Общие вопросы / Субстраты, используемые в парентеральном и энтеральном питании

Пищевые волокна и короткоцепочечные жирные кислоты

R. Meier

Цели обучения

  • Определить различные физиологические и химические свойства пищевых волокон.
  • Объяснить различные эффекты пищевых волокон в желудочно-кишечном тракте.
  • Определить роль короткоцепочечных жирных кислот в желудочно-кишечном тракте.

Пищевые волокна могут быть разделены на полисахариды, лигнин и олигосахариды (например, инулин, фруктоолигосахариды и галактоолигосахариды), которые не перевариваются ферментами в тонком кишечнике и получаются из оболочек клеток растений. Эти растительные компоненты функционально являются структурными полисахаридами, неструктурными полисахаридами и структурными неполисахаридами (табл. 1).

Таблица 1. Классификация пищевых волокон

Компоненты
Растворимость
Способность
к ферментации
Источник
Структурные полисахариды
ЦеллюлозаНет 50%Овощи, мука из
цельного зерна,
отруби
Гемицеллюлоза АХорошая 70% Отруби,
цельные злаки
Гемицеллюлоза ВПлохая 30%Отруби, цельные
злаки
Структурные неполисахариды
ЛигнинНет5%Спелые овощи,
пшеница, фрукты
со съедобными
семенами
Неструктурные полисахариды
ПектиныОчень хорошая100%Яблоки, цитрусовые
СмолыОчень хорошая100%Овес, бобовые,
гуар, ячмень
КлейковинаХорошая 100%Бобовые
Олигосахариды
ИнулинХорошая100% 
Фруктоолигосахариды (ФОС)Хорошая 100%Цикорий, лук,
артишок, спаржа, банан
Галактоолигосахариды (ГОС) Хорошая100% 

Пищевые волокна необходимы для поддержания нормального функционирования желудочно-кишечного тракта (табл. 2). Источники волокон в значительной степени варьируют по химической структуре, физиологическим свойствам и составу содержащегося пищевого волокна. Реакция в пределах желудочно-кишечного тракта зависит от физических и химических свойств пищевого волокна и от места локализации в кишке. Такие физические свойства пищевых волокон, как водоемкость, растворимость, вязкость, связывающие или абсорбционные свойства и способность к ферментации, воздействуют на процессы переваривания и всасывания. Пищевые волокна влияют и на снижение уровней холестерина и триглицеридов в плазме, на уровень постпрандиальной гликемии, а также на уменьшение биодоступности пищи.

Таблица 2. Влияние пищевых волокон на желудочно-кишечный тракт

Тонкая кишка
  • Снижение уровней холестерина и триглицеридов в плазме
  • Снижение уровня постпрандиальной гликемии
  • Снижение доступности нутриентов
  • Уменьшение всасывания Fe, Ca и Mg
Толстая кишка
  • Снижение времени транзита по толстой кишке
  • Увеличение частоты и объема стула
  • Повышение содержания воды в кале
  • Разбавление содержимого толстой кишки
  • Снижение времени контактов с токсинами, желчными кислотами
  • Увеличение ферментации в толстой кишке
  • Увеличение количества короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК)
  • Стимулирование роста бифидобактерий (пребиотический эффект)
  • Усиление газообразования

Пищевые волокна не перевариваются и не всасываются в тонкой кишке. Главное место действия волокон – это толстая кишка, где более растворимые пищевые волокна ферментируются, а менее растворимые – действуют как наполнитель, увеличивая объем и частоту стула. Время транзита через толстую кишку снижается за счет повышения содержания воды в кале и за счет дополнительных неперевариваемых материалов. Пищевые волокна также защищают от развития опухоли, уменьшая влияние канцерогенов на слизистую толстой кишки путем разбавления и сокращения времени транзита содержимого. Результатом этого является уменьшение времени контакта слизистой с токсинами и вторичными желчными кислотами. Некоторые из пищевых волокон (например, инулин, ФОС и ГОС) обладают пребиотическими функциями, оказывая сильный стимулирующий эффект на рост благотворных бифидобактерий.

Проксимальная часть толстой кишки предназначена для ферментации и всасывания, в то время как ее дистальная часть является накопительным органом, хотя она все же выполняет и всасывающую роль. Анаэробное микробное брожение углеводов приводит к образованию короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), в основном ацетата, пропионата и бутирата (табл. 2), а также газов водорода, метана и т. д. КЦЖК быстро всасываются, обеспечивая до 5% общих энергетических потребностей и увеличивая всасывание соли и воды. КЦЖК являются главным источником энергии для слизистой толстой кишки, стимулирующим пролиферацию клеток слизистой, образование слизи и кровоток в слизистой. Будучи главным источником дыхательного субстрата для клеток слизистой кишечника, они также являются главным источником ацетил-коэнзима А, необходимого для синтеза липидов и сборки клеточных мембран, т. е. для поддержания целостности слизистых клеток.

В нескольких исследованиях было показано, что бутират стимулирует пролиферацию крипт в образах слизистой слепой кишки здоровых людей. Механизм, с помощью которого SCFA влияют на клеточную пролиферацию, не известен. Одним из возможных факторов может быть их влияние на кровоток в слизистой.

Ацетат проходит через печень и может снова возвращаться в периферическую кровь. Было показано, что в сегментах толстой кишки аутоперфузированных собак ацетат повышает кровообращение в кишке и поглощение кислорода. Кроме того, ППП c добавлением SCFA усиливает заживление слизистой при химически индуцированных колитах и кишечных анастомозах.

Целостность слизистой может подвергаться риску при шоке, сепсисе, у пациентов с ожогами и после больших операций. В течение первых 1–2 дней образование SCFA поддерживается за счет ферментации муцина, мертвых бактерий, оболочек эпителиальных клеток, некоторых гликопротеидов и полипептидов. После этого начального периода пониженное питание слизистой может привести к атрофии ворсинок, кишечному воспалению и в конечном итоге к колиту.

Таблица 3. Роль короткоцепочечных жирных кислот

Короткоцепочечные жирные кислоты
  • Главный источник энергии для слизистой кишечника
  • Стимуляция всасывания хлорида натрия и воды
  • Стимуляция пролиферации и дифференциации клеток слизистой
  • Стимуляция кровотока в слизистой
  • Стимуляция образования слизи
  • Снижение рН в толстой кишке
  • Поддержание целостности слизистой

Диарея рассматривается как осложнение длительного голодания и является частым осложнением у пациентов, находящихся на зондовом питании, особенно при интенсивной терапии. Недостаток КЦЖК в просвете кишки нарушает целостность слизистой кишечника. Это также способствует секреции солей в целом и в подвздошной кишке в ответ на кормление через назоэнтеральный зонд, причем этот феномен может быть быстро купирован путем введения КЦЖК в слепую кишку и стимуляцией всасывания натрия и воды в восходящей ободочной кишке. Недавние исследования больных в критическом состоянии, использующих диету с частично гидролизованной гуаровой смолой (которая полностью ферментируется ), показали снижение количества случаев диареи.

Резюме

Регулярный прием пищевых волокон необходим для общего здоровья и нормального функционирования кишечника. Диеты, содержащие ферментируемые пищевые волокна в качестве источника КЦЖК, играют фундаментальную роль в поддержании функции слизистой кишечника, не допуская ее атрофии и возможной бактериальной токсической транслокации из просвета слизистой в кровоток, и могут снижать количество системных инфекций и диареи у пациентов, питающихся через зонд.

Список литературы

  1. Homann H. H., Kemen M., Fuessenich C., Senkal M., Zumtobel. V. Reduction in diarrhoea incidence by solublre fibre in patients receiving total or supplement enetral nutrition // JPEN. 1994. 18: 486.
  2. Kritchevsky D. Dietary fiber // Ann. Rev. Nutr. 1988. 8: 301.
  3. Ramakrishna B. S. Roediger WEW. Bacterial short chain fatty acids. Their role in gastrointestinal disease // dig. Dis. 1990. 78: 1500.
  4. Ruppin H., Bar-Meir S., Soergel K. H. et al. Absorption of short-chain fatty acids by the colon // Gastroenterology. 1980. 78: 1500.
  5. Scheppach W., Bartram P., Richter F., Liepold H., Dusel G., Hofstetter G., Ruthlein J., Kasper H. Effect of short-chain fatty acids on the human colonic mucosa in vitro // JPEN. 1992. 16: 43.

 

Сайт медицины критических состояний
www.critical.ru
Полное оглавление