Влияние нового низкохолестеринового мясо-растительного продукта на коррекцию моделированных нарушений липидного обмена у крыс

РезюмеВ статье дана медико-биологическая оценка мясо-растительного паштета из низкохолестеринового сырья с применением растительных ингредиентов, рекомендуемого для функционального питания. Экспериментальную модель с инфарктоподобными изменениями сердца животных, характеризующуюся изменениями сосудов, сходными с атеросклеротическими изменениями у человека, а также моделирование нарушения метаболизма липидов осуществляли путем внутримышечного введения адреналина и разбалансированного кормления животных пищей, богатой холестерином, с повышенным содержанием углеводов и жиров. Крысы линии Вистар были разделены на 4 группы по 12 голов в каждой. У крыс 1-3-й групп вызывали кардиопатологию внутримышечным введение адреналина, 4-ю группу составили интактные (здоровые) животные. Через 2 сут после введения опытным животным адреналина (0,2 мл на 1 кг массы тела) произошли выраженные изменения биохимического статуса крови, указывающие на патологию сердца. В ходе эксперимента отмечено резкое увеличение активности индикаторных ферментов - аланиновой (АЛТ) и агиновой аминотрансфераз (АСТ) с преобладанием АСТ над АЛТ наряду с увеличением активности лактатдегидрогеназы. Также выявлено увеличение уровня креатинина в 1,4-1,6 раза в сыворотке крови. В дальнейшем в ходе эксперимента животным 1, 2, 3-й групп с моделированной кардиопатологией для нарушения метаболизма липидов в течение месяца вводили в рацион пищу, богатую холестерином, с повышенным содержанием углеводов и жиров (50% в структуре рациона). Наблюдали повышение концентрации холестерина и триглицеридов в 3 раза и более. Отмечалось накопление в организме животных сульфгидрильных групп, о чем свидетельствовали повышенные показатели тимоловой пробы. Для дальнейшей нормализации метаболизма липидов в течение последующего месяца животным 1-й опытной группы вводили в рацион паштет, разработанный по ГОСТ 12318-91 "Консервы мясные "Паштет мясной". Технические условия", крысам 2-й группы - разработанный паштет с растительными добавками - продуктами переработки тыквы и альгинатом натрия, а 3-я группа получала стандартный общевиварный рацион. Результаты биохимических исследований сыворотки крови животных показали, что уровни холестерина, триглицеридов, сульфгидрильных групп и креатинина в 1-й и 2-й опытных группах снижались, что свидетельствовало о положительном влиянии паштетов на липидный обмен и предотвращение образования перекисей в организме животных. При использовании в питании мясного продукта с растительными добавками и альгинатом натрия эти изменения были более выраженными. Только при применении мясорастительного паштета уровень холестерина перестал отличаться от такового у контрольной группы животных. На основании достоверного снижения уровня малонового диальдегида в крови доказаны антиоксидантные свойства растительных добавок. Экспериментальные данные показали, что паштет, разработанный на основе низкохолестеринового мясного сырья с добавлением растительных ингредиентов - продуктов переработки тыквы и альгинатов, можно использовать с целью коррекции нарушений метаболизма липидов, снижающих риск развития кардиопатологии в организме.

Ключевые слова:холестерин, сердечно-сосудистая система, мясной паштет, гематологические показатели, биохимические показатели

Вопр. питания. - 2015. - № 1. - С. 80-88.

К числу наиболее распространенных болезней цивилизации относят сердечно-сосудистые, онкологические и желудочно-кишечные, возникновение и развитие которых прямо или косвенно связано с нарушением питания. Особое значение в патогенезе указанных заболеваний имеет дефицит витаминов, йода, железа, селена, кальция, пищевых волокон, полиненасыщенных жирных кислот, других незаменимых, в том числе минорных, компонентов пищи [8]. В настоящее время для рациона питания россиян характерен дефицит пищевых волокон в рационе. Обогащение продуктов пищевыми волокнами благотворно влияет на метаболизм углеводов в желудочно-кишечном тракте человека, способствует предотвращению развития онкологических заболеваний, а также стимулирует деятельность пищеварительной и сердечно-сосудистой системы.

Наиболее быстрым, экономически приемлемым и научно обоснованным путем решения проблемы рационализации питания населения является широкое применение в повседневной практике биологически активных добавок к пище (БАД) и обогащенных пищевых продуктов [7, 9]. Использование таких продуктов позволяет легко и быстро, не повышая калорийности рациона, ликвидировать дефицит микронутриентов, потребность в которых у больного человека может возрастать. К группе БАД и лечебно-профилактических добавок относят широкий спектр веществ, включая получаемые из вторичных сырьевых ресурсов, образующихся при переработке сырья растительного и животного происхождения [3].

Разработанный для профилактического питания при сердечно-сосудистых заболеваниях продукт на мясной основе должен способствовать улучшению обменных процессов, восстановлению метаболизма сосудистой стенки и сердечной мышцы, обладать противосклеротическим терапевтическим эффектом наряду с достаточным обеспечением организма белком и при этом иметь оптимальный жировой состав с параллельным ограничением содержания поваренной соли и холестерина [11, 15]. Продукт должен быть дополнительно обогащен в дозе 30-50% от суточной потребности витаминами С, Е, β-каротином, минеральными элементами: магнием, калием, медью, хромом, а также пищевыми волокнами и липотропными веществами [10, 14].

Целью работы было разработать функциональный продукт - мясной паштет, обогащенный белком растительного происхождения, с низким содержанием жира, обладающий выраженным холестеринемическим эффектом, который может быть рекомендован как широкому кругу потребителей, так и людям, страдающим сердечнососудистыми патологиями. В рамках поставленной работы была проведена оценка биологической ценности и профилактического эффекта мясорастительного паштета на метаболизм липидов в организме в опыте in vivo на экспериментальной модели с инфарктоподобными изменениями сердца животных.

Материал и методы

Коллективом авторов разработана рецептура паштета для функционального питания, содержащая в своем составе баранину, мясо птицы, соль, бульон, льняное масло, тыквенный порошок, порошок из жмыха тыквы голосемянной, альгинат натрия. В качестве пряностей применяли СО2-экстракты.

Использование в рецептуре мяса баранины обусловлено сниженным по сравнению с говядиной и свининой содержанием холестерина и значительным количеством солей калия, магния, железа, а также лецитина [5], обладающего антисклеротическими свойствами и нормализующего обмен холестерина. Для инактивации экстрактивных веществ мясное сырье бланшировали. Жировой компонент был сформирован за счет мясного сырья и льняного масла как источника полиненасыщенных жирных кислот.

В качестве функционально активных ингредиентов растительного происхождения использовали порошок семян тыквы (ТУ 9146-138-10514645-06) как источник растительного белка и тыквенный порошок (ТУ 9146-161-02067862-05) - источник пищевых волокон и пектиновых веществ (произведены в ФГБНУ "Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясо-молочной продукции"), а также продукт переработки морских водорослей - альгинаты, способные выводить из организма человека тяжелые металлы, радиоактивные элементы, снижать уровень холестерина в крови.

Физико-химические показатели порошка семян тыквы составили (в %): общая влага - 9,23, содержание белка - 46, жира - 8,91, золы - 8,5, клетчатки - 10,6; содержание макро- и микроэлементов (мг/кг): кальций - 3450, фосфор - 2310, медь - 7,1, железо - 71,3, магний - 44,9, хром - 0,63, кобальт - 0,95, никель - 0,94, марганец - 9,8; содержание каротина - 29,12 мг/кг.

По функционально-техническим свойствам порошок тыквы обладает высокой пищевой и биологической ценностью, содержит в своем составе (в %): жиры - 6,1, в том числе полиненасыщенные жирные кислоты - 3,2, белок - 13,5, пищевые волокна - 25,5, в том числе пектин - 16,9, жирои водорастворимые витамины (мг/100 г): С - 88,5, РР - 5,3, Е - 4,6, В 3 - 2,6, В6 - 0,9, β-каротин - 65,45, холин - 121,5, а также макро- и микроэлементы (мг/100 г): калий - 1800, кальций - 480, фосфор - 480, натрий - 165, магний - 125, железо - 7,850, цинк - 2,720, медь - 2,040, фтор - 0,0970, селен - 0,047, йод - 0,010.

Экспериментальную модель с инфарктоподобными изменениями сердца животных, но с минимальной их смертностью, характеризующуюся изменениями сосудов, сходными с атеросклеротическими изменениями у человека, а также моделирование нарушения метаболизма липидов осуществляли путем внутримышечного введения адреналина и разбалансированного кормления животных пищей, богатой холестерином, с повышенным содержанием углеводов и жиров.

Эксперимент был осуществлен в виварии ФГБОУ ВПО "Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова" на белых крысах линии Вистар с исходной массой тела 200-220 г.

Экспериментальные группы животных формировали методом случайной выборки с учетом массы тела в качестве определяющего показателя. Ежедневно наблюдали за общим состоянием животных, потреблением корма и воды, 1 раз в неделю животных взвешивали.

Животные были разделены на 4 группы по 12 голов в каждой. После завершения первого (через 2 сут), второго и третьего этапа эксперимента часть животных (по 3 головы из каждой группы) выводили из опыта путем декапитации под легким эфирным наркозом, проводили отбор для исследования крови (биохимические и гематологические показатели), а также патологоанатомическое вскрытие.

У крыс 1-3-й групп вызывали кардиопатологию однократным внутримышечным введением адреналина в дозе 0,2 мл на 1 кг массы тела, 4-ю группу составили интактные (здоровые) животные.

В дальнейшем в ходе эксперимента животным 1, 2, 3-й групп с моделированной кардиопатологией для нарушения метаболизма липидов в течение месяца вводили в рацион холестеринсодержащую пищу (50% в структуре рациона) (табл. 1).



Для дальнейшей нормализации метаболизма липидов в течение последующего месяца животные 1-й опытной группы получали взамен рациона паштет, разработанный по ГОСТ 12318-91 "Консервы мясные "Паштет мясной". Технические условия", крысы 2-й группы - разработанный паштет с растительными добавками - продуктами переработки тыквы и альгинатом натрия, а 3-я группа получала стандартный общевиварный рацион. Применяли принцип кормления животных ad libitum при свободном доступе к воде.

Возбудимость сердечной мышцы оценивали с помощью электрокардиографии (ЭКГ). Hаблюдали за частотой сердечных сокращений, изменением сегмента ST, депрессией зубца Т.

Гематологические исследования крови и определение концентрации малонового диальдегида в сыворотке крови проводили на гематологическом анализаторе "HaemaScreenvet" (ООО "HOSPITEX DIAGNOSTICS", Италия).

Биохимические исследования проводили на биохимическом анализаторе "StatFax 3300" ("Awareness Technology", США), с помощью стандартных наборов реагентов (ООО "HOSPITEX DIAGNOSTICS"). Для проверки правильности и точности определения биохимических показателей в сыворотке крови животных использовали контрольную сыворотку для биохимических исследований по ТУ 9398-022-09807247-2009.

Ферментный спектр крови включал определение активности аланиновой (АЛТ) и аспарагиновой аминотрансфераз (АСТ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), изофермента креатинфосфокиназы (КФК МВ).

Для патоморфологического исследования образцы свежей ткани фиксировали в 10% нейтрализованном растворе формалина для получения в последующем парафиновых срезов толщиной в 2,0-5,0 мкм. Обезвоживание, обезжиривание и проводку тканей с их уплотнением в парафинах с различной температурой плавления (37-57 °С) проводили в микропроцессорном автомате "Сакура" (Япония) по заранее составленной программе. Заливка тканей в парафин с воском и формирование тканевых блоков - ручным способом. Микротомирование парафиновых блоков тканей осуществляли с помощью санного (РФ) и ротационных ("Райхгерт", Австрия; "АО-820", США) микротомов, что позволило получить серийные срезы. После депарафинирования срезы окрашивали гематоксилин-эозином и другими азокрасителями, заключали в пихтовый (канадский) бальзам под покровные стекла и готовили для визуального просмотра постоянные микропрепараты. Микроскопию проводили на микроскопе "Докувал" (Германия).

Результаты исследований представлены в виде средних величин и стандартной ошибки (М±m). Уровень значимости считали достоверным при р≤0,05 в сравнении с показателями интактных животных. Статистическую обработку данных проводили с использованием надстройки "Анализ данных" табличного процессора MS Excel 2010 на основе критериев Фишера и Стьюдента [4].

Результаты и обсуждение

Изучению гематологических показателей лабораторных животных, в том числе крыс, посвящено немало работ [12, 13]. Сравнительный анализ опубликованных данных [6] и полученных результатов в ходе эксперимента свидетельствует об отсутствии отклонений от физиологической нормы основных показателей гематологического профиля крыс линии Вистар.

В табл. 2 и 3 представлены гематологические и биохимические показатели крыс на 2-е сутки после введения адреналина.

Как видно из табл. 3, через 2 сут после введения опытным животным адреналина произошли резкие изменения биохимического статуса крови, указывающие на патологию сердца. Так, у всех животных отмечалось достоверное увеличение активности характерного для ткани сердечной мышцы КФК МВ - показателя, который используется в диагностике инфаркта миокарда (при повреждении клеток миокарда происходит высвобождение КФК МВ и поступление этого фермента в кровь), в 3 и более раза. Это можно объяснить стимулирующим влиянием адреналина на симпатическую систему с повышением тонуса сосудистой стенки, что, в свою очередь, привело к гипертоническому кризу и, как следствие, ишемической болезни сердца. На повреждение кардиомиоцитов указывает также резкое увеличение активности индикаторных ферментов - АЛТ и АСТ с преобладанием АСТ над АЛТ наряду с увеличением активности ЛДГ. Также отмечалось увеличение уровня креатинина в 1,4-1,6 раза в сыворотке крови, что может указывать на нарушение метаболизма кардиомиоцитов в организме животных.







Наряду с этим отмечалось снижение содержания эритроцитов на 12-25% и величины гематокрита на 28-39% в кровеносном русле, что указывает на гемолитическую анемию, вызванную, вероятно, резким спазмом сосудистой стенки и непосредственным воздействием токсических продуктов метаболизма на эритроциты.

Доказательством развития модели кардиопатологии у животных служили результаты исследования гистологических срезов ткани печени, почек, сердца, характеризовавшиеся нарушением структурной организации, некрозом ткани, формированием фиброза.

Через 1 мес кормления животных холестериновой пищей (50% в структуре рациона) у крыс опытных групп наблюдалась адинамия, взъерошенный волосяной покров, вялость и заторможенность, тогда как состояние животных 4-й группы не изменилось.

В табл. 4, 5 представлены гематологические и биохимические показатели крыс через 1 мес кормления пищей, богатой холестерином.



Через месяц кормления у животных опытных групп наблюдали повышение концентраций холестерина и триглицеридов в 3 раза и более. Кроме того, отмечалось накопление в организме животных сульфгидрильных групп, о чем свидетельствовали повышенные показатели тимоловой пробы.

Согласно приведенным данным, все это усилило токсическое влияние на кроветворную систему, о чем свидетельствует динамика снижения количества эритроцитов, уровня гемоглобина и величины гематокрита. После кормления пищей, богатой холестерином, в крови крыс содержание холестерина повысилось примерно на 3 ммоль/л по сравнению с показателями до кормления.

Данные гистоморфологических и биохимических исследований свидетельствуют, что воспроизводимая в эксперименте модель кардиопатологии сопровождается патологическими изменениями в сердце крыс, которые заключаются в развитии альтеративно-пролиферативных повреждений коронарных сосудов с явлениями тромбообразования, появлении периваскулярных очажков кардиодистрофии, образование которых имеет непосредственную связь с нарушением коронарного кровообращения, обнаружением отложений холестерина в виде липоидоза. Микроскопическая картина аорты в области локализации липоидоза у всех животных опытных групп имела однотипный характер: интима утолщена, особенно по краям липидной линзы. В области липоидозных образований наблюдалась деструкция эластических волокон и разрастание соединительной ткани. А также выявлено нарушение липидного обмена по показателям сыворотки крови.

В табл. 6 и 7 представлены гематологические и биохимические показатели после месяца кормления паштетами.







Результаты биохимических исследований сыворотки крови животных показали, что уровни холестерина, триглицеридов, сульфгидрильных групп и креатинина в 1-й и 2-й опытных группах снижались, что свидетельствовало о положительном влиянии паштетов на липидный обмен и предотвращение образования перекисей в организме животных и тем самым на стабильность клеточных мембран, в частности кардиомиоцитов (см. табл. 7). При использовании в питании мясного продукта с растительными добавками и альгинатом натрия эти изменения были более выраженными. После кормления паштетами холестерин снизился в 1-й группе на 52%, во 2-й группе - на 60,4%, в 3-й группе, получающей общевиварный рацион, - на 18,6% по сравнению с первоначальными показателями, при этом только при применении мясо-растительного паштета уровень холестерина перестал отличаться от такового у контрольной группы животных.

Патологоанатомическое исследование животных после вскрытия не выявило внешних проявлений патологических или воспалительных процессов во внутренних органах.

На экспериментальной модели с инфарктоподобными изменениями сердца животных и изменениями сосудов, сходными с атеросклеротическими изменениями у человека, а также моделированым нарушением метаболизма липидов был изучен эффект потребления разработанного паштета на снижение активности перекисного окисления липидов. Для характеристики антиоксидантного действия паштета определяли содержание малонового диальдегида в сыворотке крови (табл. 8).

После введения адреналина у животных был смоделирован инфаркт миокарда, характеризующийся снижением возбудимости сердечной мышцы, отмечен также повышенный уровень содержания продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови по сравнению с интактными животными. После кормления пищей, богатой холестерином, показатель перекисного окисления липидов повысился в 1-й группе в 1,79 раза, во 2-й - в 2,13 раза, в 3-й - в 1,93 раза. Полученные результаты показали, что на фоне усиления процессов перекисного окисления липидов прием разработанного паштета способствует более выраженному снижению содержания малонового диальдегида в сыворотке крови и может рассматриваться как свидетельство антиоксидантной способности паштета и его влияния на снижение активности перекисного окисления липидов. Так, у крыс I группы показатель перекисного окисления липидов снизился - в 1,7 раза, у животных II группы - в 3,2 раза, а в III группе - только на 27%.

Проявление антиоксидантных свойств паштета, по-видимому, обусловлено сочетанием β-каротина, витаминов группы В и витамина С, которые защищают организм человека от свободных радикалов, а также альгината натрия, обладающего выраженным антиоксидантным действием.

Экспериментальные данные показали, что паштет, разработанный на основе низкохолестеринового мясного сырья с добавлением растительных ингредиентов - продуктов переработки тыквы и альгинатов, можно использовать при разработке способов коррекции нарушений метаболизма липидов, снижающих риск развития кардиопатологии в организме крыс.

Научная работа выполнена в рамках гранта Президента РФ № НШ-2602.2014.4.

Литература

1. Горлов И.Ф. Биологическая ценность основных пищевых продуктов животного и растительного происхождения // Монография. - Волгоград: Перемена, 2000. - С. 214-227.

2. Горлов И.Ф. Новое в производстве пищевых продуктов повышенной биологической ценности // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2005. - № 3. - С. 57-58.

3. Кочеткова А.А., Колеснов А.Ю., Тужилкин В.И. Современная теория позитивного питания и функциональные продукты // Пищ. пром-сть. - 1999. - № 4. - С. 4-10.

4. Козлов А.Ю., Шишов В.Ф. Пакет анализа MS Excel в экономико-математических расчетах. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 139 с.

5. Лушников В.П., Молчанов А.В. Эдильбаевская порода - перспектива мясного овцеводства Саратовского Заволжья// Главный зоотехник. - 2010. - № 10. - С. 43-45.

6. Мустафина О.К., Трушина Э.Н., Шумакова А.А. и др. Гематологические показатели у крыс Вистар разного возраста, содержащихся на полусинтетическом полноценном виварном рационе // Вопр. питания. - 2013. - № 2. - С. 10-16.

7. Покровский В.И., Позняковский В.М. Политика здорового питания. Федеральный и региональный уровни. - Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2002. - 344 с.

8. Спиричев В.Б., Шатнюк Л.Н., Позняковский В.М. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами // Наука и технология. - Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004. - 548 с.

9. Тутельян В.А., Спиричев В.Б., Суханова Б.П. Микронутриенты в питании здорового и больного человека: справочное руководство по витаминам и минеральным веществам. - М.: Колос, 2002. - 424 с.

10. Медико-биологические принципы создания продуктов на мясной основе для питания при желудочно-кишечных, сердечнососудистых заболеваниях и ожирении // Материалы 7-й Международной научной конференции памяти Василия Матвеевича Горбатова, 26-27 мая 2004 г. Адаптация к условиям АПК РФ общей методологии отслеживания и интегрированного контроля качества и безопасности мясных продуктов: Сб. докл. Ч. II. / Сост.: A.B. Устинова, Н.Е. Белякина, И.К Морозкина. - М.: ВНИИМП РАСХН, 2004. - С. 212-216.

11. Boelsma E., Hendriks H. F., Roza L. Nutritional skin care; health effects of micronutrients and fatty acids // Am. J. Clin. Nutr. - 2001. - Vol. 73, N 5. - P. 853-864.

12. Krinke G.J., Bullock G.R., Bunton T. The Laboratory Rat (Handbook of Experimental Animals). - San-Diego: Academic Press, 2000. - 756 p.

13. Lewi P.J., Marsboom R.P. Toxicology Reference Data. Wistar rat. - Amsterdam: Holland: Elsevier/North-Holland Biochemical Press, 1981. - P. 358

14. Thies F., Garry J.M., Yaqoob P. et al. Association of n-3 polyunsaturated fatty acids with stability of atherosclerotic plaques: a randomised controlled trial // Lancet. - 2003. - Vol. 361. - P. 477-485.

15. Tres A., Bou R., Codony R. et al. // Agric. Food Chem. - 2008. - Vol. 56, N 16. - P. 7243-7272.

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

SCImago Journal & Country Rank
Scopus CiteScore
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Тутельян Виктор Александрович
Академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»