Влияние содержания жира в рационе на обеспеченность крыс витаминами

РезюмеВ модельном эксперименте (по 8 крыс в группе) проведено сравнительное исследование влияния пониженного (1%) и повышенного (31%) содержания жиров (лярд и подсолнечное масло в соотношении 1:1) в полусинтетическом рационе на обеспеченность витаминами А, Е, В1 и В2 растущих крыс Вистар с исходной массой тела 80-100 г, получавших все витамины в составе витаминной смеси в дозах, покрывающих физиологическую потребность. Увеличение содержания жира (31%) в рационе за счет наличия в подсолнечном масле витамина Е автоматически приводило к увеличению потребления этого витамина по сравнению с таковым в контрольной группе в 1,7 раза. Изменение количества жира в рационе крыс не отразилось на содержании витаминов В1 и В2 в печени крыс. Избыточное потребление жиров и витамина Е в течение 6 нед не отражалось на содержании витамина Е в плазме крови и витамина А в печени крыс, при этом происходило достоверное увеличение в 1,9 раза уровня витамина Е в печени и витамина А в плазме - на 26%. Практически полное исключение из рациона жира не отражалось на уровне α-токоферола и ретинола в плазме крови, но приводило к достоверному снижению содержания витаминов А и Е в печени крыс на 40%, что свидетельствует об ухудшении обеспеченности организма этими жирорастворимыми витаминами. Совокупность полученных результатов и данных литературы показывает, что и при избыточном, и при пониженном потреблении жиров существует риск развития гиповитаминозных состояний. Для предотвращения возможного ухудшения витаминного статуса организма при использовании модифицированных по жировому компоненту рационов необходим дополнительный прием комплекса витаминов.

Ключевые слова:содержание жира в рационе, витамин А, витамин Е, витамин В1, витамин В2, печень, сыворотка крови, крысы

Вопр. питания. - 2012. - № 3. - С. 52-57.

Обследования фактического питания населения свидетельствуют о том, что для значительной части населения России характерна повышенная энергетическая ценность рациона за счет избыточного потребления жиров [1, 6]. В последние годы появились данные о том, что избыточное потребление жиров даже при достаточном поступлении витаминов может приводить к ухудшению витаминного статуса организма. У морских свинок, получавших диету с высоким содержанием жира и холестерина в течение 6 мес, даже на фоне адекватного содержания в ней витамина С в организме происходило достоверное снижение аскорбата [12]. При потреблении в течение 28 дней рациона с высоким содержанием жира (30%) даже в случае использования только кукурузного масла ухудшались показатели обеспеченности крыс пантотеновой кислотой, о чем свидетельствовало достоверное снижение ее концентрации в плазме крови, печени, надпочечниках и экскреции с мочой [22].

Уменьшение энергетической ценности рациона при условии адекватного поступления белка, жира, углеводов, витаминов и других микронутриентов является экспериментально доказанным фактором, увеличивающим среднюю и максимальную продолжительность жизни у разных видов животных. В ходе различных экспериментов было установлено, что этот эффект достигается за счет снижения интенсивности окислительного повреждения белков, липидов и ДНК [13, 15]. Это послужило основанием для заключения о пользе снижения калорийности рационов за счет жирового компонента. При этом предполагается, что термин "редуцированный по калорийности рацион" имеет отношение только к потреблению калорий, но не микронутриентов. Другими словами, подразумевается, что необходимым условием положительного воздействия рациона пониженной калорийности является адекватная обеспеченность организма витаминами и микроэлементами. Пониженное содержание жиров в рационе может приводить к ухудшению усвоения жирорастворимых витаминов. В ряде работ было установлено, что уменьшение потребления жира (до 22,4% по калорийности) или потребление редуцированной по калорийности диеты в течение 3-4 нед пациентами с гиперлипидемией сопровождалось выраженным одновременным снижением в плазме крови не только уровня холестерина, но и α-токоферола и, в меньшей степени, ретинола [3, 7, 14].

Целью настоящего исследования было изучение в эксперименте на крысах (проведенном совместно с лабораторией энзимологии ФГБУ "НИИ питания" РАМН) влияния сниженного и повышенного потребления жиров на обеспеченность витаминами А, Е, В1 и В2.

Материал и методы

Исследования выполнены на 24 растущих крысах самцах Вистар с исходной массой тела 80-110 г. Животные были разделены на 3 группы по 8 крыс в каждой.

В течение 42 дней все животные получали полусинтетический рацион, содержащий 21% казеина, 4% солевой смеси, 2% целлюлозы микрокристаллической, 1% сухой смеси водорастворимых витаминов, 0,2% смеси жирорастворимых витаминов (α-токоферола ацетата, холекальциферола и пальмитата ретинола) в подсолнечном масле, кукурузный крахмал и липиды (подсолнечное масло и лярд в соотношении 1:1). Крысы 1-й группы содержались на рационе с 72% крахмала и минимальным количеством жира - 1% по массе (3% по калорийности). Наличие липидов в рационе крыс этой группы обеспечивалось исключительно за счет их содержания в казеине, крахмале и смеси жирорастворимых витаминов в растительном масле. Массовая доля углеводов была равна 60% (74% от общей калорийности рациона), энергетическая ценность рациона равнялась 322 ккал/100 г.

Крысы 2-й, контрольной, группы получали стандартный полусинтетический рацион с содержанием липидного компонента 11% по массе (26% по калорийности) и крахмала 62%. Доля углеводов соответствовала 52% (55% по калорийности). Энергетическая ценность рациона составила 380 ккал/100 г. Животные 3-й группы получали рацион с повышенным содержанием жиров - 31% по массе (56% по калорийности) и минимальным - углеводов (42% крахмала). Энергетическая ценность рациона составила 496 ккал/100 г.

Животных размещали в клетках по 2-3 крысы, воду животные получали в режиме свободного неограниченного доступа, корм - из расчета 15-20 г на крысу в сутки. Умерщвление предварительно наркотизированных крыс производили путем декапитации после 16-часового лишения корма. На секции от животных брали печень и подвергали ее гомогенизации. Собранную после декапитации животного кровь центрифугировали в течение 15 мин при 500 об/мин, отбирали сыворотку и хранили ее при -20 °С.

Содержание витаминов А (ретинола и пальмитата ретинола) и Е (-токоферола) в сыворотке крови каждого животного и в гомогенате печени крыс определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) [4, 9]. Витамины В1 и В2 в печени животных выявляли с помощью флюориметрического метода [4, 5].

Таблица 1. Содержание витамина Е в 100 г рациона крыс

Полученные данные обрабатывали с помощью статистических пакетов SPSS Statistics для Windows (версия 17.0). Для выявления статистической значимости различий непрерывных величин использовали непараметрический U-критерий Манна-Уитни для независимых переменных. Значимость различия оценивали с помощью t-критерия Стьюдента. Различия между анализируемыми показателями считали достоверными при р<0,05.

Результаты и обсуждение

Уменьшение до минимального содержания жира в рационе сопровождалось достоверным снижением массы тела на 14,3% (р=0,003) - с 357,8±9,2 до 306,8±9,7 г. Повышенное содержание жира в рационе, напротив, не отражалось на массе тела животных: у животных 3-й группы она равнялась 374,1±8,4 г. В то же время абсолютная масса печени у животных опытных групп практически не отличалась от таковой у крыс контрольной группы. Однако относительная масса печени у животных 3-й группы, получавших рацион с повышенным содержанием жира, оказалась (р=0,011) понижена на 11% (3,2±0,1%) по сравнению с таковой у крыс в контрольной группе (3,6±0,1%).

Содержание макро- и микронутриентов, включая витамины и минеральные вещества, у крыс всех исследуемых групп соответствовало физиологическим потребностям лабораторных животных [8, 19].

Суммарное содержание витамина Е в суточном рационе крыс, обеспеченное за счет жирового компонента и добавки смеси жирорастворимых витаминов на основе подсолнечного масла, приведено в табл. 1, из которой следует, что витамин Е поступал животным 1-й группы только в виде ацетата α-токоферола, животным 2-й (контрольной) и 3-й опытной групп - в виде ацетата α-токоферола и свободных токоферолов, причем соотношение этих форм витамина Е в рационе крыс контрольной группы было соответственно в пределах 65 и 35%, а у крыс 3-й группы - обратным (соответственно 38 и 72%).

На рис. 1 представлены данные об уровне витамина Е (α-токоферола) в плазме крови и печени животных, получавших рационы с различным содержанием жира. Между содержанием витамина Е в рационе и печени наблюдается прямая пропорциональная зависимость (рис. 1, а). Увеличение в 1,5 раза содержания витамина Е в корме крыс контрольной группы по сравнению с таковым в 1-й группе (см. табл. 1) приводило к повышению уровня α-токоферола в печени в 1,7 раза. Концентрация α-токоферола в печени крыс опытной группы, получавших в 1,7 раза больше витами-

на Е, чем крысы контрольной группы, возрастала в 1,9 раза. Таким образом, увеличение содержания витамина Е в корме животных 3-й группы выше оптимального ведет к накоплению этого витамина в печени. При этом концентрация α-токоферола в плазме крови оставалась практически неизменной (рис. 1, а).

Кривые зависимости концентрации α-токоферола в плазме крови и печени от количества жира в рационе были аналогичными (рис. 1, б). Содержание токоферола в печени крыс повышалось пропорционально содержанию жира в корме. Снижение в 11 раз доли жира в диете крыс 1-й группы по сравнению с количеством жира в рационе крыс контрольной группы сопровождалось уменьшением на 41,5% содержания α-токоферола в печени. Увеличение в 2,8 раза содержания жира в корме животных 3-й группы по сравнению с животными контрольной группы, приводило к повышению у них концентрации в печени витамина Е на 89,2%. Следует отметить, что ступенчатое увеличение доли жира в рационе с 1 до 11% и далее до 31% и одновременное возрастание за счет этого содержания витамина Е в корме животных соответственно от 4,0 до 6,2 и далее до 10,6 мг/100 г (см. табл. 1) не приводило к достоверному изменению концентрации α-токоферола в плазме крови.

Аналогичные данные были получены ранее [20] в ходе плацебо-контролируемого исследования с участием добровольцев. В нем было показано, что увеличение поступления жира с 3 до 36 г/сут за счет обогащенного витамином Е спреда, обеспечивающего дополнительное поступление 50 мг витамина Е (330% от нормы физиологической потребности), не влияло на уровень токоферолов в плазме крови.

Рис. 1. Изменение концентрации α-токоферола в плазме крови (1) и в печени (2) крыс, получавших рационы с различным содержанием жира, в зависимости от содержания витамина Е (рис. 1, а) и жира (рис. 1, б) в корме

П р и м е ч а н и е. Здесь и на рис. 2: * - достоверное отличие от показателя в контрольной группе (р<0,05).

Известно, что витамин А в печени крыс представлен эфирами ретинола с жирными кислотами (пальмитиновой, олеиновой, стеариновой и др.), причем основным из них является пальмитиновая кислота: доля пальмитата ретинола составляет примерно 90% от общего содержания витамина А в органе; свободный ретинол встречается в печени в относительно незначительном количестве [8]. Содержание ретинола в печени крыс независимо от количества жира в рационе составило в среднем 0,80±0,06 мкг/г (1,2-5,1% от суммарного содержания ретинола и пальмитата ретинола).

Как следует из рис. 2, несмотря на одинаковое содержание пальмитата ретинола в рационе (4000 МЕ/кг), уменьшение количества жира в корме (до 1%) сопровождалось достоверным снижением уровня витамина А в печени крыс - на 39,6% (р=0,036) по сравнению с показателем у животных контрольной группы (44,2±4,9 мкг РЭ/г). Троекратное увеличение в корме крыс 3-й группы количества жира (по сравнению с крысами 2-й, контрольной, группы) практически не отражалось на уровне этого витамина в печени (увеличение не превышало 11%). В плазме крови, напротив, обнаруживалась другая закономерность: уменьшение содержания жира в рационе крыс не влияло на концентрацию ретинола в плазме крови, а увеличение приводило к достоверному повышению его концентрации на 26% (р=0,005) по сравнению с показателем в контрольной группе (41,9±1,8 мкг/дл).

В соответствии с данными, представленными в табл. 2, крысы, получавшие рацион с содержанием тиамина и рибофлавина 5 мг на 1 кг корма, в течение наблюдаемого периода были оптимально обеспечены витаминами В1 и В2 [2]. Изменение количества жира в рационе крыс не отразилось на содержании этих витаминов в печени. Аналогичные результаты по исследованию влияния избыточного потребления (20%) разных видов жира (масло печени трески, кукурузное, хлопковое) на содержание витамина В2 в печени крыс были получены ранее [17].

Известно, что концентрации α-токоферола и ретинола в плазме крови традиционно используются в качестве биомаркеров обеспеченности организма витаминами Е и А. В наших экспериментах уровни витаминов Е и А в плазме крови на фоне адекватного поступления этих витаминов и практически полного исключения из рациона крыс жира достоверно не изменились в течение всего исследования. Отсутствие влияния на концентрацию α-токоферола в плазме крови здоровых женщин 21-50 лет при продолжительном (в течение 12 мес) применении низкожировой диеты (15% жира по калорийности) обнаружили и другие авторы [11]. Вместе с тем в наших опытах снижение в корме крыс количества жира до минимального уровня на фоне нормального содержания витаминов Е и А приводило к ухудшению обеспеченности организма крыс этими витаминами, о чем свидетельствовало достоверное снижение их содержания в печени крыс. На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что при использовании экстремальных диет с практически полным исключением из рациона жиров даже при нормальном содержании витаминов А и Е может развиться их недостаточность, причем по уровню витаминов в плазме (сыворотке) крови такая недостаточность может быть диагностирована не сразу. Можно предположить, что при наличии исходной недостаточности жирорастворимых витаминов их дефицит возникнет еще быстрее и глубже.

В этой связи целесообразно обратить внимание на результаты некоторых исследований на крысах и мышах, в которых редукция энергетической ценности рационов достигалась простым уменьшением (примерно на 40-50%) количества корма. Без добавления витаминов и минеральных веществ это, несомненно, сопровождалось одновременным уменьшением потребления указанных микронутриентов (мальнутриция) [10, 18] и, по всей видимости, ухудшением их усвоения. Совокупность полученных данных показывает, что для предотвращения возможного развития дефицита жирорастворимых витаминов А и Е существенная редукция жира в рационе должна сопровождаться его обогащением этими витаминами.

Рис. 2. Зависимость концентрации витамина А в плазме крови (1) и печени (2) крыс от содержание жира в корме животных

Принципиальным отличием нашего эксперимента от описанных в литературе было то, что одновременно с увеличением количества жира в рационе в 2,8 раза по сравнению с контрольным рационом повышалось содержание витамина Е в 1,7 раза. Дополнительным источником витамина Е послужило подсолнечное масло, входящее в состав жирового компонента (см. табл. 1). По всей видимости, именно это стало причиной увеличения содержания витамина Е в печени крыс, получавших повышенное количество жира. По данным литературы, избыточное потребление крысами в течение 28 дней насыщенных жиров (50%) на фоне адекватного содержания витаминов в рационе приводило к достоверному снижению уровня витамина Е в печени [16]. При дефиците витамина Е у мышей, получавших 15% говяжьего жира, наблюдалось достоверное снижение уровня в печени не только витамина Е, но и витамина С по сравнению с показателями в контрольной группе (витамин Е-дефицитная диета с содержанием жира 7%) [21]. Таким образом, избыточное потребление жира, особенно на фоне недостатка витаминов, может привести к дальнейшему углублению их дефицита.

Совокупность полученных нами результатов и данных литературы свидетельствует о том, что у лиц как с низким, так и с высоким потреблением жиров существует риск развития гиповитаминозных состояний. Для предотвращения возможного ухудшения витаминного статуса организма при избыточном потреблении жира и недостаточном потреблении витаминов, что характерно для большинства населения нашей страны, необходим дополнительный прием комплекса витаминов.

Таблица 2. Содержание витаминов В1 и В2 в печени крыс, получавших рацион с различным содержанием жира

Литература

1. Блохина Л.В., Кондакова Н.М., Погожева А.В. и др. // Вопр. питания. - 2009. - Т. 78, № 5. - С. 35-40.

2. Вржесинская О.А., Коденцова В.М., Спиричев В.Б и др. // Там же. - 1994. - № 6. - С. 9-12.

3. Плотникова О.А., Шарафетдинов Х.Х., Зыкина В.В. и др. // Там же. - 2010. - Т. 79, № 2. - С. 54-59.

4. Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов / Под ред. И.М. Скурихина, В.А. Тутельяна. - М.: Брандес-Медицина, 1998. - 340 с.

5. Руководство Р 4.1.1672-03 "Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище. - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. - 240 с.

6. Сазонова О.В., Батурин А.К. // Вопр. питания. - 2010. - Т. 79, № 3. - С. 46-50.

7. Тутельян В.А., Погожева А.В., Румянцева О.И и др. // Там же. - 2001. - № 1. - С. 12-14.

8. Экспериментальная витаминология (справочное руководство) / Под ред. Ю.М. Островского. - Минск: Наука и техника, 1979. - 552 с.

9. Якушина Л.М., Бекетова Н.А., Харитончик Л.А. и др. // Вопр. питания. - 1993. - № 1. - С. 43-47.

10. Cerqueira F.M., Kowaltowski A.J. // Ageing Res. Rev. - 2010. - Vol. 9, N 4. - Р. 424-430.

11. Djuric Z., Ren J., Mekhovich O. et al. // J. Am. Coll. Nutr. - 2006. - Vol. 25, N 3. - Р. 178-87.

12. Frikke-Schmidt H., Tveden-Nyborg P., Birck M.M. et al. // Br. J. Nutr. - 2011. - Vol.105, N 1. - Р. 54-61.

13. Gredilla R., Barja G. // Endocrinology. - 2005. - Vol. 146, N 9. - Р. 3 713 - 3 717.

14. Haddad E., Blankenship J.W., Register U.D. // Am. J. Clin. Nutr. - 1985. - Vol. 41, N 3. - Р. 599-604.

15. Hyun D.H., Emerson S.S., Jo D.G. et al. // Proc. Natl Acad. Sci. USA. - 2006. - Vol. 103, N 52. - Р.19908-19912.

16. Leonardi D.S., Feres M.B., Portari G.V. et al. // Exp. Clin. Endocrinol. Diabetes. - 2010. - Vol. 118, N 10. - Р. 724-729.

17. Olpin S.E., Bates C.J. // Br. J. Nutr. - 1982. - Vol. 47, N 3. - Р. 5 7 7- 5 9 6 .

18. Pasatiempo A.M., Ross A.C. // Ibid. - 1990. - Vol. 63, N 2. - Р. 3 51- 3 6 2 .

19. Reeves P.G. // J. Nutr. - 1997. - Vol. 127, N 5. - P. 838S841S.

20. Roodenburg A.J.C, Leenen R., van het Hof K.H. et al. // Am. J. Clin. Nutr. - 2000. - Vol. 71, N 5. - Р. 1187-1193.

21. Shin S.J. // J. Biochem. Mol. Biol. - 2003. - Vol. 36, N 2. - Р. 190-195.

22. Yoshida E., Fukuwatari T., Ohtsubo M. et al. // Biosci. Biotechnol. Biochem. - 2010. - Vol. 74, N 8. - Р. 1691-1693.