Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности физиологических механизмов обмена сахарозы в условиях ее избыточного потребления

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Особенности физиологических механизмов обмена сахарозы в условиях ее избыточного потребления"

На правах рукописи

м

Кайтмесова Светлана Руслановна

ОСОБЕННОСТИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ОБМЕНА САХАРОЗЫ В УСЛОВИЯХ ЕЕ ИЗБЫТОЧНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ

03.03.01-физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

12 ДЕК 2013

Майкоп- 2013

005543949

005543949

Работа выполнена на кафедре физиологии ФГБОУ ВПО «Адыгейский государственный университет»

Научный руководитель: Цикуниб Аминет Джахфаровна

доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты: Трохимчук Людмила Федоровна

доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры анатомии и физиологии детей и подростков ЮФУ

Гончарова Надежда Дмитриевна

доктор биологических наук, профессор кафедры медико-биологических дисциплин ФПБОУ ВПО «Сочинский государственный университет»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кубанский

государственный университет»

Защита диссертации состоится 27 декабря 2013 года в 09.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.001.07 при Адыгейском государственном университете по адресу: 385000, Республика Адыгея, г. Майкоп, ул. Пионерская, 260, конференц-зал научной библиотеки АГУ. е-таП:сН55а§и@уап<1ех.ги

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Адыгейского государственного университета, с авторефератом на сайте ВАК http://www.vak.ed.eov.ru. и на сайте Адыгейского государственного университета www.adygnet.ru.

Автореферат разослан » «. 2013.

Ученый секретарь

диссертационного совета (^Ж^^^-У ^

кандидат биологических наук, доценсс^^' о H.H. Хасанова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Питание является одним из постоянно действующих факторов среды обитания и важнейших элементов адаптации организма к внешним условиям (А.К.Батурин, 2009; В.А.Тутельян, 2009, 2010). «Основами государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года», утвержденными распоряжением Правительства Российской Федерации от 25 октября 2010 г. № 1873-р, предусмотрен комплекс мероприятий, направленных на создание условий, обеспечивающих удовлетворение потребностей различных групп населения в оптимальном, здоровом питании с учетом их традиций, привычек и экономического положения, а также профилактику заболеваний, обусловленных неполноценным и несбаланси-рованным питанием.

Основополагающим в формировании здорового питания населения является адекватность сложившейся структуры потребления пищевых продуктов физиологическим потребностям населения в пищевых веществах и энергии (М.М. Гаппаров 2003; А.Н. Мартинчик и др., 2005 г.). Однако структура и качество питания современного человека изменились таким образом, что проблемой становится избыточное потребление малоценной пищи с низким уровнем содержания эссенциальных макро- и микронутриентов, но высоким содержанием насыщенных жиров и быстро усваиваемых углеводов, особенно сахарозы (А.В. Истомин, 2002; В.Г.Кривошапкин и др., 2002; F AO/WHO, 2003; ВОЗ, 2003; А.К. Батурин и др., 2002, 2011; А. Д. Цикуниб, 2013; V. S. Malik et al., 2007; E.de Jong et al., 2011). При этом известно, что для обеспечения здоровья человека одинаково неблагоприятны, как недостаточное, так и избыточное потребление пищевых веществ (А.А. Покровский, 1986; Е. Грейер, 2003; В.А.Тутельян, 2009,2010). Многочисленными исследованиями установлено, что избыточное потребление сахарозы выступает риском развития алиментарного ожирения (Д.Г. Бессесен, 2004; O.K. Нетребенко, 2005; L. Dubois et al., 2007; B.Spring et al., 2008), сахарного диабета (X.X. Шарафетдинов, 2002; S.G.A Gimeno et al., 2003; J.R.Palmer et al., 2008), сердечно-сосудистых заболеваний (Ю.Ю.Даутов в соавт., 2009; D.Kromhout, 2001; R. Serge, 2001; R.K. Johnson, et al., 2009), атеросклероза (D. Kritchevsky, 2001), кариеса y детей (B.K. Леонтьев, 1994; Х.М.Сайфулина, 2001; Н.Н.Кузьмина, 2009; B.A.Burt, et al.2001; S.Mickenautsch, et al., 2007) и др.

Биологические механизмы воздействия избыточного потребления сахарозы большинство исследователей традиционно связывают с ее высоким гликемическим эффектом, меняющем гормональный профиль организма (С.М. Будылина и др., 1979; T.S. Hannon, et al., 2005, M.Walker, 2005; J.R.Palmer, et al., 2008; R.M.Viner et al., 2008; N.A. West, 2011), a данные, рассматривающие сахарозу, не только как быстрый источник глюкозы, а как самостоятельное химическое соединение, способное непосредственно повлиять на метаболические процессы в организме, эффективность процессов пищеварения, отсутствуют. Ряд авторов (Ю.М. Гальперин, 1986; Г.К. Шлыгин, 2001; А.Н.

Мартинчик и др. 2005 г.; Л.Ф. Трохимчук, 2006; Е.С.Северин, 2008) относят исследования функции пищеварительной системы человека к важным проблемам физиологии, биохимии и нутрициологии, так как усвоение пищевых веществ является начальным этапом ассимиляции в организме и адаптации к различным эндогенным факторам, в том числе изменениям структуры и качества питания. Но еще в 60-х годах прошлого века выдвинута идея (A.M. Уголев, 1991; H.H. Иезуитова, 1999), что между различными компонентами пищи существуют взаимодействия, которые не являются простой конкуренцией различных веществ, в том числе за обладание ферментативно-резорбтивной поверхностью тонкой кишки, а представляют собой сложный комплекс полисубстратных процессов. Недостаточно изучены также вопросы, касающиеся влияния избыточного потребления сахарозы на порог вкусовой чувствительности, несмотря на то, что ряд авторов (Н.С.Благовещенская, 1985; С.М. Будылина и др., 2006; М.Н. Смагулов, 2006; М. Behrens, et al., 2004; А. Sclafani, 2006; J.I.Glendinning, 2010) признают, что вкусовая чувствительность является точным и надежным индикатором адекватности физиологических реакций организма на изменения внешней среды. В этой связи, изучение механизмов влияния избыточного содержания сахарозы в рационах питания на вкусовую чувствительность, процессы переваривания и усвоения основных пищевых веществ представляется своевременной и актуальной проблемой.

Обозначенный перечень вопросов послужил основанием для проведения работы, определил ее цели и задачи.

Работа выполнена в рамках аналитической ведомственной целевой программы, проводимой по заданию Минобрнауки РФ в 2012-2014 гг. (ЕЗН, код ГРНТИ 31.27.29, № проекта 4.1884.2011, № гос. контракта 01201276011).

Цель диссертационного исследования: обоснование физиологических механизмов обмена сахарозы в условиях ее избыточного потребления Задачи:

1. Провести физиолого-гигиеническую оценку индивидуального питания различных групп населения и установить уровень потребления сахарозы.

2. Изучить показатели заболеваемости различных возрастных категорий населения отдельными алиментарно-зависимыми заболеваниями, такими как инсулиннезависимый сахарный диабет и ожирение.

3. Выявить механизмы влияния избыточного потребления сахарозы на вкусовую чувствительность к сладкому.

4. Исследовать особенности влияния сахарозы на активность гидролитических ферментов желудочно-кишечного тракта (а-амилазы, пепсина, ренина, панкреатической липазы и сахаразо-изомальтазного комплекса кишечника) и процессы переваривания основных пищевых веществ.

5. Изучить влияние избыточного потребления сахарозы на физиологические показатели и функциональное состояние организма.

Теоретико-методологическая основа исследования.

Исследования опирались на комплекс научных идей, постулатов и фундаментальных положений физиологии, биохимии и токсикологии питания и нутрициологии:

-содержание отдельных нутриентов в пище должно соответствовать физиологическим потребностям конкретного человека в энергии и отдельных пищевых веществах в данный период времени, а также характеру обмена веществ и механизмам пищеварения, выработанным эволюцией (А.А.Покровский, 1986, А.М.Уголев, 1991; Г.К. Шлыгин, 2001; В.А.Тутельян, 2009,2010);

-избыточное потребление отдельных нутриентов может приводить к дезорганизации метаболических процессов в организме и нарушению физиологических функций (М.Н. Шатерников, 1930; А.А. Покровский, 1986; Б.Л Смолянский, 1990; А.Н. Мартинчик и др., 2002; А.К.Батурин, 2003).

Научная новизна исследования. На основании комплекса физиологических, биохимических и гигиенических исследований впервые установлено разнонаправленное эффекторное воздействие сахарозы на ферменты желудочно-кишечного тракта:

-снижает активность а-амилазы и интенсивность переваривания крахмала; -не оказывает достоверного влияния на активность пепсина, но ингибирует ренин, в связи с чем, введение прикорма с сахарозой детям до года может привести к снижению эффективности переваривания и усвоения казеиногена молока;

-активирует панкреатическую липазу, повышающая как скорость образования жировой эмульсии, так и ее устойчивость: т.е. при одновременном содержании в пище нейтрального жира и сахарозы интенсивность переваривания и усвоения жира в кишечнике существенно повышается, что может выступить фактором риска развития ожирения;

-приводит к индукции активности и количества сахаразо-изомальтазного комплекса кишечника, увеличивает скорость расщепления сахарозы, повышает постабсорбтивный гипергликемический эффект, нагрузку на поджелудочную железу и риск нарушения толерантности к глюкозе.

Показано оптимизирующее влияние лимитирования уровня потребления сахара на отдельные физиологические показатели функционального состояния организма: индекс массы тела, адаптационный потенциал, индекс физического состояния, устойчивость к недостатку кислорода, состояние поджелудочной железы.

Научно обоснован и разработан алгоритм оптимизации потребления сахара в виде пошаговой индивидуальной программы.

Положения, выносимые на защиту:

1.Питание различных групп населения, в особенности молодежи, характеризуется существенным превышением физиологических норм и эволюционно сложившихся традиционных уровней потребления сахарозы.

2.Избыточное потребление сахарозы снижает вкусовую чувствительность к сладкому и провоцирует ее избыточное потребление.

3.Сахароза оказывает разнонаправленное эффекторное влияние на активность основных ферментов ЖКТ: ингибирует амилазу, снижая интенсивность переваривания крахмала; не оказывает достоверного влияния на активность пепсина, но ингибирует ренин, снижая эффективность переваривания и усвоения казеиногена молока; активирует липазу, повышая интенсивность переваривания и усвоения жира организмом; приводит к индукции активности и количества сахаразо-изомальтазного комплекса кишечника, повышая гипергликемический эффект сахарозы.

4.Лимитирование уровня потребления сахарозы оказывает оптимизирующее влияние на отдельные физиологические показатели функционального состояния организма, в первую очередь, состояние поджелудочной железы, индекс массы тела, адаптационный потенциал, индекс физического состояния, устойчивость к недостатку кислорода.

Теоретическая значимость. Получены новые научные данные о воздействии сахарозы на кинетику реакций, катализируемых ферментами желудочно-кишечного тракта, такими как а-амилаза, пепсин, ренин, панкреатическая липаза и сахаразо-изомальтазный комплекс. Расширены представления об особенностях и физиолого-биохимических механизмах переваривания основных пищевых веществ (крахмала, белков, нейтрального жира и сахарозы) в условиях избыточного потребления сахарозы и обоснованы механизмы взаимосвязи избыточного потребления сахарозы с динамикой вкусовой чувствительности к сладкому, а также интенсивностью и направленностью метаболических процессов в организме, выступающих фактором риска развития ожирения и инсулиннезависимого сахарного диабета.

Практическая значимость. Сформированный на основе исследований индивидуального питания банк данных по уровню потребления сахарозы разными группами населения может быть использован властными структурами, как часть программы государственного мониторинга питания и здоровья населения для принятия управленческих решений.

Данные о влиянии избыточного потребления сахарозы на эффективность переваривания крахмала и нейтрального жира могут быть использованы в разработке продуктов функционального назначения, диетических (лечебных и профилактических) продуктов, продуктов для питания здоровых и больных людей, а данные об ингибировании ренина сахарозой могут выступить дополнительным аргументом для медиков в пропаганде грудного вскармливания и быть использованы производителями при разработке продуктов детского питания до одного года.

Сравнительные результаты диагностики вкусовой чувствительности, полученные при его первичном проведении и в режиме лонгитюдных исследований, позволяют рекомендовать этот метод для ведения банка данных динамики вкусовой чувствительности на уровне популяции.

Основные научно-методические разработки настоящего диссертационного исследования могут быть использованы в учебном процессе по физиологии и биохимии при подготовке специалистов-биологов.

Биомедицинский и социальный эффект работы обусловлен направленностью на профилактику социально-значимых заболеваний, таких как ожирение и инсулиннезависимый сахарный диабет.

Апробация работы. Результаты исследования доложены и обсуждены на III Всероссийской научно-практической конференции «Функциональное состояние и здоровье человека» (г. Ростов-на-Дону, 2010 г.), III съезде физиологов СНГ «Физиология и здоровье человека» (г. Ялта - Украина 2011 г.), Всероссийском конгрессе диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье» (Москва, 2011), VIII Ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (г. Ростов-на-Дону, 2012 г.).

Внедрение результатов исследования.

Материалы диссертационной работы широко использованы при проведении:

- 1 республиканской школы-семинара «Учимся здоровому питанию» (совместный приказ Министерства образования и науки РА и ФГБОУ ВПО «Адыгейский Государственный Университет» № 225 от 21.03.2012 г);

-практико-обучающего семинара для административных, педагогических и медицинских работников общеобразовательных учреждений, ответственных за организацию школьного питания (Договор на оказание услуг № ШП-1 от 7.11.2012 г.),

-республиканского смотра-конкурса на выявление лидеров в организации школьного питания в Республике Адыгея в 2012 г. (Приказ Министерства образования и науки Республики Адыгея от07.11.2012 года№ 1041).

Рекомендации и практические результаты работы используются в учебно-воспитательном процессе общеобразовательных школ Республики Адыгея (МБОУ «СОШ №1», МБОУ «ООШ №20») в рамках реализаций здоровьесберегающих технологий.

Материалы диссертационного исследования, касающиеся механизмов влияния сахарозы на особенности функционирования пищеварительных ферментов in vitro и вкусовую чувствительность сахарозы, внедрены в учебный процесс Адыгейского государственного университета по дисциплинам «Биохимия с основами биорегуляции», «Анализ пищевых продуктов».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе, 2 статьи в реферируемом журнале перечня ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 148 страницах компьютерного текста, содержит 32 таблицы, иллюстрирована 16 рисунками. Работа состоит из введения, четырех глав собственных исследований, обсуждения полученных результатов, заключения, выводов, библиографического указателя использованной литературы, включающего 135 отечественных и 80 иностранных источников, и 9 приложений.

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

С целью решения поставленных задач проведен комплекс физиологических, биохимических и гигиенических методов исследований. Направление и объем исследований представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Основные направления и количество исследований

Вид исследований, показатели Период наблюдения Количество исследований

Анализ рационов питания: 2011-2013 гг. 307

-детей дошкольного возраста 45

-школьников 133

-студентов 82

-взрослых 30

Определение содержание сахарозы в реконструированных рационах питания адыгов 17

Определение вкусовой чувствительности к сахарозе, в том числе: 2011-2013 гг. 199

-школьники 65

-студенты 104

-взрослые 30

Изучение общей заболеваемости населения 2001-2012 гг.

Определение влияния сахарозы на активность ферментов желудочно-кишечного тракта, в том числе: 2010-2013 гг. 530

-й-амилазы 50

-панкреатической липазы 120

-пепсина 105

-ренина 105

-сахаразо-изомальтазного комплекса 150

Определение времени образования и устойчивости эмульсии 50

Определение влияния сахарозы на показатели функционального состояния систем организма 2013 г 629

Исследования по выявлению уровня потребления сахарозы различными группами населения Республики Адыгея проводились анкетно-опросным методом согласно «Методическим рекомендациям по вопросам изучения фактического питания и состояния здоровья населения в связи с характером питания». Проанализировано 307 суточных рациона питания различных групп населения, в том числе традиционного питания адыгов, по показателям: общие углеводы, сахароза, калорийность, содержание белка, жира, водорастворимых витаминов. Содержание нутриентов в рационах рассчитывали по «Таблицам химического состава и энергетической ценности пищевых продуктов» и оценивали руководствуясь рекомендациями Института питания РАН.

Вкусовую чувствительность к сахарозе определяли органолептическим методом. Установление влияния сахарозы на активность ферментов ЖКТ проводили in vitro с применением комплекса методик, принцип которых, основан или на уменьшении концентрации субстрата под действием фермента, или на увеличении в реакционной смеси продуктов реакции. Активность

амилазы определяли амилокластическим методом. Об активности липазы судили по количеству жирных кислот, образующихся при гидролизе молочного жира за определенный промежуток времени под действием глицеринового экстракта поджелудочной железы. Активность пепсина и ренина оценивали по глубине гидролиза яичного белка и казеина соответственно, под влиянием препаратов ферментов, формоловым титрованием. Об активности сахаразо-изомальтазного комплекса, полученного с применением модели изолированного кишечника цыплят, судили по уровню увеличения концентрации глюкозы в модельных средах. Глюкозу определяли спектрофотометрическим глюкозооксидазным методом с использованием тест - набора «Фотоглюкоза».

В исследованиях по установлению влияния уровня потребления сахарозы на показатели функционального состояния систем организма приняли участие студенты 2-4 курсов Адыгейского государственного университета (п=37), которые были поделены на три группы: экспериментальная группа, находившаяся в течение 21 дня на профилактическом лечении в санатории-профилактории «Здоровье» АГУ и на рационе, лимитированном по сахарозе (ЭГ*СП«3»*ЛСР); контрольная группа 1- на профилактическом лечении в санатории-профилактории «Здоровье» АГУ (КГ1*СП«3»), контрольная группа 2- не посещала санатории-профилакторий «Здоровье» (КГ2). Участие в эксперименте было организованно на добровольной основе. До и после эксперимента, с использованием автоматизированной диагностической системы «АМСАТ-КОВЕРТ», оценивали состояние функциональных систем организма. На основании данных о ЧСС, массы тела, роста и уровня артериального давления (АД) и ее составляющих АДс и АДд в покое рассчитывали индекс физического состояния (ИФС) и адаптационный потенциал системы кровообращения в покое (АП). Для определения способности внутренней среды организма насыщаться кислородом применяли пробу Генче. Всего проведено 629 исследований.

Исследования выполнены на базе лаборатории нутрициологии и экологии НИИ комплексных проблем АГУ.

Статистическая обработка полученных данных и корреляционный анализ производилась с использованием пакета программ «81а11зйса». Достоверность различий полученных результатов устанавливали методом вариационной статистики по Стьюденту.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Мониторинг потребления сахара различными группами населения Республики Адыгея. Анализ официальных статических данных показывает, что в России и его регионах потребление сахара колеблется от 25 до 60 кг на одного человека (в 2008 году этот показатель составил в среднем 40 кг, в 2011 году - 39 кг). Высокие показатели приходятся на Республику Адыгея, которая в рейтинге регионов по потреблению сахара по данным на 2007 и 2008 годы заняла четвертое место: 52 кг/год на каждого человека (включая и детей).

Мониторинг потребления сахара различными группами населения РА показал, что у всех исследованных групп потребление сахара на единицу получаемых калорий превышает физиологически рекомендуемые уровни (таблица 2). Как видно из таблицы, у детей, посещающих ДЦУ, отношение общих углеводов и сахара к калорийности рациона (ЭЦг^.ОУг-Сахг) близко физиологически рекомендуемым: 100: 14,9:2,6 при норме 100:14,5:2,5. На долю сахара приходится 10,4% суточной калорийности, при норме не более 10%, однако, больше трети, а именно 39 % сахара, потребляется дома во время ужина, т.е. на ночь.

Анализ рационов питания детей, не посещающих садик, показал, что структура питания существенно отличается у детей из семей разных по достатку. Рационы детей из обеспеченных семей содержат больше мясных, молочных продуктов, фруктов, но также много сладостей, т.е. формируется «сытный», а зачастую «сладкий» (в понимании большинства родителей это аналогичные понятия) рацион питания, в котором на долю сахара приходится 13,8% суточной калорийности. В рационе детей из малообеспеченных семей содержится больше хлеба и хлебопродуктов, крупяных и макаронных изделий, отмечается частое потребление чая с большим количеством сахара, в итоге на долю сахара приходится 13,5% суточной калорийности. Количество сахара, потребляемое в течение дня по основным приемам пищи (завтрак:обед:ужин), в среднем, распределяется следующим образом: у детей из обеспеченных семей -23%:20%:39%; из малообеспеченных семей -32 %:28%:38%.

В рационе питания школьников младших классов содержание общих углеводов составило 223,2±36,0 г, а суточная калорийность рациона-1739±142, что на 26,8% и 17,2% ниже физиологических норм для данного возраста, но каждые 100 ккалории потребляется 0,8 г сахара больше нормы. Количество сахара, потребляемое на ужин составило 36%.

В питании подростков присутствует больше буфетной продукции, преимущественно сладкой. Энергетическая ценность рационов питания и содержание в нем общих углеводов на 18% и 26% у девочек и 22% и 18% у мальчиков ниже физиологических норм для данного возраста, а содержание сахара, наоборот, в 1,6 раза, как у девочек, так и у мальчиков выше нормы. Количество сахара, потребляемое в течение дня по основным приемам пищи распределяется так: 25%:30%:35%.

Анализ фактического питания старшеклассников показал, что суточная калорийность рационов и содержание общих углеводов у девушек на 32% и 38%, а у юношей - на 22% и 18% каждый ниже физиологических норм для данного возраста, но доля сахара высока: у девушек=100:13,3:4,0 и юношей=100:15,2:4,3 при норме 100 : 14,5 : 2,5, то есть на каждые 100 калорий старшеклассники потребляют в среднем 1,5-1,8 г сахара больше нормы. Количество сахара, потребляемое на ужин, составляет 39%.

Таблица 2а- Уровни потребления сахарозы различными группами населения Республики Адыгея (2010-2012 гг)

Контингент обследованных Содержание в изученных рационах Углеводы, в отношении к энергетической ценности (ЭЦ„т :ОУ, :Сах^

углеводов общих, г в том числе сахарозы, г калорий,ккал рекомендуемое факт

Дети, посещающие садик 271,5±44,2 47,5±13,4 1820±210 100:14,5:2,5 100:14,9:2,6

Дети, не посещающие садик (из обеспеченных семей) 176,4 ±65,7 65,2 ±8,3 1895±105 100:14,5:2,5 100:15,3:3,4

Дети, не посещающие садик (из малообеспеченных семей) 186,2±32,6 40,8±9,5 1213±267 100:14,5:2,5 100:9,3:3,3

Школьники младших классов 223,2±36,0 58,0±6,3 1739±142 100:14,5:2,5 100:12,8:3,3

Подростки:

девочки 248,4*28,5 76,0±10,8 1883±125 100:14,5:2,5 100:13,1:4,0

мальчики 299,0±23,9 75,9±13,4 1965±358 100:14,5:2,5 100:15,2:3,9

Старшеклассники:

девушки 226,2±68,0 68,4±14,0 1703±427 100:14,5:2,5 100:13,3:4,0

юноши 345,4±49,5 97,2±12,8 2270±585 100:14,5:2,5 100:15,2:4,3

Студенты:

девушки 288,8±98,0 98,0±10,8 2090±817 100:14,5:2,5 100:13,8:4,7

ребята 315,0±75,5 104,6±12,9 2299±927 100:14,5:2,5 100:14,5:4,8

Трудоспособные и пожилые люди:

женщины (30-59 лет) 271,7±28,5 65,4±5,4 1983± 125,2 ¡00:14,5:2,5 100:13,7:3,3

мужчины (30-59 лет) 282,9±24,8 70,7±15,9 2358±333,5 100:14,6:2,5 100:12,0:3,0

женщины (старше 60 лет) 241,0±28,5 50,3±12,8 1734±222,3 100:14,4:2,5 100:13,9:2,9

мужчины (старше 60 лет) 261,9±64,5 54,5±18,2 1758±272,2 100:14,6:2,5 100:14,9:3,1

Таблица 2 б - Содержание сахарозы в традиционном питании адыгов

Реконструированные рационы традиционного питания адыгов Содержание в изученных рационах Углеводы, в отношении к энергетической ценности (ЭЦ : О Уг: Сох,)

углеводов общих, г в том числе сахарозы, г калорий, ккал рекомендуемое факт

160,9 ±34,3 11,6 ±5,6 1703,4±222,5 - 100: 9,4:0,7

Серьезные диетологические нарушения, вызванные как нарушением структуры и качества питания, так и режима питания, установлены у студентов. Суточная калорийность рациона и содержание общих углеводов у девушек на 9% и 13% и у юношей 8% и 13% ниже физиологических норм, но на каждые 100 калорий потребляется 2,2-2,3 г сахара больше нормы, причем на ужин приходиться 42% от суточного потребления.

Углеводы, в том числе сахар, в отношении к энергетической ценности в рационах питания трудоспособных людей представлены следующим образом: женщины =100:13,7:3,3 при норме 100 : 14,5 : 2,5 и мужчины: =100:12,0:3,0 при норме 100 : 14,6 : 2,5, а у пожилых женщин =100:13,9:2,9 при норме 100 : 14,4 : 2,5, и мужчин=100:14,9:3,1 при норме 100 : 14,6 : 2,5, т.е. на каждые 100 калорий потребляется 0,4...0,8 г сахара.

Следует отметить, что потребление сахара буквально 100-200 лет (2-3 поколения) назад всеми народами было небольшим. Так, в 1821 году в Америке средний уровень потребления сахара составлял 4,5 кг в год на человека, а в 1880 году - 8,1 кг, сегодня - 67,5 кг (S.D. Poppitt, et al, 2002). В Германии в 90-х годах XIX века было зафиксировано среднедушевое потребление сахара в количестве 6 кг в год, в наши дни -35 кг (K.L. Rennie, et al, 2007). Расчет химического состава реконструированных рационов показал, что в традиционном питании адыгов содержание сахара колебалась в пределах 6,0... 17,2 г в день или 2,2...6,3 кг в год. Отношение углеводов, в том числе сахара, к энергетической ценности составляло 100:9,4:0,7, то есть на каждые 100 калорий потреблялось в среднем 0,7 г сахара, что в 3,7...6,9 раза меньше, чем в настоящее время.

Причинами резкого увеличения потребления сахара различными группами населения являются: снижение потребления полноценных групп пищевых продуктов; повышение доступности сахара и кондитерских изделий; низкое содержание в рационах блюд национальной кухни; увлечение молодежи тонизирующими и энергетическими напитками, отличающимися высоким содержанием сахара; низкий уровень знаний различных групп населения в области здорового питания; недостаточный контроль со стороны родителей за организацией индивидуального питания молодежи (старшеклассников и студентов).

Заболеваемость различных возрастных категорий населения Республики Адыгея ИНСД и ожирением. Обзор отечественной и зарубежной литературы (Х.Х. Шарафетдинов, 2002; J.R.Palmer et al., 2008; В.Spring et al., 2008) показывает, что последствиями избыточного потребления сахарозы являются целый ряд заболеваний, и, в первую очередь, ожирение и ИНСД, распространенность которых растет во всем мире, в том числе России и его регионах, приобретая характер эпидемии.

С целью установления уровня заболеваемости указанными нозологиями среди населения Республики Адыгея, проведен анализ медико-статистических показателей, определяющих число заболеваний, впервые зарегистрированных среди населения за 2001-2012 годы.

Установлено, что заболеваемость ожирением за исследованный период растет во всех возрастных группах: детей до 14 лет - в 4,9 раза (с 8,9 до 43,5 на 10 тыс. детей; средний уровень составил 29,1±14,7; тга=8,9; тах=62,3); детей 15-17 лет - в 5,3 раза (с 23,6 до 124,9 на 10 тыс. подростков; средний уровень составил 69,9±33,9; тш=23,6; тах=124,9); взрослых - в 2,8 раза (с 3,5 до 43,5 на 10 тыс. взрослого трудоспособного населения; средний уровень составил 7,8±7,6; гтпп=2,0; шах=27,3). Наибольший и неуклонный рост наблюдается среди детей и подростков (рисунок 1).

Рис.1- Динамика заболеваемости ожирением среди детского населения Республики Адыгея (на 10 тыс. населения)

Заболеваемость СД, в том числе ИНСД, за исследованный период среди разных возрастных групп существенно различается: детей до 14 лет и детей 15-17 лет заболеваемость СД нестабильно и колеблется в среднем в пределах 11,8±4,7 и 23,0±11,9 случаев на 10 тыс. детского населения соответственно, при чем, основной удельный вес больных (92,3%) приходится на ИЗД. Наибольшая заболеваемость СД, и в особенности, СД 2 типа, выявляется среди взрослых и составляет в среднем 328,2±25,8 и 303,9±23,5 случаев на 10 тыс. населения соответственно, т.е. наибольший удельный вес больных, в среднем 92,6%, приходится на долю СД 2 типа, риск развития которого, в первую очередь, связывают с избыточным потреблением быстроусваиваемых углеводов, т.е. сахарозы (рисунок 2).

40 -----------------------------------------------------

20-------

15------

10--—---—--

5----------

I 1 I г г— Т- I I I - 1 Род

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Рис.2- Динамика заболеваемость СД, в том числе СД 2 типа среди взрослого населения Республики Адыгея (на 10 тыс. населения)

■ сахарный диабет, всего

* инсулиннеза висимый сахарный диабет

Как видно из рисунка, заболеваемость как СД в целом, так и СД 2 типа, характеризуется неуклонным ростом: первый в 1,27 раза (с 26,7 до 33,9 на 10 тыс.); второй - в 1,25 раза (с 25,1 до 31,4 на 10 тыс. взрослого населения).

Влияние сахарозы на вкусовую чувствительность и гфоцессы переваривания основных нутриентов пищи. Исследования величины порога вкусовой чувствительности к сладкому разных групп населения и установление динамики ее изменения в зависимости от уровня потребления сахарозы показали большой интервал варьирования порога вкусовой чувствительности к сахарозе не только в зависимости от возраста, но и внутри разных возрастных групп.

В 1ВГ у 47,7% выявлена нормальная чувствительность к сахарозе, низкий порог чувствительности к сахарозе проявили 16,9%, не смогли идентифицировать сладкий вкус ни в одной из предложенных концентраций 7,7%, а высокую чувствительность к сахарозе проявили 27,7% (таблица 3).

Таблица 3- Вкусовая чувствительность к сахарозе у различных групп населения, количество лиц__

из них проявили чувствительность к сахарозе:

Возрастные групп (лет) Дата проведения исследования (квартал, год) Всего обследованны: п высокую нормальную низкую отсутствие чувствитель ности*

1ВГ 1-2 кв. 2011г 65 18 31 И 5

(15-18) 3-4 кв.2012г

II ВГ 1-2 кв. 2011г 32 9 14 5 4

(19-24) 1-2 кв. 2012г 31 8 14 6 3

1-2 кв. 2013г 29 6 13 8 2

III ВГ 1-2 кв. 2012г 30 3 16 7 4

(25-45)

*- не смогли идентифицировать вкусовые ощущения ни в одном из представленных растворов сахарозы

а б в г

чувствительность к сахарозе: а — высокая, б — нормальная, в - низкая, г-не смогли идентифицировать вкусовые ощущения

Рис. 3. Количество лиц II ВГ с различной чувствительностью к сахарозе, %.

У лиц II ВГ трехлетние лонгютидиальные исследования вкусовой чувствительности в среднем показали следующие результаты: 25,0% -высокая чувствительность к сахарозе, 44,6%- нормальная, 20,7% - низкий порог чувствительности, а 9,7% - не смогли распознать сладкий вкус в 0,9% растворе сахарозы (рисунок 3).

В III ВГ у 10,0% выявлена высокая чувствительность к сахарозе, у 53,3% - нормальная чувствительность, низкий порог чувствительности проявился у 23,3%, не смогли распознать сладкий вкус ни в одном из представленных растворов сахарозы -13,3%.

Сравнительный анализ показывает, что с возрастом, при довольно высоком удельном весе лиц с нормальной вкусовой чувствительностью (53,3% против 47,7% I ВГ и 44,6 % II ВГ), уменьшается удельный вес лиц с высокой (10,0% против 27,7% I ВГ и 25,0% II ВГ) и увеличивается удельный вес лиц с низкой вкусовой чувствительностью, в том числе лиц, которые не смогли распознать сладкий вкус ни в одном из представленных растворов (36,6% против 24,6% I ВГ и 30,4% II ВГ)- Полученные результаты коррелируют с данными исследователей, установившими, с одной стороны, малое количество вкусовых луковиц у детей (М.Р.Сапин,1997), а, с другой -снижение вкусовой чувствительности у пожилых людей (Б Л. Медовар и др. 1998).

Исследования подтвердили так же данные ряда авторов (Ю.Г. Григоров, 2003) о существовании тендерных различий во вкусовой чувствительности: юноши идентифицировали сладкий вкус в среднем в 0,64±0,19% растворе сахарозы, а девушки в 0,52±0,24% растворе.

Сопоставительный анализ результатов оценки вкусовой чувствительности к сахарозе и данных уровня потребления сахарозы, установленных по результатам оценки рационов питания, позволил выявить ряд особенностей (таблица 4).

Таблица 4 - Зависимость вкусовой чувствительности от уровня потребления сахарозы (удельный вес лиц, %)

Обследованные возрастные группы Вкусовая чувствительность (количество лиц, п) Уровень потребления сахарозы относительно физиологической нормы с учетом калорийности рационов,

ниже нормы норма выше нормы

I ВГ Высокая (п =9) 30,3 58,6 11,1

Нормальная (п =14) 21,4 71,4 7,1

Низкая* (п =9) 11,1 22,2 66,7

И ВГ Высокая (п =9) 30,3 69,7 -

Нормальная (п =14) 35,7 57,1 7,1

Низкая * (п =9) 22,2 22,2 55,6

III ВГ Высокая (п =3) 66,7 33,3 .

Нормальная (п =18) 16,7 72,2 11,1

Низкая * (п =11) - 27,3 72,7

* - в категорию «низкая вкусовая чувствительность» вошли лица, которые не смогли распознать сладкий вкус ни в одном из представленных растворов сахарозы

Как видно из таблицы, все лица II ВГ и III ВГ, а также 88,8% лиц I ВГ, проявившие высокую способность к распознаванию сладкого вкуса,

потребляют мало сладкого, т.е. уровень потребления сахарозы относительно физиологической нормы с учетом калорийности рационов в норме или ниже нормы, и, наоборот, участники, проявившие низкую чувствительность к сахарозе или не смогли распознать сладкий вкус ни в одном из представленных растворов сахарозы (66,7% I ВГ, 55,6% II ВГ и 72,7% III ВГ), любят и регулярно потребляют много сладкого (уровень потребления сахарозы относительно физиологической нормы с учетом калорийности рационов значительно выше нормы). При этом наибольшее снижение интенсивности вкусового ощущения при избыточном потреблении сахарозы наблюдалось в I ВГ и III ВГ.

Полученные данные позволили сделать вывод о том, что при длительном и регулярном потреблении сахарозы происходит снижение интенсивности вкусового ощущения, что, в свою очередь, выступает одним из факторов, увеличивающих потребление сахарозы: формируется порочный круг нутриционно-вкусовой зависимости.

Влияние сахарозы на активность ферментов желудочно-кишечного тракта. Теоретической предпосылкой данного этапа исследований послужила идея, выдвинутая A.M. Уголевым (1991г), что между различными компонентами пищи существуют взаимодействия, которые не являются простой конкуренцией различных веществ за обладание ферментативно-резорбтивной поверхностью тонкой кишки, а представляют собой сложный комплекс полисубстратных процессов. Актуальность данного этапа исследований обусловлена отсутствием данных о физиолого-биохимических механизмах влияния избыточного содержания сахарозы в рационах питания на активность ферментов желудочно-кишечного тракта и процессы переваривания основных пищевых веществ. Такого рода исследования необходимы для решения важнейших эколого-физиологических вопросов, связанных с адаптацией пищеварительной системы к различным экзогенным факторам, и, в первую очередь алиментарному фактору.

Необходимость исследования влияния сахарозы на активность а-амилазы была обусловлена высоким содержанием в исследованных рационах питания наряду с сахарозой и крахмала.

Установлено, что сахароза в концентрации 0,75% в модельной среде не оказывает достоверного влияния на активность фермента, а при концентрации 1,5% достоверно (р<0,05) снижает активность фермента с 302±5Э,ЗЕД до 224±75,0 ЕД (интенсивность снижения - 25,8%), при концентрации - 3,0% снижает активность фермента до 208± 107,3 ЕД (интенсивность снижения - 31,1%), а при концентрации - 4,5% достоверно (р < 0,01) снижает активность фермента до 144±35,8 ЕД (интенсивность снижения - 47,7%), т.е. сахароза выступает отрицательным модулятором активности й-амилазы. При этом, чем выше концентрация сахарозы, тем интенсивнее ингибирование фермента (рисунок 4).

О 0,75 1,5 3 4,5

Концентрация сахарозы в модельной среде, %

* р <0,05 ** р <0,01

Рис.4. Изменение активности а-амилазы под влиянием сахарозы

Корреляционный анализ показывает высокую обратную корреляционную зависимость между концентрацией сахарозы и активностью а-амилазы: коэффициент корреляции составляет к=-0,86.

Можно предположить, что ингибирование активности а-амилазы осуществляется по механизму ингибирования фермента по принципу обратной связи. Как известно (Т.Т. Березов в соавт., 2004), накопление продукта реакции подавляет активность большинства ферментов. Амилаза расщепляет крахмал до мальтозы, которая, как и сахароза также является дисахаридом.

Учитывая, что а-амилаза слюны и панкреатическая амилаза имеют одинаковые субстратную специфичность и механизмы регуляции, данные полученные с участием а-амилазы слюны можно экстраполировать на панкреатическую амилазу и сделать заключение о том, что при одновременном содержании в пище крахмала и сахарозы интенсивность переваривания крахмала в кишечнике снижается.

Аргументом исследования влияния сахарозы на активность панкреатической липазы послужили данные о высоком, наряду с сахарозой, содержании жиров в изученных рационах питания.

Как видно из полученных данных (рисунок 5), ЛП в условиях контроля достигает максимальной активности в течение 40 минут экспозиции, далее активность фермента снижается по целому ряду причин, в том числе из-за накопления жирных кислот (продукта реакции), что, с одной стороны, приводит к уменьшению рН модельной среды (в норме липаза активна при рН, близкой к нейтральной среде (Е.С. Северин, 2008), с другой - подавляет активность липазы по принципу обратной связи.

5

л ц

5 5 2

0 °0

1 | £ 1,5

||1 1 < га

Я 0,5

х

го О с

3 2,5

—*—ЛП контроль ~®"-ЛП опыт №1 "-®~ЛП опыт №2 ~*р-ЛП опыт №3

мин

О 10 20 30 40 50

Время воздействия липазы

* р<0,05 и ** р<0,01- достоверность различий с контролем

Рис. 5. Динамика изменения активности липазы под влиянием сахарозы

Добавление сахарозы приводит к увеличению, как скорости, так и глубины гидролиза нейтрального жира. Причем, воздействие сахарозы проявляется во всех исследованных концентрациях, но с разной интенсивностью. Так, при концентрации сахарозы в модельной среде 0,75% липаза достигает максимальной активности равной 2,1±0,25 мл №ОН в течение 30' экспозиции (скорость и глубина гидролиза нейтрального жира увеличиваются в 1,3 и 1,2 раза соответственно). Максимальное увеличение скорости (в 2,0 раза) и глубины гидролиза нейтрального жира (в 1,4 раза) достигается при концентрации сахарозы в модельной среде равной 1,5%. При большем увеличении концентрации сахарозы не наблюдается дальнейшего прироста ни скорости, ни глубины гидролиза нейтрального жира.

В целом, сахароза выступает активатором липазы, причем активирующее действие начинается с малых концентраций сахарозы, существенно возрастает с увеличением концентрации, но до определенных значений, выше которых липаза уже не прибавляет активности, но держится на высоком уровне активности. Механизм активирующего действия сахарозы на скорость гидролиза нейтрального жира обусловлена преимущественно увеличением как скорости образования эмульсии, так и устойчивости эмульсии. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что при одновременном содержании в пище нейтрального жира и сахарозы интенсивность переваривания жира в кишечнике повышается и жир лучше усваивается организмом. В связи с этим можно сделать предположение о том, что одновременное потребление сахарозы и нейтрального жира может выступить фактором риска развития ожирения, особенно, это актуально для детей, и, в первую очередь, грудного возраста, у которых, как известно, в отличие от взрослых, основным источником энергии служат жиры.

Исследованные рационы питания различных групп населения характеризуются комбинациями не только сахароза-крахмал и сахароза-нейтральный жир, но и сахароза-белок, преимущественно (у детей)

молочный. Сахароза в тех условиях, в которых был проведен эксперимент, как в малых, так и высоких концентрациях не оказывала достоверного влияния на активность пепсина, однако при содержании в модельной среде в концентрации 3,0% и более, достоверно снижала активность ренина. Так, через 30 минут экспозиции, при указанной концентрации, активность ренина, по сравнению с контролем, снижалась в 1,4 раза, а при концентрации 4,5% - в 1,8 раза (таблица 5).

Таблица 5-Влияние сахарозы на активность ренина

№ опыта Концентрация сахарозы в модельной среде, % Продолжительность воздействия ренина на субстрат, мин

0' | 15' | 30' | 45' | 60'

Активность ренина, мл №ОН

Рконтроль 0 1,8±0,20 2,0±0,25 4,2±0,30 3,4±0,35 3,0±0,35

Ропыт №1 0,75 2,0±0,25 3,8±0,25 3,1±0,25 3,0±0,20

Ропыт №2 1,5 2,0±0,20 3,8±0,20 2,1±0,25 3,4±0,35

Ропыт №3 3,0 2,1±0,25 3,0±0,20* 2,0±0,35* 3,0±0,20

Ропыт №4 4,5 2,0±0,35 2,4±0,25* 2,0±0,25* 2,0±0,35*

* достоверность различий с контролем р<0,05

Получается, что у детей до года, введение прикорма с добавлением сахарозы может привести к снижению эффективности переваривания казеиногена молока, т.е. недостаточному поступлению в организм незаменимых аминокислот, необходимых для построения клеток и тканей растущего организма.

Важным этапом исследований явилось изучение влияния сахарозы на активность сахаразо-изомальтазного комплекса. Сахароза переваривается в тонком кишечнике под действием сахаразо-изомальтазного комплекса (СИК). Впервые, с использованием модели изолированного кишечника цыплят, получавших (СИК0ПЬГГ) и не получавших (СИКконтр) сахарозу в течение месяца, проведены исследования по установлению влияния различных концентраций сахарозы на активность СИК. Полученные результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6-Влияние различных концентраций сахарозы на активность

СИК

Фермент Концентрация сахарозы, %

0,0 0,75 1,5 3,0 4,5

Содержание глюкозы в модельной среде, мМоль/л

сик„пит 0 7,7±3,5* 10,6±2,6* 10,3±3,4 10, 5±6,6

сик^. 0 5,8±1,6** 6,3±1,4** 6,4±2,8** 6,5±3,5**

достоверность различий р< 0,05 в активности СИКопыт при разных концентрациях субстрата;

** достоверность различий р< 0,05 между СИКк01пр и СИК0„Ь1Т

Активность СИК0ПЬ1Г, вначале, с увеличением концентрации сахарозы от 0,75% до 1,5%, достоверно (р<0,05), возрастает в 1,4 раза и при концентрации равной 1,5% наблюдается наибольшая скорость (У„ах) образования продукта реакции, т.е. глюкозы. Дальнейшее увеличение концентрации субстрата до 3,0% и далее до 4,5% не приводит к увеличению скорости образования продукта, т.е. скорость реакции не возрастает. Динамика изменения активности фермента при увеличении концентрации сахарозы соответствует гиперболической зависимости, описанной для большинства ферментов Л. Михаэлисом и М. Ментен (рисунок 6).

4Г 12

= -1 ч 10

1 3 » 1 8

I § § I 6

$ 2 - £ 4

¿И I " *

1 о

•достоверность различий р< 0,05 в активности СИКопыт. при разных концентрациях субстрата;

** достоверность различий р< 0,05 между СИКкотр и СИКопыт..

Рис.6. Динамика изменения активности СИК при разных концентрациях сахарозы

Активность СИКконгР) также возрастает при увеличении концентрации сахарозы до 1,5%, но незначительно (всего в 1,2 раза) и недостоверно. V мах, достигаемая СИКк(жгр в 1,6 раза меньше, чем V мах, достигаемая СИК0ПЬГТ Начальная активность СИКопьп. при концентрации сахарозы в 0,75% также выше активности СИКконтр в 1,3 раза: концентрация глюкозы в модельной среде под влиянием СИКконтр составила 5,8±1,4 мМоль/л, а под влиянием СИКопьгт составила 7,7±3,4 мМоль/л. Такую разницу можно объяснить не только в разнице истинных активностей СИК0ПЬГГ и СИКк01пр, но и, разницей в их количестве: у цыплят, в рационе которых отсутствует сахароза, в клетках кишечника вырабатывается мало СИК, и, наоборот, у птицы, в рационе которой в течение всего опыта была добавлена сахароза, в кишечнике вырабатывается больше СИК и с большей активностью.

Можно предположить, что индукция активности и количества сахаразо-изомальтазного комплекса кишечника в условиях избыточного и регулярного потребления сахарозы приводит к увеличению скорости расщепления сахарозы и интенсивному всасыванию глюкозы в кишечнике, что повышает гликемический эффект и нагрузку на поджелудочную железу, что может выступить риском нарушения толерантности к глюкозе и развития ИНСД.

0 0,75 1,5 3 4

Концентрация сахарозы, %

Влияние лимитирования потребления сахарозы на физиологические показатели организма. Эксперимент по добровольному лимитированию потребления сахарозы в течение 21 дня выявил два важным момента. Во-первых, исключение из рациона свободного сахара и продуктов, содержащих добавленный сахар, сопровождался не только уменьшением потребления сахарозы, но и увеличением потребления фруктов, овощей, меда, что ведет к оптимизации рациона по витаминам и микроэлементам. Во-вторых, рацион, в комплексе с оздоровительными мероприятиями санатория-профилактория «Здоровье» АГУ, у членов ЭГ*СП«3»*ЛСР, оказал достоверное влияние на индекс массы тела (ИМТ), причем это влияние разнонаправленное: у лиц с низким исходным ИМТ за счет прибавления массы, и в особенности, у лиц с большим исходным ИМТ за счет снижения массы тела, в конце эксперимента ИМТ пришло в норму. Оптимизация ИМТ произошла и у членов КГ1 *СП«3» (таблица 7).

Таблица 7- ИМТ у лиц с различным содержанием сахарозы в рационах питания

Обследованные группы Содержание сахара в рационе питания, г ИМТ

до после до после

ЭГ*СП«3»*ЛСР 59,1 ±2,4 18,9±1,7 19,85±0,94 21,16±0,75*

67,2±3,1 22,4±2,3 23,74±1,16 22,50±0,86*

КГ1*СП«3» 62,5±2,6 50,5±2,4 20,40±0,63 21,98±0,64*

КГ2 63,2±3,6 68,5±3,2 20,09±0,97 20,01±0,83

* р <0,05 - достоверность различий с исходным уровнем

Оценка показателей отклонения состояния поджелудочной железы от физиологической нормы у лиц с разным уровнем содержания сахарозы в рационе и сопоставление их с данными по ИМТ показали, что наибольшие исходные отклонения поджелудочной железы от физиологического оптимума выявляются у лиц с высокими ИМТ (коэффициент корреляции г=+0,69) и уровнем потребления сахарозы (коэффициент корреляции г=+0,72). Именно у таких лиц входивших в ЭГ"*СП«3»*ЛСР наблюдался наибольшая положительная динамика (в 1,75 раза при р <0,01) в оптимизации состояния поджелудочной железы (таблица 8).

Таблица 8 - Показатели отклонения состояния поджелудочной железы от физиологического оптимума у лиц с различным уровнем содержания сахарозы в рационах питания

Обследованные группы ИМТ Отклонения поджелудочной железы, %

до после ДО после

ЭГ*СП«3»*ЛСР 19,85±0,94 21,16±0,75* 19,1±2,2 16,3±1,8*

23,74±1,16 22,50±0,86* 38,2±1,7 21,8±1,5**

КГ1*СП«3» 20,40±0,63 21,98±0,64* 30,4±2,0 25,3±2,4*

КГ2 20,09±0,97 20,01±0,83 28,9±1,6 28,6±1,4

* р <0,05 и ** р <0,01 - достоверность различий с исходным уровнем

Это можно объяснить тем, что регулярные избыточные потребления глюкозы сопровождаются физиологическими гипергликемиями и регулярными напряжениями поджелудочной железы, а лимитирование рационов по сахарозе уменьшило нагрузку на железу, оптимизировало его работу.

Расчет адаптационного потенциала системы кровообращения в начале эксперимента не выявил среди обследованных студентов, лиц с риском срыва адаптации, у 8,3% выявлена неудовлетворительная адаптация, у 48,1±8,0% -напряжение механизмов адаптации, и 49,1±5,9% лиц - удовлетворительная адаптация (таблица 9).

Таблица 9 -Адаптационный "потенциал системы кровообращения у лиц с различным уровнем потребления сахарозы (количество лиц, %)

Оценка адаптационного потенциала ЭГ*СП«3»*ЛСР КГ1*СП«3» КГ 2

до после до после до после

удовлетворительная адаптация 42,9 57,1* 50,0 58,3* 54,5 54,5

напряжение механизмов адаптации 57,1 42,9* 41,7 41,7 45,5 36,4

неудовлетворительная адаптация 0 0 8,3 0 0 9,1

срыв адаптации 0 0 0 0 0

* -достоверность различий между результатами «до» и «после» эксперимента р <0,05

Через 21 день у 14% членов ЭГ*СП«3»*ЛСР достоверно повысился АП: вместо напряженного механизма адаптации, у них определялась удовлетворительная адаптация. Положительная динамика АП проявилась и в КГ1*СП«3»: не выявлялось лиц с неудовлетворительной адаптацией, увеличился удельный вес лиц с удовлетворительной адаптацией. В КГ2, наоборот, 9% с напряженным механизмом адаптации показали неудовлетворительную адаптацию. Следует отметить, что, несмотря на то что перехода из одного оценочного состояния в другое не произошло, но у 64% лиц ЭГ*СП«3»*ЛСР и 50% лиц КГ1*СП«3» по АП выявлялась положительная динамика.

Таблица 10 - Показатели ИФС у лиц с различным уровнем потребления сахарозы___

ИФС количество лиц, ИФС которых укладывается в указанный интервал,% оценка физического состояния

ЭГ*СП«3»*ЛСР КГ1*СП«3» КГ 2

до после до после до после

0,157- 0,260 0 0 0 0 0 0 низкий

0,261-0,365 50,0 35,6* 41,7 33,3* 45,5 63,6 ниже среднего

0,366- 0,475 50,0 57,2* 52,3 66,7* 54,5 36,4 средний

0,476- 0,575 0 7,2 0 0 0 0 выше среднего

0,576 и выше 0 0 0 0 0 0 высокий

Анализ ИФС показал, что во всех группах выявляются близкие невысокие исходные значения средних величин ИФС: у 52...50% ребят уровень физического состояния - средний, а у 42...50% - ниже среднего (таблица 10). Не выявлены лица с низким ИФС и ИФС выше среднего и высоким. В конце эксперимента в ЭГ*СП«3»*ЛСР положительная динамика проявилась по всем интервалам ИФС: 7% перешли из ИФС «средний» в «выше среднего», а 14% из «ниже среднего» в «средний». Положительная динамика ИФС проявилась и в КГ1*СП«3»: на 8% увеличился удельный вес лиц с «средним» ИФС. В КГ2, наоборот, 18% лиц с «среднего» ИФС показали ИФС «ниже среднего». Следует также отметить, что, несмотря на то что перехода из одного оценочного состояния в другое не произошло, но у 57% лиц ЭГ*СП«3»*ЛСР и 50% лиц КГ1*СП«3» по ИФС выявлялась так же положительная динамика.

Полученные данные об оптимизации АП и ИФС, можно объяснить изменением гормонального, в первую очередь, инсулино-адреналинового профиля на фоне лимитирования потребления сахарозы и оптимизации постабсорбтивных гипергликемических эффектов.

Участники ЭГ*СП«3»*ЛСР в сравнении с контрольными группами в конце эксперимента показали так же способность задерживать дыхание на более длительное время (таблица 11).

Таблица 11-Результаты пробы Генчи

Группы Длительность задержки дыхания, сек

до после

КГ2 46,9±2,3 47,8±1,6

КГ1*СП«3» 49,4±2,2 51,4±1,9*

ЭГ*СП«3»*ЛСР 48,0±2,0 51,8±1,5*

Видимо, повышение способности крови насыщаться кислородом, связано с оптимизацией аэробных энергетических процессов в организме за счет повышения уровня содержания в рационах, лимитированных по глюкозе, витаминов группы В, являющихся коферментами окислительно-восстановительных ферментов митохондрий.

На основании комплекса проведенных исследований разработан алгоритм оптимизации потребления сахара в виде пошаговой индивидуальной программы, реализация которой позволит уменьшить риск развития ожирения и инсулиннезависимого сахарного диабета

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что среднее содержание сахара в изученных рационах питания составляет 73,1±18,6г, а отношение сахара к калорийности рациона -100кмл:2,6...4,8 г. Существенные отклонения от физиологических норм в потреблении сахара выявлены у старшеклассников (+6,7 раза) и студентов (+9,6 раза). Наибольшее количество сахара (37,6±2,7% от суточного потребления) потребляется во время ужина. Национальных отличий в потреблении сахара не установлено. При этом анализ реконструированных

рационов показал, что в традиционном питании адыгов содержание сахара составляло в среднем 11,6±5,6 г., а отношение сахара к калорийности рациона - 100ккал: 0,7 г, то есть на каждые 100 калорий потреблялось сахара в 3,7...6,9 раза меньше, чем в настоящее время.

2. Диагностика вкусовой чувствительности к сладкому показала большой интервал ее варьирования в зависимости от возраста, пола и уровня потребления сахара. Так, в возрасте 15-19 лет, 20-24 года и 25-45 лет выявляется соответственно: высокая чувствительность к сахарозе - у 27,7%, 25,0% и 10,0% лиц; нормальная - у 47,7%, 44,6% и 53,3%; низкий порог чувствительности - у 16,9%, 20,7% и 23,3%; не смогли идентифицировать свои вкусовые ощущения - 7,7%, 9,7% и 13,3%. При этом, женщины идентифицировали сладкий вкус в растворе сахарозы в 1,2 раза меньшей концентрации, чем мужчины, а 88,8-100% лиц, проявивших высокую способность к распознаванию сладкого вкуса, потребляют меньше сладкого, чем участники, проявившие низкую чувствительность к сахарозе. Преимущественное потребление суточного количества сахара во время ужина снижает вкусовую чувствительность к сладкому.

3. Анализ заболеваемости ожирением и сахарным диабетом показал, что заболеваемость ожирением за 2001-2012 годы выросла среди всех возрастных групп: у детей до 14 лет - в 4,9 раза, в возрасте 15-17 лет - в 5,3 раза, 18 лет и старше - в 2,8 раза. Сахарный диабет 2 типа в возрастном диапазоне до 14 лет и 15-17 лет практически не выявляется, а среди взрослых на его долю приходится 92,6% всей общей заболеваемости диабетом и составляет в среднем 303,9±23,5 случаев на 10000 населения (рост за 11 лет -25%).

4. Установлено, что сахароза оказывает разнонаправленное влияние на активность основных ферментов ЖКТ: ингибирует амилазу (снижая активность фермента в пределах 302±53,3...144±35,8 ЕД), что приводит к снижению интенсивности переваривания крахмала; активирует липазу, повышая интенсивность переваривания и усвоения жира в кишечнике, что может выступить фактором риска развития ожирения. Сахароза не оказывает достоверного влияния на активность пепсина даже в больших концентрациях, но ингибирует ренин, в связи с чем, введение прикорма с сахарозой детям до года может привести к снижению эффективности переваривания и усвоения казеиногена молока.

5. На модели изолированного кишечника цыплят установлено, что длительное и избыточное потребление сахарозы приводит к индукции активности и количества сахаразо-изомальтазного комплекса кишечника, что, в свою очередь, увеличивает интенсивность гипергликемии, повышает нагрузку на поджелудочную железу и может выступить риском нарушения толерантности к глюкозе.

6. Снижение потребления сахарозы с 65,1±13,4г до 20,9±5,7г оптимизировало физиологические показатели функционального состояния организма: индекс массы тела - у 43%, адаптационный потенциал - у 14%, индекс физического состояния - у 21%, устойчивость к недостатку кислорода - у 29%, состояние поджелудочной железы - у 21%.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Кайтмесова, С.Р. Зависимость порога вкусовой чувствительности к сахарозе у детей от уровня потребления сахарозы / А.Д. Цикуниб / / Научно-практический журнал Национальной ассоциации диетологов и нутрициологов «Вопросы детской диетологии». №4. - 2012. - С.69-71. (0,18 п/л., личный вклад 60%)

2. Кайтмесова, С.Р. Оптимизация йодного статуса организма в условиях высоких энергетических трат. «Йодсберегающий» рацион / А.Д. Цикуниб, Б. Джривах, С.Р. Кайтмесова, С.А Гучетль, Т.А. Филимонова //Вестник Адыгейского государственного университета. Серия «Естественно-математические и технические науки». Выпуск 1 (98) 2012.- С. 47-55. (0,55 п/л., личный вклад 20%)

Работы, опубликованные в других изданиях

3. Кайтмесова, С.Р. Влияние тяжелых металлов на активность а - амилазы / А.Д. Цикуниб, С.Р. Кайтмесова / / Материалы III Всероссийской научно-практической конференции. Функциональное состояние и здоровье человека. Ростов-на-Дону, 4-7 октября - 2010 г., - С.126-128. (0,2 п/л., личный вклад 60%)

4. Кайтмесова, С.Р. Влияние сахарозы на активность а' - амилазы / А.Д.

' Цикуниб, С.Р. Кайтмесова / / Ежегодный сборник научных статей ученых и

аспирантов АГУ. НАУКА - 2010. г. Майкоп, - С. 117-120. (0,22 п/л., личный вклад 50%)

5. Кайтмесова, С.Р. Влияние тяжелых металлов на активность а' - амилазы / А.Д. Цикуниб, С.Р. Кайтмесова / / Ежегодный сборник научных статей ученых и аспирантов АГУ. НАУКА - 2010. г. Майкоп, - С. 121-123. (0,17 п/л., личный вклад 50%)

6. Кайтмесова, С.Р. Исследование порога вкусовой чувствительности к сахарозе / А.Д. Цикуниб, С.Р. Кайтмесова / / «Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований» «9 за 2011 год, С.22-24. (0,18 п/л., личный вклад 60%)

7. Кайтмесова, С.Р. Активность ферментов желудочно-кишечного тракта в условиях различного содержания сахарозы в рационе питания / А.Д. Цикуниб, С.Р. Кайтмесова / / Научные труды III Съезда физиологов СНГ «Физиология и здоровье человека» Под ред. А.И. Григорьева, О.А. Крышталя, Ю.В. Наточина, Р.И. Сепиашвили. - М.: Медицина - Здоровье, 2011. - 336 с Л-6 октября Ялта -Украина 2011 г. (0,06 п/л., личный вклад 55%)

8. Кайтмесова, С.Р. Эколого-гигиенические проблемы оптимизации алиментарного статуса населения Республики Адыгея / А.Д. Цикуниб, С.Р. Кайтмесова, Л.А. Бестемьянова, А.Н. Ожев / / Экологические проблемы Адыгеи. - 2011. - С.542-551. (0,75 п/л., личный вклад 10%)

9. Кайтмесова, С.Р. Определение порога вкусовой чувствительности к сахарозе / А.Д. Цикуниб, С.Р. Кайтмесова / / Материалы VI Международной научной конференции молодых ученых «НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ, МОЛОДЕЖЬ», 9-10 февраля 2012 года, - С. 20-22. (0,13 п/л., личный вклад 60%)

10. Кайтмесова, С.Р. Влияние сахарозы на порог вкусовой чувствительности к сладкому и активность ферментов желудочно-кишечного тракта / А.Д. Цикуниб, С.Р. Кайтмесова / / VIII Ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН: Тезисы докладов (П-26 апреля 2012 года, г. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2012. 458 с. (0,05 п/л., личный вклад 60%)

11. Кайтмесова, С.Р. Влияние сахарозы на показатели успеваемости школьников / С.Р. Кайтмесова / / Всероссийская научно-практическая конференция «Социализация и социальная интеграция одаренных детей и молодежи».-Майкоп,- 2012 год.- С. 24-25. (0,09 п/л., личный вклад 100%)

12. Кайтмесова, С.Р. Снижение йодного статуса организма под влиянием энергетических и тонизирующих напитков / А.Д. Цикуниб, Б. Джривах, С.Р. Кайтмесова / / Вопросы диетологии - М., 2011 - т 1, №2. - С.95. (0,05 п/л., личный вклад 10%)

13.Кайтмесова С.Р. Потребление сахарозы различными группами населения Республики Адыгея / А.Д. Цикуниб, С.Р. Кайтмесова / / Научно-информационный журнал НИИ комплексных проблем АГУ «Наука: комплексные проблемы», 2013.№1- С. 36-44.(0,44 п/л., личный вклад 35%)

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АД - артериальное давление АДс - систолическое артериальное давление АДд - диастолическое артериальное давление АП - адаптационный потенциал

АМСАТ - автоматизированная диагностическая система

ВОЗ - Всемирная организация здравоохранения

ВГ — возрастная группа

ЖКТ - желудочно-кишечный тракт

ИЗСД - инсулинзависимый сахарный диабет

ИМТ - индекс массы тела

ИНСД - инсулиннезависимый сахарный диабет

ИФС — индекс физического состояния

КГ1*СП«3»- контрольная группа1*санаторий-профилакторий «Здоровье»

КГ2- контрольная группа2

СД — сахарный диабет

СИК - сахаразо - изомальтазный комплекс

ЛП - липаза панкреатическая

ОУ — общие углеводы

П - пепсин

Р — ренин

Сах — сахароза

ЧСС — частота сердечных сокращений

ЭГ*СП«3»*ЛСР- экспериментальная группа* санаторий-профилакторий

«Здоровье» * лимитированный по сахарозе рацион ЭЦ - энергетическая ценность п - количество обследованных а-А - а-амилаза

Кайтмесова Светлана Руслановна

ОСОБЕННОСТИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ОБМЕНА САХАРОЗЫ В УСЛОВИЯХ ЕЕ ИЗБЫТОЧНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписано в печать 21.11.2013. Бумага типографская №1. Формат бумаги 60x84/16. Гарнитура Times New Roman. Печ.л. 1,0. Тир. 120. Заказ 096.

Отпечатано на участке оперативной полиграфии Адыгейского государственного университета. 385000, г. Майкоп, ул. Первомайская, 208.