулирует жирорастворимый витамин Е. Это объясняет парадоксальное, на первый взгляд, повышение концентрации альфа-токоферола в гепатоцитах, несмотря на дефицит других микронутриентов. Отсутствие аналогичных изменений для витамина А может быть связано с более жестким белково-опосредованным контролем его метаболизма. Транспорт витамина Е, хоть и зависит от белка-переносчика (альфа-TTP), в большей степени коррелирует с общим пулом липидов .
Это подтверждает тезис о том, что для корректной оценки Е-витаминного статуса необходимо использовать не абсолютные значения, а показатели, соотнесенные с уровнем липидов (ХС, ТГ), что нивелирует различия, обусловленные дислипидемией.
5. Заключение
1. Совместныйй дефицит витаминов D, группы B, кальция и магния в рационе растущих крыс не оказывает статистически значимого влияния на биомаркеры обеспеченности организма витамином А (концентрацию ретинола в плазме и его эфиров в печени).
2. Установлено, что данные нутриентные дефициты приводят к нарушению липидного обмена, что проявляется повышением уровня холестерина в плазме крови и выраженным (в 2,2 раза) накоплением альфа-токоферола в печени, что, вероятно, связано с развитием жировой инфильтрации.
3. Выявленные изменения обосновывают необходимость коррекции микронутриентного статуса для профилактики метаболического синдрома и подтверждают целесообразность использования липид-скорректированных показателей (альфа-токоферол/ХС, альфа-токоферол/ТГ) при диагностике обеспеченности организма витамином Е.