Липофильные микронутриенты и клетчатка

Клетчатка и желудочно-кишечный тракт

К последним относятся витамины А, D, К, Е (сумма токоферолов и токотриенолов); обширная группа каротиноидов, включая предшественник витамина А бета-каротин; фитостеролы (или фитостерины - соединения, очень близкие по структуре животному холестерину); полиненасыщенные жирные кислоты, в том числе представители семейства омега-3 эйкозапентаеновая и докозагексаеновая.

Поскольку различные виды клетчатки обладают весьма полезными свойствами сорбировать в желудочно-кишечном тракте жиры и холестерин, то вполне логичным является предположение, что клетчатка аналогичным образом поглощает и, соответственно, инактивирует также и вышеназванные столь нужные нам липофильные нутриенты. Но так ли это? Рассмотрим данные экспериментальных и клинических исследований, посвященных изучению этого непростого вопроса.

До недавнего времени считалось совершенно очевидным, что все подобные липофильные субстанции растворяются в пищевом жире и претерпевают в желудочно-кишечном тракте те же изменения, что и жиры – триглицериды, т.е. гидролизуются ферментом панкреатической липазой. Между тем, для большинства таких микронутриентов процесс этот оказался значительно более сложным и включал самые различные механизмы.

Вопрос этот изучали, в частности, сотрудники Факультета Медицины и Питания Человека, Университета Марселя, Франция, которые оценили влияние клетчатки на абсорбцию в тонком кишечнике липофильных микронутриентов – витаминов A, E, D, K, бета-каротина и фитостеролов. Оказалось, что эти соединения могут не только подвергаться гидролизу липазой или связываются желчными кислотами, но и целиком всасываться через кишечную мембрану энтероцитов (клеток внутренней оболочки кишечника) путем пассивной диффузии либо усваиваться с помощью специальных транспортных систем. Причем, у каждого из перечисленных компонентов механизмы индивидуальные либо их несколько (как, например, для витамина D, о чем мы поговорим в следующей статье). Например, β-каротин (основной провитамин А в рационе человека), также как и все каротиноиды, абсорбируется через кишечную стенку и в клетках путем пассивной диффузии, а вот витамин А – уже с помощью неидентифицированного энергетически-зависимого транспортера. Такие факторы, как молекулярная структура микронутриента и наличие в рационе жира повышают абсорбцию абсолютно всех липофильных соединений, а вот присутствие клетчатки и ее физико-химические показатели влияют на абсорбцию только некоторых пищевых веществ (Borel P. Factors affecting intestinal absorption of highly lipophilic food microconstituents (fat-soluble vitamins, carotenoids and phytosterols) / Clin Chem Lab Med. 2003, 41 (8): 979-994).

Столь же непроста ситуация с липофильными витаминами К и Е, основным путем поступления в организм которых считалась абсорбция в кишечнике путем процесса пассивной диффузии. Результаты недавних исследований, проведенных в Отделе Фармации Клиник Университета Токио, Япония, позволили пересмотреть эти представления. Оказалось, что существуют несколько активных мембранных систем, осуществляющих транспорт как этих витаминов, так и холестерина. По этой причине оба витамина, конкурируя за эти системы с холестерином, препятствуют его поступлению, проявляют гипохолестеринемический эффект и поэтому широко применяются для снижения риска атеросклероза и сердечно-сосудистой патологии (Yamanashi Y. et al. Transporters for the Intestinal Absorption of Cholesterol, Vitamin E, and Vitamin K / J Atheroscler Thromb. 2017, 24 (4): 347-359).

Как же клетчатка влияет на все эти механизмы поступления в наш организм липофильных микронутриентов?

Группой сотрудников Университета Марселя, Франция написан обзор о механизмах влияния клетчатки на абсорбцию каротиноидов в желудочно-кишечном тракте. Эти механизмы следующие: непосредственная сорбция мицелл – агрегатов этих соединений; подавление липазы поджелудочной железы - фермента, обеспечивающего распад жиров и липофильных субстанций и способствующей освобождению каротиноидов из жировых «капелек»; повышение вязкости кишечного содержимого, в результате чего происходит нарушение диффузии мицелл, содержащих каротиноиды, через кишечную стенку (Desmarchelier C. et al. Overview of carotenoid bioavailability determinants: From dietary factors to host genetic variations / Trends in Food Science & Technology, 2017, doi: 10.1016/j.tifs.2017.03.002).

Одно из первых клинических исследований на тему оценки влияния клетчатки на транспорт липофильных нутриентов, было проведено в Отделе Медицины, Университета Вирсбурга, Германия 40 лет назад. В ходе его женщины в возрасте 19-22 года получали рацион, обогащенный одним из видов клетчатки - пшеничными отрубями (доза 40 г), микрокристаллической целлюлозой (40 г), яблочным пектином (15 г), гуаровой мукой (15 г), мукой из бобов (15 г) или каррагинаном – клетчаткой-полисахаридами из красных морских водорослей (20 г). Всем им давали витамин А в форме А-пальмитата в дозе 300 МЕ (IU) и через 3, 5, 7, 9 часов оценивали в крови его уровень. Интересно, что абсорбция витамина оказалась выше при применении всех видов клетчатки! Наиболее значительным содержание витамина в сыворотке крови было через 3 часа после начала исследования при применении совместно с гуаровой мукой или яблочным пектином (Kasper H. et al. The effect of dietary fiber on the postprandial serum vitamin A concentration in man /Am J Clin Nutr. 1979, 32 (9):1847-1849).

Такого же мнения придерживаются и сотрудники Колледжа Наук о Животных Науках и Технологиях, Сельскохозяйственного Университета Жилин, Чанчун, Китай, которые написали последний обзор о влиянии клетчатки на усвоение различных нутриентов, в том числе и липофильных. Они приводят результаты ряда исследований (правда, в основном экспериментальных), свидетельствующих о том, что пектин, микрокристаллическая целлюлоза и слизистые полисахариды не способствует снижению абсорбции витамина А и бета-каротина (Adams S. et al. Does Dietary Fiber Affect the Levels of Nutritional Components after Feed Formulation? / Fibers 2018, 6, 29).

Впрочем, существует и иное мнение по этому непростому вопросу. Сотрудниками Института Наук о Питании Технического Университета Мюнхена, Германия было проведено клиническое исследование по изучению влияние клетчатки на абсорбцию каротиноидов и альфа-токоферола. Для этой цели были привлечены здоровые женщин, получающие дополнительно к обычному рациону смесь бета-каротина, ликопина, лютеина, ксантаксантина и альфа-токоферола. Рацион участниц содержал обычное количество клетчатки либо был обогащен дополнительно пектином, гуаровой смолой, альгинатами (клетчаткой водорослей), целлюлозой или пшеничными отрубями из расчета по 0.15 г/кг массы тела. В течение суток у всех женщин оценивали содержание в крови этих микронутриентов. При потреблении водорастворимых клетчаток пектина, гуаровой смолы и альгинатов уровень бета-каротина в крови участниц оказался ниже, чем в контроле, на 33-43%, а ликопина, лютеина - ниже на 40-74%; уровень альфа-токоферола не изменился. А вот водонерастворимые клетчатки целлюлоза и пшеничные отруби на усвоение витаминов не влияли. Авторы делают вывод, что назначать каротиноиды бета-каротин, ликопин, лютеин и ксантаксантин с водорастворимыми формами клетчатки нельзя, а вот с водонерастворимыми целлюлозой и отрубями – вполне допустимо (Riedl J. et al. Some dietary fibers reduce the absorption of carotenoids in women / J Nutr. 1999, 129 (12): 2170-2176).

Подтверждают этот вывод и результаты, полученные в Отделе Здравоохранения Университета Мичигана, США, где в ходе клинического исследования было проведено изучение влияния пектина на уровень бета-каротина в крови человека. Участникам предлагали еду энергоемкостью 500 ккал, содержащую 25 мг этого каротиноида. Одна группа получала дополнительно 12 г цитрусового пектина, другая - плацебо. В крови у всех перед началом исследования, а также через 8, 30, 48, 192 часа оценивали уровень бета-каротина. Этот показатель был существенно снижен (более, чем на 50%) через 30 и 192 часа после получения пектина. Таким образом, и в данной работе пектин проявил себя не лучшим образом (Rock CL. et al. Plasma beta-carotene response in humans after meals supplemented with dietary pectin / Am J Clin Nutr. 1992, 55 (1): 96-99).

В Отделе Наук о Здравоохранении Онкологического Центра Фреда Хатчинсона, Сиэтл, США в течение 11.7 лет (с 1993 по 2010 г.г.) изучали взаимоотношения между пищевой клетчаткой (нерастворимой, растворимой и, особенно, пектинами) и омега-3 полиненасыщенными жирными кислотами докозагексаеновой и эйкозапентаеновой и риском злокачественных опухолей толстого кишечника у 134017 женщин. За этот период были идентифицированы 1952 случаев рака. Как повышение потребления указанных жирных кислот, так и клетчатки способствовали снижению заболеваемости. Интересно, что более выраженный защитный эффект был выявлен при сочетании обоих кислот с небольшими дозами только растворимой клетчатки (Navarro S.L. The Interaction between Dietary Fiber and Fat and Risk of Colorectal Cancer in the Women’s Health Initiative / Nutrients. 2016, 8 (12): 779).

Как мы видим, взаимоотношения между клетчаткой и жирорастворимыми микронутриентами отнюдь не простые. Однозначно нельзя сказать, что клетчатка препятствует их усвоению, но наиболее сомнительно совместное их потребление с клетчаткой водорастворимой, особенно пектинами. Более подробно вопрос взаимоотношения клетчатки еще с одним жирорастворимым витамином – D, мы обсудим в следующей статье.