Лактулоза стимулює всмоктування Са

Лактулоза стимулює всмоктування кальцію у жінок у постменопаузі.

Олен Дж.Х.М., Ван Ден Гювель, Тео Муйхс, Вім Ван Доккум, Гертхен Шафсма 1 TNO

(Нідерландська організація практичних наукових досліджень)

Дослідницький інститут харчових продуктів та харчування, кафедра фізіології, Цейст, Нідерланди. DMV International (Міжнародна молочна компанія) Вегель, Нідерланди.

Дослідження на тваринах показали, що всмоктування кальцію зростає при вживанні лактулози, синтетичного дисахариду.

Тому  вплив  лактулози на всмоктування кальцію вимірювався у жінок у постменопаузі, які можуть отримати користь від посилення ефекту лактулози на всмоктування кальцію. Дванадцять жінок у постменопаузі приймали по 5 або 10 г лактулози або еталонної речовини в 100 мл. води за сніданком упродовж 9 днів. Було пройдено три курси лікування за рандомізованим, двічі  сліпим, перехресним графіком, відокремленим 19-денним періодом виведення. На 8-й день кожного періоду лікування  44 Са розчинений в апельсиновому соку випивався відразу ж після розчину з досліджуваною речовиною перед звичайним сніданком з 162 мг. кальцію у капсулі. Через півгодини,  48 Са було введено внутрішньовенно. Грунтуючись на ізотопному коефіцієнті, вимірюваному в сечі, взятій до і після 36 годин після застосування ізотопу, було вираховано справжнє фракційне всмоктування кальцію. Вбирання кальцію під час лікування еталонною речовиною, 5 г. і 10 г. лактулози було (середнє СВ (середнє відхилення) 27.77.7, 30.07.6 і 32.27.0 відповідно. Значну різницю у вбиранні кальцію було помічено між найбільною дозою лактулози і еталонним лікуванням ( p < 0.01). Важливу лінійну тенденцію було помічено між дозою лактулози та її позитивним впливом на всмоктування кальцію. Отоже, в жінок в постменопаузі 9-денне вживання лактулози збільшує всмоктування кальцію залежно від дозування.Обґрунтованим буде подальше вивчення стимуляції лактулозою всмоктування кальцію і чи може вона покращити баланс кальцію та/або послабити процес втрати кісткової маси з віком.  (J Bone Miner Res 1999;14;1211-1216)

Введення.

Лактулоза є синтетичним дисахаридом (4-0- D- галактопіранозіл - D- фруктоза, молекулярна маса 342.3), якого не існує в природі. Її одержують у малій кількості при термообробці молока. У великих обсягах лактулозу можна виробляти з лактози за допомогою лужної ізомеризації, при якій галактоза зв'язується з фруктозою як 14 глікозид. Вона не перетравлюється в шлунку/тонкому кишечнику, а ферментується в товстому кишечнику рідною мікрофлорою. Завдяки ферментації, як одному з факторів, утворюються коротколанцюжкові жирні кислоти і рівень  PH  знижується. 

Дослідження на тваринах показали, що вбирання кальцію ( Ca ) збільшується лактулозою, яка виявилася більш ефективною ніж лактоза та пектин.  Крім можливого впливу лактулози на вбирання мінералів у тонкому кишечнику завдяки покращеній розчинності Са, шлях вбирання в товстому кишечнику також цікавий. Бродіння неперетравлених харчових компонентів і, отже, нижчий рівень  PH  (через утворення коротколанцюжкових жирних кислот за допомогою мікрофлори) може мати позитивний вплив на вбирання Са з дистального кишечника. 

Збільшення поглинання Са може бути особливо цікавим для жінок у постменопаузі.

Зворотний вплив віку на всмоктування Са було зіставлено зі зниженням рівня 1.25-дигідроксивітаміну  D (8)  у сироватці крові, і таким чином зменшується активний компонент всмоктування. Через прийом неперетравлюваних інгредієнтів таких як лактулоза, рівень пасивного вбирання Са в тонкому або товстому кишечнику може бути збільшений і ефективність вбирання Са в пізньому віці відновлюється.

Через відсутність результатів дослідження на людях впливу лактулози на всмоктування Са було проведено вивчення на групі людей (жінок у постменопаузі), яким може принести користь можливе посилення лактулози на всмоктування Са. Першочерговою метою цього вивчення було дослідити у здорових жінок у постменопаузі можливий позитивний вплив вживання лактулоз на справжнє фракційне вбирання Са.

Таблиця 1. Склад досліджуваних речовин.

Вторинною метою було порівняння впливу прийняття 5 р. проти 10 р. лактулози на справжнє вбирання Са.

Матеріали та методи

Піддослідні були набрані з команди добровольців  TNO  дослідницького інституту харчових продуктів та харчування та через оголошення у місцевій газеті.

Було відібрано 12 жінок, які були у постменопаузі щонайменше 5 років, на основі високого рівня фолікулостимулюючого гормону (ФСГ) та низького рівня естрадіолу (Е 2 ).

Спочатку дослідження їх вік коливався між 56 та 64 роками (середній вік 60.5 років), а показник маси тіла коливався між 20.7 та 27.8 (середній показник 25.0). У одинадцяти піддослідних значення Е2 були  <20 пкг/мл. Рівні Е 2   і ФСГ у 7 піддослідної були 60 пкг/мл та 51 МО/Л відповідно. Значення ФСГ всіх піддослідних коливалися між 51 та 121 МО/Л (середнє 89.6 МО/Л). Всі піддослідні отримали медичний висновок про загальний стан здоров'я від штатного лікаря і дали усвідомлену згоду на участь у дослідженні після того, як їм пояснили всю процедуру дослідження. Протокол дослідження схвалено зовнішнім комітетом медичної етики при  TNO .

План дослідження та проведення дослідження

Дослідження було проведено відповідно до виправленої Гельсінської Декларації (Сомерсет Вест, ПАР, 1996) та приписів  ICH  (Міжнародна конференція з гармонізації) для правильної клінічної практики ( ICH  предмет обговорення Е6, прийнятий 01-05-1996 і наведений у виконання 17). Піддослідні були проінформовані про прийняття досліджуваної речовини за сніданком протягом 9 днів понад звичайний прийом їжі.

Досліджувані речовини складалися з 5 або 10 г порошку лактулози ( Solvay Pharmaceuticals GmbH ,  Hannover ,  Germany ) або плацебо, розчиненого в 100 мл води з бензойною кислотою. Точний склад наведено у таблиці 1.

Аспартам було обрано як плацебо; не передбачалося що він повинен заважати вбирання Са завдяки малій кількості по відношенню до лактулози і Са і тому що аспартам повністю перетравлюється в шлунку/тонкому кишечнику, таким чином в товстій кишці він повністю відсутній щоб не вступати у взаємодію з Са. Хінолін жовтий був доданий щоб три розчини набули однакового кольору. Бензойна кислота була додана як запобіжний засіб. Сенсорна панель не відобразила різниці в гіркоті чи кислості різних досліджуваних речовин. Розчин з 5 г лактулози вважався найбільш солодким розчином, за ним слідує плацебо і розчин з 10 г лактулози.

Протягом перших 7 днів кожного періоду лікування піддослідні приймали досліджувані речовини доставлені додому. В останні 2 дні піддослідних помістили в метаболічне відділення інституту і були проведені аналізи на вбирання Са.

На 8 день після 12-ти годинного нічного голодування випивали апельсиновий сік з  44 Са відразу після досліджуваної речовини перед початком звичайного сніданку з 162 мг. Са в капсулі за вимірами атомно-абсорбційної спектрометрії. Після півгодини перорального прийняття  44 Са,  48 Са вводився внутрішньовенно. До і після болюсного вливання вимірювався тиск і частота пульсу для безпеки. Середня кількість ізотопів, отримана кожним способом, яка була підрахована за допомогою зважування ампул або шприців до і після прийняття, становила 13,9 мг. (В діапазоні 13.2 -15.1 мг.)  44 Са і 1, 15 мг. (В діапазоні 1,10 -1,17 мг.)  48 Са. З співвідношення показань вимірів  44 Са/ 43 Са і  48 Са/ 43 Са сечі, взятої перед вживанням дози, було вираховано фракційне всмоктування Са відповідно до формули зазначеної Ван Доккум.

Приготування стійких розчинів ізотопів

Стійкі ізотопи були отримані з  NEDRAY  (Буншотен, Нідерланди) у формі карбонату Са. Зміст різних ізотопів Са відповідно до аналізу по спектрометрії індуктивно пов'язаної плазмової маси ( ICP - MS ) було: 3,39%  40 Са , 0,03%  43  Са  , 95%  44 Са, 4,8 40 Са, 0,09 %  42 Са ,  0,02%  43 Са  ,  0,24 %  44 Са, <0,01%  46 Са , 90,69%  48 Са  для Са збагаченого  48 Са. Карбонат  44 Са був перетворений на хлоридну сіль, розведену деіонізованою водою, підігнаною під рівень  PH  5. Таку ж процедуру провели для карбонату  48 Са, тільки замість деіонізованої води використовувався сольовий розчин. Після фільтрації розчин був розподілений на 10-мл. ампули для ін'єкцій та стерилізувався 25 хвилин.

Аналіз стійких ізотопів

Хоча аналіз  ICMP - MS  має кілька переваг перед іншими методами, він іноді страждає від молекулярної інтерференції з різних джерел. Найбільш явними є ізобарні інтерференції при низьких масах, особливо  40  Ar  з плазми з  40 Са. Тому відношення ізотопів Са   44 Са/ 43 Са і  48 Са/ 43 Са в сечі вимірювалися по  ICMP - MS  після випадання в осад протеїну в 3,5% трихлороцтової кислоти, випадання в осад Са в насиченому оксалаті амонію і розчинення оксалату Са2  М2.

Концентрація Са в розчині  HCL  вимірювалася спектрометрією атомного всмоктування і, якщо потрібно, розведена до норми 10  g /мл Са. Локальні проби сечі та 36 ч. проби сечі, взяті до та після введення ізотопів, тієї самої піддослідної були проаналізовані за 1 день разом з порожніми та стандартними 10  g /мл Са. Усі значення були узгоджені з незначними відхиленнями від стандартних розчинів Са із прийнятими природними відносинами. Усі проби вимірювалися двічі.

Статистика

Відмінності у вбиранні Са серед курсів лікування перевірялися аналізом коливань у вигляді латинського квадрата. Також перевірялася наявність лінійних та квадратних тенденцій. 

Якщо аналіз коливань вказував на результат лікування (  p <0,05), контрольне лікування та лікування лактулозою порівнювалися по  t -тесту Стьюдента. Регресивні аналізи використовувалися з метою оцінки близькості серед змінних.

Результати

Усі піддослідні пройшли дослідження. Грунтуючись на кількості повернутих ампул без досліджуваної речовини та перевірки відповідності за допомогою опитування, відповідність виявилася дуже гарною. Ніхто з піддослідних ніколи не забував випити апельсиновий сік із досліджуваною речовиною.

Не було помічено жодних суттєвих скарг на роботу шлунково-кишкового тракту. Під час лікування 10 р. лактулози було відзначено два випадки збільшення метеоризму та один випадок запору. Під час лікування 5 р. лактулози було виявлено один випадок метеоризму або діареї. Таких скарг не виникало під час контрольного лікування.

Через те, що основна проба сечі піддослідної 6, взята на 8 день була занадто малою,  ICP - MS  аналіз цієї сечі не проводився двічі. Аналіз інших проб сечі дублювався. Коефіцієнт варіації (КВ) відносини між дубльованими пробами для   44 Са/ 43 Са був 0,26%, а КВ відношення для    48 Са/ 43 Са був 0,33%.

Середнє базове відношення  44 Са/ 43 Са ( n  = 36) було 15,449 (КВ 0,37%) а відношення  48 Са/ 43 Са було 1,393 (КВ 0,74%). Таблиця 2 показує середній відсоток збагачення співвідношень  44 Са/ 43 Са та  48 Са/ 43 Са однією курс лікування.

Всмоктування кальцію під час лікування еталонною речовиною, 5г. та 10 г. лактулози (середнє  CO ) 27.77.7, 30.0 7.6 та 32.2. 7.0 відповідно. Рисунок 2 окремі зміни у вбиранні Са (стандартна помилка розбіжності 1.3). Всмоктування Са було значно вищим під час прийняття 10 г лактулози на день, ніж під час лікування плацебо ( p  < 0.01). Значна лінійна тенденція була виявлена ​​між дозою лактулози та її позитивним впливом на вбирання Са ( p  <0.01).

Значне співвідношення було виявлено між вбиранням Са та загальною кількістю Са, що виділяється з 36 ч. сечею (  y  = 5.8 x  + 51.6;  r  = 0.51  p  < 0.01). Загальне виділення Са з 36 ч. сечею не відрізнялося значно між курсами лікування (Див. Таб. 2; р = 0,69).

Обговорення

Вимірювання фракційного вбирання Са із зібраної 24 ч. сечі після перорального та внутрішньовенного введення двох різних ізотопів Са виявилося точним та надійним методом. У цьому дослідженні цей метод використовувався вивчення впливу лактулозы на вбирання Са. Однак, оскільки лактулоза та інші неперетравлювані вуглеводи навряд чи вбираються в тонкому кишечнику, а ферментуються в термінальній здухвинній кишці і в товстому кишечнику, і так як кислотна ферментація в товстому кишечнику може поліпшити всмоктування Са в цьому місці , збір сечі був подовжений.

До цього моменту вплив лактулози на всмоктування Са вивчався тільки в дослідах на щурах, в яких було виявлено позитивний вплив лактулози на всмоктування Са. Позитивний вплив лактулоз на всмоктування Са є неспецифічним і загальним для інших неперетравлюваних вуглеводів, принаймні, для щурів.

У нашому дослідженні вплив 5г. або 10 г лактулози на всмоктування Са порівнювалося з лікуванням плацебо у 12 жінок у постменопаузі, які не відчували ворожих побічних ефектів лактулози. Коли використовується техніка подвійних стійких ізотопів для вимірювання всмоктування Са, є 10% розбіжність в якомусь даному значенні всмоктування в кожній окремій піддослідній, з яких приблизно дві третини представляють дійсну біологічну розбіжність у вбиранні.  (14)  Незважаючи на таку біологічну розбіжність, як показано на рис.2, загальним ефектом лактулози було значне збільшення всмоктування Са.

Було виявлено значне лінійне збільшення у вбиранні Са з найвищою дозою лактулози. У щурів вплив лактулози далі збільшувався за подальшого збільшення дієтичної концентрації з 10% до 15%. Можливе зниження транспортування вітамін- D  -залежного активного Са може контрабалансувати лактулозоіндуковане збільшення в пасивному вбиранні Са. У щурів 15% дієтична лактулоза також могла б вороже вплинути на шлунково-кишкову функцію та бути причиною діареї.

Таблиця 2. Збагачення вбирання співвідношень  44 Са/ 43 Са ,  48 Са/ 43 Са і Са курс лікування (середнє  C В (середнє відхилення)

Було виявлено позитивний гострий вплив лактулози на всмоктування Са у щурів. Цей вплив втрачався через кілька днів адаптації до 5% лактулози. Інші групи виявили, що 10% лактулоз збільшили всмоктування Са, навіть після 3 тижнів звикання. Виявлено значний позитивний вплив 10 г лактулози та незначний позитивний вплив 5 г лактулози на всмоктування Са після 1 тижня звикання. Цей 1 тиждень можливо трохи зменшив позитивний вплив у всмоктуванні Са при 5 г лактулози.

Існують два механізми всмоктування Са: “активне” трансклітинне всмоктування (в основному в дванадцятипалій кишці та сильно регульоване вітаміном  D ) та “пасивне” параклітинне транспортування через тонкий і товстий кишечник. Висувалася кілька теорій пояснення стимулюючого впливу на вбирання Са. Ці теорії відносяться до транс- та/або параклітинного всмоктування Са в тонкому/товстому кишечнику. Спостереження про те, що вплив лактулози і кальцитріолу є допоміжними, вказують, що лактулоза стимулює швидше пасивний, ніж вітамін- D -залежний, активний компонент вбирання Са. Деміне і Ремезі також  приписували збільшення вбирання Са після дієти багатої на клітковину з неперетравлюваних вуглеводів до пасивного процесу.

Трансклітинне транспортування Са може стимулюватися коротколанцюжними жирними кислотами. У людей збільшене продукування коротколанцюгових жирних кислот (КЦЖК) у сироватці крові та збільшена концентрація сироваткового ацетату була виявлена ​​після прийняття лактулози. Прямий вплив можливо включає дифузію протонованих КЦЖК через апікальну мембрану. У клітині протонована молекула КЦЖК розпадається, залишаючи після себе збільшене внутрішньоклітинне Н + , яке виділяється з клітини в обмін на Са2 +  з дистальної товстої кишки. Поза клітиною Н +  з'являється для протонації КЦЖК для дифузії у клітину. Цей стимулюючий ефект КЦЖК, здається, відбувається у дистальної але не проксимальної товстої кишці. Чи включає цей процес пасивне чи активне транспортування – це питання потребує вивчення.

Параклітинне всмоктування Са може стимулюватися зниженням  PH . Лактулоза спричинила зниження ідеального РН (з 7,5 до 7,0), яке було обернено пропорційно до явного вбирання мінералів. У щурів, яким давали неперетравлювані олігосахариди, це зниження було пов'язане зі збільшеною кількістю розчинного Са в сироватці крові. Збільшена розчинність може спричинити збільшене параклеточное транспортування Са в дистальній частині тонкого кишечника і початку товстого кишечника.

Інший гіпотезою механізму, яким осмотично активна сахароза в тонкому кишечнику стимулює параклеточное всмоктування Са, є збільшена кількість рідини в люмен для підтримки ізотонності. Ця допоміжна рідина може збільшити здутість і проникність міжклітинних сполук між ентероцитами, таким чином збільшуючи пасивне параклеточне всмоктування Са та інших елементів тонкого кишечнику. Збільшення всмоктування Са було б дуже цікавим для жінок у постменопаузі, тому що ефективність всмоктування залежить як від віку, так і від втрати естрогену в менопаузі. Два впливи вік і втрата естрогену спричиняють 20-25% погіршення у показниках поглинання для жінок віком від 40 до 60 років. Дане дослідження вказує, що це зниження може бути повністю контрасбалансованим прийняттям 10 г/день лактулози, яке, як виявилося, збільшує на 16% всмоктування Са. Так як збільшення всмоктування Са не мало відношення до збільшення виділення Са з сечею, лактулоза також може збільшити засвоєння Са в кістках і/або затримувати ресорбцію кісток. Позитивний вплив неперетравлюваних вуглеводів на мінералізацію кісток було виявлено також у щурів. Згідно з Нордіном, одним із факторів остеопорзу є негативний баланс Са, причиною якого є погане всмоктування кальцію та/або високе неодмінне виділення кальцію з сечею. У 41 дослідженні жінок на постменопаузі, які приймали естроген, баланс кальцію становив середньому 43 мг./день. 

Збільшення кальцію в сечі в менопаузі оцінюється в 20-40 мг/день, який відповідає втрати кісткової маси після менопаузи (40мг/день становить 1% кісткового мінералу на рік). Баланс кальцію може бути збільшений більш високим прийомом кальцію або шляхом збільшення біоприсутності кальцію. З прийомом 1000 мг/день Са, 10 Г. лактулози могли б збільшити кількість біоприсутності кальцію на 50 мг/день, кількість достатня для суттєвого зниження негативного балансу Са у жінок у постменопаузі. Тому здається, що прийом лактулози міг би допомогти зменшити негативний баланс Са і, таким чином, розвиток остеопорозу.

На закінчення слід зазначити, що лактулоза збільшує всмоктування Са у жінок у постменопаузі, без збільшення виділення Са із сечею. Позитивний вплив на всмоктування Са значно пов'язане з дозою лактулози. Потрібне подальше вивчення для дослідження того, як лактулоза стимулює всмоктування Са та чи можливо покращити баланс Са у людях та/або зменшити втрату кісткової маси з віком.

Дослідження на тваринах показали, що всмоктування кальцію зростає при вживанні лактулози, синтетичного дисахариду.