Влияние микроорганизмов на всасываемость витаминов

Купить препарат ЭМ-КУРУНГА >>

Микрофлора желудочно-кишечного тракта
и проблемы современного питания

Сергей Панюшин

Введение

Вопросы биоэтики постоянно и с разных точек зрения обсуждаются на страницах научных, специальных и популярных изданий. Высказываются порой диаметрально противоположные мнения о значении и месте новых междисциплинарных научно-прикладных направлений — биотехнологии, космецевтики, фармаконутрициологии (науки о БАД к пище). Развитие этих направлений происходит буквально на наших глазах, и следует признать, что во многих аспектах это развитие должно быть согласовано с уровнем современных знаний о роли микробиоценоза различных отделов (желудочно-кишечного тракта (жкт), кожи, волос, полости рта и др.) в обеспечении общего физиологического статуса организма человека.

Адекватное питание и типы нутриентов

Согласно теории адекватного питания ^[8], полноценное обеспечение всех жизненных функций организма осуществляется не только за счет поступления с пищей нутриентов — пластического, энергетического материала, но и регуляторных веществ, выполняющих роль посредников сигнальных, адаптационных взаимодействий организма с окружающей средой.

Согласно этой теории, существует два типа нутриентов. Одни из них (первичные нутриенты) поступают из окружающей среды в составе пищи, тогда как другие (вторичные нутриенты) образуются в организме из предшественников под действием пищеварительных ферментов и других видов биотрансформации и биосинтеза (например, при участии нормофлоры ЖКТ). Питание вторичными нутриентами преобладает у животных с симбионтным питанием, например у жвачных. Однако даже у человека образование и использование вторичных нутриентов играет существенную роль. В частности, у человека нормофлора ЖКТ продуцирует многие витамины, аминокислоты, в т. ч. незаменимые.

Помимо того, по количеству, необходимому для оптимальной жизнедеятельности организма, нутриенты можно подразделить на макронутриенты (углеводы, жиры, белки, макроэлементы и др.), микронутриенты (витамины и витаминоподобные соединения, алкалоиды, гликозиды, терпеноиды, микроэлементы и др.), нанонутриенты (наноэлементы — германий, ванадий и др.).

Источники микронутриентов

Известно, что человеческий организм не способен самостоятельно синтезировать и запасать впрок некоторые необходимые для собственной жизнедеятельности соединения (витамины, некоторые органические кислоты, аминокислоты и др.), поэтому человек находится в большой зависимости от поступления этих биологически активных веществ из окружающей среды.

Однако пищевой рацион является не единственным источником витаминов. Важнейшим поставщиком витаминов и некоторых других микронутриентов (по количеству, биодоступности и, следовательно, очередности усвоения) следует считать метаболитный комплекс, образуемый эндогенной нормофлорой ЖКТ. Витаминпродуцирующая функция флоры ЖКТ играет существенную роль в общем балансе витаминов в организмах различных видов животных и способна при благоприятных условиях в значительной мере компенсировать определенные типы витаминных дефицитов. Одним из подтверждений включения синтезированных нормофлорой витаминов в метаболизм макроорганизма служит тот факт, что экскреция с мочой витаминов (и их метаболитов) может в несколько раз превышать уровень потребления этих витаминов с рационом питания ^[3].

Таким образом, по происхождению витамины можно подразделить на соединения, поступившие из внешней среды (перорально, парентерально и др.) — экзовитамины, и на образующиеся в ЖКТ с участием микрофлоры — эндовитамины. В последнем случае, эндовитамины — это естественные продукты жизнедеятельности ассоциации микроорганизмов, которая в норме существует в организме человека. Синтез вторичных нутриентов микрофлорой (как и многие другие ее биологические эффекты) представляет собой сложный каскадный биохимический процесс, который реализуется путем кооперативных взаимодействий нескольких видов микроорганизмов. В некоторых случаях, по-видимому, может иметь место последовательное действие ферментов пищеварительных секретов макроорганизма и ферментных систем микроорганизмов.

Включение витаминов, синтезированных кишечной микрофлорой, в метаболизм макроорганизма, происходит не только благодаря выделению витаминов, продуцированных микрофлорой, в полость кишечника, но и вследствие их высвобождения под воздействием эндо - и экзоферментов из клеток микроорганизмов, завершивших свой жизненный цикл. При этом усвоение витаминов происходит не только в тонком, но и в толстом кишечнике, где особенно значительно присутствие нормофлоры. В норме процессы размножения, жизнедеятельности и отмирания микроорганизмов нормофлоры ЖКТ носят непрерывный (ритмический по интенсивности) характер, т. е. этот источник витаминов и других микронутриентов можно считать самовозобновляемым.

Витамины выполняют важнейшую роль в жизнедеятельности человека. Они являются обязательными компонентами многих ключевых ферментных комплексов антиоксидантных систем, а также структурными предшественниками некоторых гормонов макроорганизма (витамин D3). В связи с этим очевидна непосредственная взаимосвязь состояния антиоксидантной, ферментативной и гормональной систем человека с жизнедеятельностью микрофлоры.

Биосинтез и биотрансформация

Многочисленные исследования и публикации [3, 5, 6, 9] доказывают, что симбиотическая микрофлора ЖКТ при нормальных условиях (отсутствие дисбактериоза, адекватное питание) способна в существенной мере обеспечить потребности макроорганизма в большинстве известных витаминов — B1, B2, B3, B4, B5, B6, B9, B12, H, K и др. (кофакторы ферментных систем), а также способна оказывать регуляторное влияние на усвоение этих и других витаминов и витаминоподобных веществ — витамины A, C, E, P, D, F (участники антиоксидантных и гормональных систем).

Например, при дисбактериозе ЖКТ, когда нарушено (извращено) нормальное функционирование микрофлоры, полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) пищи (линолевая, линоленовая кислоты) могут трансформироваться в насыщенные жирные кислоты (стеариновая кислота) ^[3]. В этом случае можно предположить, что аналогичные процессы могут быть причиной или сопутствующим фактором дисбаланса липидного обмена организма в целом и кожи, в частности. Поэтому при дисбактериозе употребление ПНЖК (в виде БАД к пище или других источников) становится малоэффективным, если не сказать — неоправданным. Установлено, что у больных хроническим гастритом, энтероколитом, колитом в кишечнике присутствуют штаммы бактерий, разрушающие витамин С. Также следует учитывать, что многие витамины и другие микронутриенты пищевого рациона при некоторых формах дисбактериозов могут, в первую очередь, обеспечивать потребности не макроорганизма, а посторонней (в том числе патогенной) микрофлоры ЖКТ, т. е. витамины в этом случае могут не только не усваиваться, но даже способствовать развитию дисбиотических расстройств.

Ключевым аспектом для осознания роли микробиоценоза в обеспечении витаминного баланса макроорганизма может являться небезосновательное предположение о подавляющем влиянии продолжительных массированных курсов экзогенных витаминных комплексов на витаминсинтезирующую активность нормофлоры. Это предположение основано на экспериментальных данных и на учете закона угнетающего (тормозящего) действия метаболитов (конечных продуктов реакции, обмена) на течение реакций биосинтеза. Следует привести наглядный пример. В ходе клинических исследований установлено, что при массированных нагрузках витамина B1 в моче человека появляется токсопиримидин, образующийся из тиамина под действием некоторых бактерий кишечника. Это вещество является антагонистом витамина B6 и вызывает явления его недостаточности, сопровождающиеся снижением активности пиридоксалевых ферментов и уменьшением количества пиридоксальфосфата в тканях ^[3].

По-видимому, высокие концентрации веществ (в т.ч. витаминов в синтетических поливитаминных препаратах), которые являются аналогами метаболитов нормофлоры, могут участвовать не только в конкуренции за места биохимических взаимодействий, но и косвенно способствовать снижению функциональной активности естественной ассоциации микроорганизмов ЖКТ. И если антибиотические средства подавляют непосредственно жизнедеятельность (жизнеспособность) микроорганизмов, то метаболиты и их аналоги могут снижать активность тех систем микроорганизов, которые ответственны за синтез этих соединений.

Большой интерес представляет тот факт, что восстановление витаминпродуцирующей активности нормофлоры происходит не сразу, а в течение 1–3 недель (скрытая индуктивная фаза) ^[3]. Этот феномен происходит под влиянием благоприятных для нормофлоры алиментарных факторов, корректирующих рацион — снижение повышенного содержания белков животного происхождения, увеличение содержания углеводов (олигосахаридов), исключение однообразной термически обработанной пищи, антибиотиков и продуктов с высокой концентрацией консервантов и др. Обратный процесс (снижение витаминпродуцирующей активности микрофлоры) при переходе на неблагоприятный в отношении нормофлоры рацион также происходит постепенно в течение аналогичного периода. Эти данные позволяют положительно оценить рациональные диеты с использованием продуктов функционального питания и даже религиозные посты не только с точки зрения выполнения ими их главных предназначений, но и как активные методы восстановления и поддержания самой нормофлоры ЖКТ и ее функциональной активности. Но следует помнить, что соблюдение поста или строгой диеты для человека с выраженными проблемами дисбактериоза может привести к отрицательным последствиям и требует обязательных консультаций у врача.

Аналогичная зависимость активности усвоения и физиологического воздействия от дозы установлена для микроэлементов (без подтверждения связи с микробиоценозом). Сначала увеличение дозы до определенного значения вызывает усиление эффекта, дальнейшее повышение дозы формирует плато активности, т. е. увеличение эффекта больше не отмечается, и при последующем повышении дозы возникает обратный эффект ^[2].

Становится очевидным заключение, что собственный метаболизм человека как «лидирующего» организма симбиоза «человек-нормофлора ЖКТ» может страдать как из-за отсутствия некоторых вырабатываемых и перерабатываемых симбионтами веществ, так и вследствие нарушения регуляторных взаимодействий между организмом человека и его нормофлорой.

Гиповитаминозы и дисбактериозы

Обеспечение организма витаминами и другими микронутриентами — это сложно контролируемый и сложно регулируемый, многостадийный процесс, в котором задействованы факторы питания, системы нормофлоры и самого макроорганизма. Поэтому не удивительно, что рекомендуемые суточные дозы потребления для одних и тех же витаминов в разных странах, в комментариях разных авторов, сильно отличаются и имеют тенденцию к постоянному пересмотру в сторону повышения. В связи с этим заслуживает пристального внимания и детального изучения тот факт, что существует достаточно заметная корреляция между процентом выявляемости дисбактериозов (различных видов) у населения и процентом существующих дефицитов микронутриентов. Так, по эпидемиологической оценке распространенности дисбактериозов ЖКТ среди населения разные авторы определяют, что этот показатель соответствует уровню 70–90% ^{[1, 5, 6]}.

Однако не всегда существует очевидная зависимость между степенью нарушения микробиоценоза и клиническими проявлениями дисбактериоза, что свидетельствует об огромном количестве латентных форм дисбактериозов.

С другой стороны, исследования витаминной и минеральной обеспеченности населения говорят об аналогичных масштабах распространения скрытых форм макро- и микроэлементной и витаминной недостаточности ^[7]. При этом витаминный дефицит носит характер сочетанной недостаточности, т. е. является полигиповитаминозом. Результаты этих исследований выявляют сопоставимые с количеством дисбактериозов цифры постоянно существующих (всесезонно) микронутриентных дефицитов (40–90% по разным витаминам), во всех регионах и у всех групп населения.

Обобщая вышесказанное, можно сформулировать следующее — хотя сам организм человека не в состоянии обеспечить себя витаминами и рядом других микронутриентов, однако при адекватном питании и соблюдении условий полноценного существования и жизнедеятельности естественной микрофлоры ЖКТ баланс микронутриентов будет соответствовать нормальным физиологическим потребностям. В то же время дополнительные источники витаминов в рационе (БАД к пище, специальные диеты) необходимы человеку в связи с гиповитаминозами на фоне дисбактериозов (вследствие антибиотикотерапии, болезней и других причин), при неадекватном питании, а также при повышенной физиологической потребности (беременность, кормление грудью, интенсивный рост, высокая физическая, умственная, психоэмоциональная нагрузки).

Этика симбиоза

Симбиотические отношения макроорганизма человека и ассоциации микроорганизмов нормофлоры человека являются жизненно важными, взаимовыгодными и взаимнообязательными. Не только нормофлора по роду своего назначения участвует в защите человека от патогенных микроорганизмов и других вредных факторов, но и человек, в свою очередь, ответственен за обеспечение нормальных условий существования и функционирования собственной микрофлоры (аутофлоры) и, следовательно, ответственен за состояние внутренней экологии и связанную с этим обеспеченность необходимыми и важнейшими компонентами питания, такими, как витамины и другие микронутриенты.

После необходимого курса антибактериальной терапии, направленной на ликвидацию патогенной и условно-патогенной флоры, а также после любой процедуры, вызывающей развитие дисбактериоза, внимание врача и самого пациента должно быть направлено на нормализацию микроэкологии пищеварительного тракта с учетом восстановления не только количественно-качественных соотношений микробных популяций, но и их биохимических функций. С этой целью можно с успехом использовать не только лекарственные препараты, но и продукты функционального питания, БАД к пище, предназначенные для коррекции микробиоценоза и деятельности ЖКТ, а также уделять особое внимание структуре и режиму питания ^[9].

Усвоение нутриентов

Не менее актуальными аспектами в решении задач макро- и микронутриентных дефицитов являются вопросы обеспечения полноценного функционирования процессов пищеварения — усвоения, трансформации пищевых компонентов и процессов их циркуляции, утилизации и выведения.

Особенности питания на этапе усвоения (биотрансформации) пищи базируются на процессах трех типов (по биологической характеристике): во-первых, на деградации веществ за счет ферментов пищеварительной системы ЖКТ (внеклеточное, внутриклеточное, мембранное пищеварение), во-вторых, на эффектах симбионтов (микроорганизмов нормофлоры ЖКТ), в-третьих, на индуцированном аутолизе, т. е. на воздействии ферментов самого пищевого объекта. Поэтому выпадение хотя бы одного перечисленного типа биотрансформации пищи из процессов пищеварения может приводить к неполноценности усвоения всего пищевого рациона (пищевых продуктов, нутрицевтиков и др.). К сожалению, практически до настоящего момента официальная медицина и диетология акцентируют внимание в основном только на первом типе биотрансформации пищи. Однако проблемы питания человека на современном этапе говорят о необходимости обеспечения баланса активности всех типов биотрансформации пищи.

Регуляторные взаимодействия

Особо следует выделить в роли микробиоценоза ЖКТ следующее — в последние десятилетия накопились серьезные основания для утверждения, что в биоценозах представители различных групп организмов (даже различных царств) взаимодействуют не только с помощью массообмена, но и с помощью химических (биохимических) посредников. Регуляторные взаимодействия организмов, называемые аллелопатией (термин предложил Molisch в 1937 г.), распространены очень широко на всех уровнях эволюционной лестницы, включая микроорганизмы. По утверждению академика А. М. Уголева [8], аллелопатия сводится к способности организмов определенных видов выделять физиологически активные вещества, действующие на организмы других видов. Классическим примером конкурентной аллелопатии может служить образование микроорганизмами антибиотиков и бактериоцинов (специальных белков), а растениями — фитонцидов. С другой стороны, важную роль во взаимоотношениях организмов играют и позитивные кооперативные взаимодействия (мутуалистический симбиоз), примером которых служат взаимодействия высших растений и нитрифицирующих бактерий, грибов и одноклеточных водорослей, а также микроорганизмов нормофлоры ЖКТ человека и самого человека. Поэтому некоторые особенности состояния биоценозов могут быть следствием сигнального биохимического взаимодействия их различных членов — инициирующего стимулирования или инициирующего ингибирования различных процессов. Следовательно, состав и состояние любого биоценоза (в т. ч. на уровнях «микроорганизмы-человек», «растения-человек» и т. д.) зависят не только от прямых трофических взаимодействий, но и от взаимодействий регуляторного, адаптационного характера.

Проблемы современного питания

Следует признать, что свойства пищи, полученной с помощью современных технологий, зачастую не адекватны естественным процессам ассимиляции пищевых веществ человеком (в разной степени, но это касается всех типов биотрансформации пищи). Помимо того, рафинированность и техногенность пищи, а также употребление ее с учетом лишь энергетико-нутриентной стороны питания лишает человека возможности получать с пищей обязательную ее составную часть — естественные экзогенные регуляторные факторы (ЭРФ). Дефицит этих компонентов питания может являться причиной нарушения адаптационных взаимодействий организма с окружающей средой, снижения защитного потенциала и повышения риска развития заболеваний.

Отрицательным явлением современного питания является нарушение традиций питания, исключение из повседневного рациона традиционных (национальных) пищевых продуктов, как правило, домашнего приготовления. Для жителей России это такие продукты, как квашеная капуста, простокваша, квас, моченые яблоки, ягоды и др., которые, по сути, являются функциональным питанием, полученным методом биотехнологии, т. к. в процессе их изготовления участвуют микроорганизмы (лактобактерии, дрожжи и др.). Эти продукты частично ферментированы бактериями, участвующими в квашении, т. е., их компоненты легче усваиваются, что снижает нагрузку на органы пищеварения. Также они способствуют нормализации микробиоценоза ЖКТ (т. е. выполняют роль пробиотиков), являются источниками дополнительных микронутриентов, образованных в процессе квашения. В настоящее время нишу, освободившуюся в рационе в связи с уменьшением доли этих продуктов в структуре питания, активно занимают йогурты, БАД к пище и др.

Решение вопроса полноценного питания осложняется также целым комплексом проблем экологического характера — взаимосвязанности ухудшения состояния экологии внешней среды жизнедеятельности человека и экологии его внутренней среды (токсикации, дисбактериозы и т. д.). Эволюционно сформированные в процессе естественного отбора симбиотические взаимоотношения человека и микроорганизмов в различных экологических нишах (полость рта, кожа, ЖКТ и др.) постоянно подвергаются разрушающему воздействию, особенно под давлением широкомасштабного (и часто необоснованного) применения антибактериальных средств. Дисбаланс эволюционно сложившейся экологической системы организма человека с представителями микромира (бактерии, вирусы) несет для человека тяжелейшие последствия и изменяет состояние и функционирование не только иммунной системы, но всех жизненно важных систем и, в целом, гомеостаза.

Микробиоценоз ЖКТ и кожа

Кожа человека является зеркалом, отражающим состояние внутренних органов, индикатором явных и скрытых внутренних патологий. Проблемные состояния кожи, волос, ногтей возникают также в тех случаях, когда нарушение питания в виде избытка или дефицита определенного нутриента приводит к дисбалансу обменных процессов. Опосредованное влияние на кожу может оказывать целый ряд эндогенных факторов, в т. ч. состояние и функциональная активность органов ЖКТ и микробиоценоза ЖКТ. В связи с этим актуальным и рациональным подходом к решению дерматологических и косметологических задач является системное комплексное использование средств для непосредственного ухода за кожей и специализированных средств для внутреннего применения в виде БАД к пище ^[4].

Значение БАД к пище

Важнейшей приспособительной необходимостью существования человека (на современном этапе) является введение в структуру повседневного (контролируемого) питания не только источников нутриентов (микронутриентов) — БАД-нутрицевтиков, но и источников экзогенных регуляторных факторов в виде БАД-парафармацевтиков и специализированных БАД к пище. Основная роль БАД-парафармацевтиков, как источников адаптогенных факторов, должна (в идеале) заключаться в инициации и поддержании естественных эндогенных компенсаторных процессов организма. При этом БАД-парафармацевтики, регулирующие функциональную активность ЖКТ и микробиоценоз, могут в значительной степени решать вопросы обеспечения организма необходимыми (в т. ч. дефицитными) нутриентами за счет повышения эффективности усвоения пищи (оптимизация первого и второго типа биотрансформации пищи) и оптимизации эндогенного симбиотического синтеза. Поэтому любая программа (в теоретическом и практическом смысле), создаваемая для обеспечения полноценного питания и ликвидации любых макро-микронутриентных дефицитов, должна начинаться с восстановления (поддержания) нормального состояния (функционирования) органов ЖКТ, выделительных органов и микробиоценоза ЖКТ.

Стратегия восполнения дефицитов

Итак, среди причин макро- и микронутриентных дефицитов можно выделить несколько основных факторов и обозначить соответствующие методы их коррекции:

1. Сниженное поступление необходимых нутриентов с пищей:

• восполнение этого вида дефицита возможно путем коррекции рациона питания и обогащения рациона питания с помощью БАД-нутрицевтиков (источников нутриентов);

2. Нарушение усвоения и биотрансформации нутриентов (нарушение всасывания и др.):

• коррекция этого вида дефицита возможна путем восстановления деятельности органов ЖКТ и микробиоценоза ЖКТ.

3. Нарушение эндогенного синтеза нутриентов (витаминов, аминокислот и др.):

• коррекция этого вида дефицита возможна путем восстановления микробиоценоза ЖКТ.

4. Нарушение процесса утилизации и выделения нутриентов (повышенное разрушение и выведение нутриентов из организма):

• коррекция этого вида дефицита возможна путем нормализации деятельности органов, ответственных за процессы выведения, а также путем восстановления естественного микробиоценоза ЖКТ.

5. Повышенная потребность в нутриентах (повышенный расход в связи с интенсивным ростом, физической нагрузкой, беременностью и т. д.):

• коррекция этого вида дефицита возможна путем обогащения рациона питания с использованием БАД-нутрицевтиков.

Заключение

Таким образом, основополагающим (стратегически первоочередным) направлением развития средств и методов фармаконутрициологии с целью обеспечения адекватного питания населения является разработка средств и подбор рациональных схем применения БАД к пище, снижающих токсическую нагруженность органов ЖКТ, способствующих восстановлению, регуляции, коррекции микробиоценоза и деятельности органов ЖКТ в физиологических границах, обеспечивающих профилактику гастроэнтерологических заболеваний. Кроме того, при составлении комплексных схем для восполнения нутриентных дефицитов первоочередность использования должна принадлежать средствам и методам, регулирующим микробиоценоз и функциональное состояние органов ЖКТ, и лишь затем рационально рекомендовать назначение БАД — источников дефицитных нутриентов.

Литература

1. Грачева Н.М., Ющук Н.Д., Чупринина Р.П., Мацулевич Т.В., Пожалостина Л.В. Дисбактериозы кишечника, причины возникновения, диагностика, применение бактерийных биологических препаратов. Пособие для врачей и студентов. М.: 1999.
2. Керимова М.Г. Биологически активные добавки к пище как неотъемлемый элемент оптимального питания. Инф.бюллетень БАД-Бизнес, М.: 2001;12:13-15.
3. Куваева И.Б. Обмен веществ организма и кишечная микрофлора. М.: Медицина; 1976:71-117.
4. Панюшин С.К., Угодчиков Г.А. Биологически активные добавки к пище. Теоретические и прикладные аспекты. М.: РТ-Пресс; 2001.
5. Пинегин Б.В., Мальцев В.Н., Коршунов В.М. Дисбактериозы кишечника. М.: Медицина; 1984.
6. Соколова К.Я., Соловьева И.В. Дисбактериозы: теория и практика (под ред. Княжева В.А.). Н.Новгород:НГТУ; 1999.
7. Спиричев В.Б. Где наши витамины? М.: БАД-Бизнес;2001;2:5-11.
8. Уголев А.М. Теория адекватного питания и трофология. Л:Наука;1991.
9. Шендеров Б.А. Медицинская микробная экология и функциональное питание. М.: 1998; т.I, т.II.

© Альманах "Косметика и Медицина"