Гигиеническая оценка содержания индолов в рационе студентов медицинского университета

Резюме

В ряде исследовании показана связь между регулярным употреблением овощей семейства крестоцветные и снижением риска развития злокачественных опухолей некоторых локализаций, а также активацией механизмов алиментарной адаптации организма в условиях чужеродной нагрузки за счет индукции ферментов системы биотрансформации ксенобиотиков. Овощи семейства крестоцветные отличаются наличием минорных компонентов, образующихся при гидролизе глюкозинолатов, таких как индол-3-карбинол.

Целью исследования было ретроспективное изучение содержания индолов в рационе студентов с последующим количественным анализом в различных группах сравнения. В исследовании участвовали 250 студентов медицинского университета в возрасте от 21 года до 27 лет. Для оценки фактического питания использовали анкеты-опросники, в которые были включены наиболее распространенные в Московском регионе пищевые источники индольных глюкозинолатов. Было установлено, что 44% опрошенных не включают в рацион крестоцветные овощи, а из тех, кто употребляет источники индолов (56% респондентов), лишь около половины получают их в рекомендуемом количестве. Как у мужчин, так у женщин чаще всего источником индолов была капуста белокочанная: ее включали в рацион 68% опрошенных из числа употреблявших крестоцветные овощи, за ней следовали пекинская капуста (16,3%) и брокколи (16,3%). Капусту цветную, редис, листовую капусту и хрен включали в рацион от 7,8 до 14,9% студентов. Реже всего употребляли репу -только 2,1% студентов. Достоверных различий в уровне потребления индолов у студентов с дефицитной, нормальной или избыточной массой тела не выявлено. Также отсутствовала корреляция между избыточной массой тела и потреблением различных источников индолов. Полученные результаты свидетельствуют о крайне низком уровне алиментарного поступления индол-3-карбинола.

Ключевые слова:глюкозинолат, индолы, овощи семейства крестоцветные, капуста белокочанная, алиментарная адаптация

Вопр. питания. 2018. Т. 87, № 6. С. 22-27. doi: 10.24411/0042-8833-2018-10063.

В разработанной Всемирной организацией здравоохранения программе по борьбе с раком подчеркивается необходимость увеличения в рационе доли фруктов и овощей с целью алиментарной профилактики онкологических заболеваний [1]. Учитывая важность профилактической стратегии в области здорового питания, следует отметить, что регулярное потребление фруктов и овощей (особенно семейства крестоцветные) является потенциальным фактором снижения уровня хронических неинфекционных заболеваний, в том числе экологически обусловленных, патогенез которых связан с инициацией канцерогенеза [2, 3].

Овощи семейства крестоцветные в отличие от других растительных продуктов содержат существенные количества глюкозинолатов. Последние под действием фермента β-тиоглюкозидазы (мирозиназы) могут подвергаться гидролизу с образованием более активных индолсодержащих компонентов (например, индол-3-карбинола), которые играют значимую роль в функционировании защитно-адаптационных механизмов в условиях чужеродной нагрузки [3-5].

Интенсивная высокотемпературная кулинарная обработка овощей семейства крестоцветные инактивирует мирозиназу, снижая, таким образом, степень гидролиза глюкозинолатов в желудочно-кишечном тракте. Однако в ряде работ показано участие микрофлоры кишечника в процессах мирозиназного гидролиза глюкозинолатов, в том числе после тепловой обработки овощей [6-8]. В этой связи любые продукты и блюда, содержащие овощи семейства крестоцветные, следует учитывать в качестве источников индол-3-карбинола, независимо от их кулинарной обработки.

Биологическая роль индолов обусловлена их влиянием на ферментативную систему метаболизма ксенобиотиков главным образом за счет индукции ферментов 1-й фазы биотрансформации ксенобиотиков (цитохрома Р450 и его отдельных изоформ), увеличения в печени уровня восстановленного глутатиона и повышения активности глутатион-S-трансферазы [9-14]. В ряде исследований подтверждена способность индолов активировать апоптоз в опухолевых клетках за счет выработки проапоптического белка [15], а также ингибировать ангиогенез посредством подавления фактора роста эндотелия сосудов [16]. В этой связи можно предположить, что алиментарный дефицит индолов снижает потенциал защитно-адаптационных систем организма.

Недостаточный уровень потребления глюкозинолатов в различных странах имеет разную степень выраженности, варьируя в зависимости от распространенности в питании различных видов крестоцветных растений. Так, на европейском континенте отмечается значительное доминирование различных видов капусты, в первую очередь белокочанной, цветной, листовой и брокколи, по сравнению с другими источниками индольных соединений [17].

Цель исследования - ретроспективное изучение содержания индолов в рационе студентов с последующим количественным анализом в различных группах сравнения.

Материал и методы

В исследовании приняли участие 250 студентов медицинского университета в возрасте от 21 года до 27 лет (191 женщина и 59 мужчин). Для оценки фактического питания использовали анкеты-опросники, в которые также были включены антропометрические данные [18]. Для включения в анкеты-опросники были выбраны основные источники индолов (содержание глюкозинолатов не менее 15 мг в 100 г продукта), традиционные для питания жителей Московского региона: капуста белокочанная, цветная, пекинская, брюссельская, листовая, брокколи, кольраби, а также репа, хрен, редис [6]. Участники исследования отмечали в анкете продукты, употребляемые ими в день, предшествующий опросу, с указанием их количества. Чтобы не допустить формальных ошибок при ретроспективной идентификации респондентами продуктов в своих рационах, в анкете-опроснике были размещены фотографии овощей - источников индолов.

Среднесуточное количество потребления индолов оценивали на основании расчета количества крестоцветных овощей в рационе, исходя из данных о содержании индолов в пищевых продуктах (табл. 1) с учетом потерь при кулинарной обработке [19] и последующим сравнением с рекомендуемым суточным уровнем потребления [20].

Статистический анализ полученных данных проводили с помощью программы SPSS for Windows (v.23.0) (IBM, США). В описательной статистике результатов исследования для качественных признаков использовали абсолютные значения и процентные доли, для количественных вычисляли средние арифметические и средние квадратические отклонения. Для сравнения качественных характеристик использовали критерий х2 Пирсона, количественных характеристик - U-критерий Манна-Уитни. Проверку нормальности распределения количественных переменных осуществляли при помощи критерия Шапиро-Уилка. Различия между анализируемыми показателями считали статистически значимыми при уровне значимости р<0,05.

Результаты и обсуждение

В результате исследования было установлено, что 44% опрошенных не включали в рацион овощи семейства крестоцветные. В рационе остальных студентов присутствовали разнообразные источники индолов, но с разной частотой включения: капуста белокочанная отмечена в рационе 68,1% респондентов, пекинская капуста и брокколи - по 16,3%, капуста цветная - 14,9%, редис - 12%, листовая капуста - 10,6%, хрен - 7,8% и репа - 2,1%. Брюссельская капуста и кольраби не зарегистрированы в рационе ни одного респондента.

При сравнительном анализе источников индолов в рационах мужчин и женщин (см. рисунок) было установлено, что капуста белокочанная является самым распространенным продуктом в рационе обеих гендерных групп, что, очевидно, может быть связано с наибольшей доступностью данного овоща в европейской части нашей страны и широким ассортиментом блюд и продуктов, содержащих капусту белокочанную в качестве традиционного компонента. При этом статистически значимых различий между уровнем потребления капусты белокочанной у мужчин и женщин не выявлено. При анализе структуры рационов было выявлено, что женщины чаще включали в свои рацион цветную капусту (р<0,05), в то время как мужчины - хрен и редис (р<0,05).





При анализе количественных характеристик содержания индолов в рационе вся выборка обследованных была разделена на 6 групп в зависимости от величины потребления индолов: 1-я группа - студенты, в рационе которых количество индолов было 100% и выше (max 324 мг - 648%) по сравнению с рекомендуемым уровнем (50 мг/сут), 2-я группа - 75,0-99,9%, 3-я группа - 50,074,9%, 4-я группа - 25,0-49,9%, 5-я группа - <24,9% (min 7,2 мг - 14,4%) и 6-я группа - отсутствие индолов в рационе.

В результате исследовании установлено, что в рационе 29,2% студентов содержание индолов соответствовало рекомендованному уровню поступления, у 2,8% студентов находилось в интервале 75-99,9% от рекомендованного уровня, у 24,0% студентов - от 14,4 до 74,9%. В то же время в рационе 44,0% студентов регистрируемые источники глюкозинолатов отсутствовали (табл. 2).

При анализе содержания индолов в рационах установлено, что основной вклад в суточное поступление индольных соединений вносит капуста белокочанная, которая не только чаще других продуктов включается в рацион студентов (за счет ее широкого использования при приготовлении салатов, первых и вторых блюд), но и употребляется в существенном количестве (как правило, сотни граммов), значительно превосходя аналогичные показатели других пищевых источников индолов.

При сравнительной оценке структуры потребления индолсодержащих продуктов в различных группах обследованных (см. табл. 2) было установлено, что более половины респондентов 1-й группы (57,6%) включают в рацион 2 и более источника индолов, при отсутствии достоверных различий у мужчин и женщин. При этом в их рационе количество крестоцветных овощей составляет 292±154 г. У остальных студентов 1-й группы, включающих в рацион только один источник индолов (в 90% случаев - капусту белокочанную), количество овощей семейства крестоцветные составляет 203±71 г (p<0,05).

Аналогичная структура рациона была зафиксирована у респондентов 2-й и 3-й групп, но употребляемые ими порции индолсодержащих продуктов были меньшими по сравнению с 1-й группой. В рационах респондентов 5-й группы вне зависимости от гендерной принадлежности наличие глюкозинолатов связано главным образом с использованием в питании небольшого количества (1-2 чайные ложки) продуктов на основе хрена.

Отдельный интерес, учитывая низкую энергетическую ценность овощей семейства крестоцветные, представлял вопрос о возможной взаимосвязи между уровнем потребления данных источников индолов и наличием избытка или дефицита массы тела. Среди опрошенных студентов избыточная масса тела (или ожирение) выявлена у 15,2% респондентов (индекс массы тела -31,7±2,1 кг/м2). При этом избыточная масса тела была отмечена у 24 мужчин и у 14 женщин. Обратная ситуация зарегистрирована с дефицитом массы тела: 90,6% студентов с индексом массы тела <18,5 кг/м2 - женщины. Установлено, что 34,2% студентов c избыточной массой тела не включали источники глюкозинолатов в рацион, а 23,7% получали их недостаточное количество, в основном за счет использования в питании единственного вида овощей семейства крестоцветные. В то же время отсутствовала корреляция между избыточной массой тела и потреблением отдельных источников индолов. Необходимо также отметить, что достоверных различий в уровне потребления индолов у студентов с дефицитной, нормальной или избыточной массой тела не выявлено.

Заключение

Полученные результаты свидетельствуют о крайне низком уровне алиментарного поступления индолов у студентов. Было установлено, что 44% опрошенных не включают в рацион овощи семейства крестоцветные, а из тех, кто употребляет источники индолов (56% респондентов), лишь около половины получают их в рекомендуемом количестве.

Наиболее часто используемым в питании источником индолов была капуста белокочанная, реже студенты включают в рацион пекинскую капусту, брокколи, капусту цветную, редис и листовую капусту. Продукт с максимальным содержанием глюкозинолатов - брюссельская капуста не отмечена в рационе ни у одного респондента. При этом в группах с высоким содержанием индолов достоверных различий между уровнем потребления их основных источников у мужчин и женщин не выявлено.

Учитывая роль индол-3-карбинола в защитно-адаптационных механизмах, наличие в составе рациона его основных источников имеет исключительную важность. Обеспечение алиментарного поступления рекомендуемого количества индолов (не менее 50 мг/сут) возможно при регулярном (5-7 раз в неделю) использовании в питании разнообразных овощей семейства крестоцветные в количестве 1-2 порций массой не менее 50-100 г каждая.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Литература

1. WHO International Agency for Research on Cancer. Fruit and veg- 8. etables. 2003. Vol. 8. 374 p.

2. WHO International Agency for Research on Cancer. Сruciferous vegetables, isothiocyanates and indoles. 2003. Vol. 9. 262 p. 9.

3. Mutanen M., Pajari A.-M. Vegetables, whole grains, and their derivatives in cancer prevention. 2011.250 p.

4. Rouzaud G., Young S.A., Duncan A.J. Hydrolysis of glucosinolates 10. to isothiocyanates after ingestion of raw or microwaved cabbage by human volunteers // Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2004. Vol. 13, N 1. Р. 125-131.

5. Преображенская М.Н., Королев А.М. Индольные соединения в овощах семейства крестоцветных (Cruciferae) // Биоорган. химия. 2000. Т. 26, № 2. С. 97-111.

6. McNaughton S.A., Marks G.C. Development of a food composition database for the estimation of dietary intakes of glucosinolates, the biologically active constituents of cruciferous vegetables // Br. J. Nutr. 2003. Vol. 90, N 3. P. 687-697.

7. Elfoul L., Rabot S., Khelifa N., Quinsac A. et al. Formation of allyl isothiocyanate from sinigrin in the digestive tract of rats mono-associated with a human colonic strain of Bacteroides thetaiotaomicron // FEMS Microbiol. Lett. 2001. Vol. 197. P. 99-103.

9. Barba F.J., Nikmaram N., Roohinejad S., Khelfa A. et al. Bioavailability of glucosinolates and their breakdown products: impact of processing // Front. Nutr. 2016. Vol. 3, N 24. P. 1-12.

10. Трусов Н.В., Гусева Г.В., Бекетова Н.А., Аксенов И.В. и др. Влияние дефицита витаминов в рационе крыс на индуцибельность цитохрома Р450 // Вопр. питания. 2014. Т. 83, № 3. С. 4-11. Renwick A.B., Mistry H., Barton P.T., Mallet F. et al. Effect of some indole derivatives on xenobiotic metabolism and xenobiotic-induced toxicity in cultured rat liver slices // Food Chem. Toxicol. 1999. Vol. 37, N 6. P. 609-618.

11. Riedl M.A., Saxon A., Diaz-Sanchez D. Oral sulforaphane increases phase II antioxidant enzymes in the human upper airway // Clin. Immunol. 2009. Vol. 130, N 3. P. 244-251.

12. Hecht S.S. Inhibition of carcinogenesis by isothiocyanates // Drug Metab. Rev. 2000. Vol. 32, N 3-4. P. 395-411.

13. Murillo G., Mehta R.G. Cruciferous vegetables and cancer prevention // Nutr. Cancer. 2001. Vol. 41, N 1-2. P. 17-28.

14. Ye L., Zhang Y. Total intracellular accumulation levels of dietary isothiocyanates determine the activity in elevation of cellular glutathione and phase 2 detoxication enzymes // Carcinogenesis. 2001. Vol. 22. P. 1987-1992.

15. Hu R., Kim B.R., Chen C. The roles of JNK and apoptotic signaling pathways in PEITC-mediated responses in human HT-29 colon adenocarcinoma cells // Carcinogenesis. 2003. Vol. 24. P. 1361 - 1367.

16. Wang M.L., Shih C.K., Chang H.P., Chen Y.H. Antiangiogenic activity of indole-3-carbinol in endothelial cells stimulated with activated macrophages // Food Chem. 2012. Vol. 134, N 2. P. 811 - 820.

17. Agudo A., Ibanez R., Amiano P., Ardanaz E. et al. Consumption of cruciferous vegetables and glucosinolates in a Spanish

adult population // Eur. J. Clin. Nutr. 2008. Vol. 62. P. 324331.

18. Никитенко Е.И., Королев А.А., Кирпиченкова Е.В. Невитаминные каротиноиды: методика изучения частоты употребления // Вопр. питания. 2016. Т. 85, № 2. Прил. C. 208.

19. Naturally Occurring Antitumourigens. III. Indoles. Copenhagen : TemaNord 1996. 535 р.

20. МР 2.3.1.1915-04 Методические рекомендации. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ. М., 2014. 41 с.

References

1. WHO International Agency for Research on Cancer. Fruit and vegetables. 2003; 8: 374 p.

2. WHO International Agency for Research on Cancer. Cruciferous vegetables, isothiocyanates and indoles. 2003; 9: 262 p.

3. Mutanen M., Pajari A.-M. Vegetables, whole grains, and their derivatives in cancer prevention. 2011: 250 p.

4. Rouzaud G., Young S.A., Duncan A.J. Hydrolysis of glucosinolates to isothiocyanates after ingestion of raw or microwaved cabbage by human volunteers. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2004; 13 (1): 125-31.

5. Preobrazhenskaya M.N., Korolev A.M. Indole compounds in cruciferous vegetables. Bioorganicheskaya khimiya [Bioorganic Chemistry]. 2000; 26 (2): 97-111. (in Russian)

6. McNaughton S.A., Marks G.C. Development of a food composition database for the estimation of dietary intakes of glucosinolates, the biologically active constituents of cruciferous vegetables. Br J Nutr. 2003; 90 (3): 687-97.

7. Elfoul L., Rabot S., Khelifa N., Quinsac A., et al. Formation of allyl isothiocyanate from sinigrin in the digestive tract of rats mono-associated with a human colonic strain of Bacteroides thetaiotaomicron. FEMS Microbiol Lett. 2001; 197: 99-103.

8. Barba F.J., Nikmaram N., Roohinejad S., Khelfa A., et al. Bioavailability of glucosinolates and their breakdown products: impact of processing. Front Nutr. 2016; 3 (24): 1-12.

9. Trusov N.V., Guseva G.V., Beketova N.A., Aksenov I.V., et al. The effect of vitamin deficiency in the diet of rats on the inducibility of cytochrome P450. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2014; 83 (3): 4-11. (in Russian)

10. Renwick A.B., Mistry H., Barton P.T., Mallet F., et al. Effect of some indole derivatives on xenobiotic metabolism and xenobiotic-induced toxicity in cultured rat liver slices. Food Chem Toxicol. 1999; 37 (6): 609-18.

11. Riedl M.A., Saxon A., Diaz-Sanchez D. Oral sulforaphane increases phase II antioxidant enzymes in the human upper airway. Clin Immunol. 2009; 130 (3): 244-51.

12. Hecht S.S. Inhibition of carcinogenesis by isothiocyanates. Drug Metab Rev. 2000; 32 (3-4): 395-411.

13. Murillo G., Mehta R.G. Cruciferous vegetables and cancer prevention. Nutr Cancer. 2001; 41 (1-2): 17-28.

14. Ye L., Zhang Y. Total intracellular accumulation levels of dietary isothiocyanates determine the activity in elevation of cellular glutathione and phase 2 detoxication enzymes. Carcinogenesis. 2001; 22: 1987-92.

15. Hu R., Kim B.R., Chen C. The roles of JNK and apoptotic signaling pathways in PEITC-mediated responses in human HT-29 colon adenocarcinoma cells. Carcinogenesis. 2003; 24: 1361-7.

16. Wang M.L., Shih C.K., Chang H.P., Chen Y.H. Antiangiogenic activity of indole-3-carbinol in endothelial cells stimulated with activated macrophages. Food Chem. 2012; 134 (2): 811-20.

17. Agudo A., Ibanez R., Amiano P., Ardanaz E., et al. Consumption of cruciferous vegetables and glucosinolates in a Spanish adult population. Eur J Clin Nutr. 2008; 62: 324-31.

18. Nikitenko E.I., Korolev A.A., Kirpichenkova E.V. Non-vitamin carotenoids: a technique for studying the frequency of use. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2016; 85 (2 Suppl): 208. (in Russian)

19. Naturally occurring antitumourigens. III. Indoles. Copenhagen: TemaNord 1996: 535 р.

20. MR 2.3.1.1915-04 Guidelines. Recommended levels of consumption of food and biologically active substances. Moscow, 2014: 41 р. (in Russian)