Вплив коротколанцюгових жирних кислот на шлункову секрецію

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

ВПЛИВ КОРОТКОЛАНЦЮГОВИХ ЖИРНИХ КИСЛОТ НА ШЛУНКОВУ СЕКРЕЦІЮ

Фалалєєва Тетяна Михайлівна

Київ - 2004

Анотація

Фалалєєва Т.М. Вплив коротколанцюгових жирних кислот на шлункову секрецію. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук зі спеціальності 03.00.13 - фізіологія людини і тварин. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2004.

Дисертація присвячена вивченню впливу метаболітів харчових волокон та лактулози коротколанцюгових жирних кислот (КЛЖК) на секреторну функцію шлунка. У щурів з інтактною нервовою системою лактулоза гальмувала кислотність базальної та стимульованої інсуліном, пентагастрином, гістаміном шлункової секреції, проте не впливала на карбахолінову секрецію кислоти. У собак з інтактною нервовою системою лактулоза також гальмувала інтенсивність, дебіт кислоти та дебіт пепсину шлункового соку, стимульованого інсуліном і гістаміном, що свідчить про відсутність видоспецифічності в ефектах лактулози. Стовбурова ваготомія усувала гальмівний ефект лактулози на пентагастринову та гістамінову шлункову секрецію у щурів. КЛЖК та молочна кислота пригнічували пентагастринову шлункову секрецію у щурів. Лактулоза, пропіонат натрію, лактат натрію збільшували концентрацію глюкози в крові. Стовбурова ваготомії не впливала на збільшення концентрації глюкози в крові, спричинене лактулозою. Зроблено висновок, що КЛЖК гальмують секрецію в шлунку в третю кишкову фазу шлункової секреції шляхом центрального гальмування. Механізм гальмівного впливу молочної і пропіонової кислот полягає в тому, що вони беруть участь в глюконеогенезі в печінці, який веде до підвищення концентрації глюкози в крові.

Ключові слова: коротколанцюгові жирні кислоти, шлунок, секреція, лактулоза, блукаючі нерви, глюкоза.

Аннотация

Фалалеева Т.М. Влияние короткоцепочных жирных кислот на желудочною секрецию. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2004.

Диссертация посвящена изучению влияния короткоцепочных жирных кислот (КЦЖК) на секреторную функцию желудка у собак и крыс. Исследования проведены в острых опытах на крысах с применением метода перфузии изолированного желудка и хронических экспериментах на собаках с фистулами фундального отдела желудка и двенадцатиперстной кишки. Показано, что у крыс с интактной нервной системой лактулоза, которая в толстой кишке расщепляется до КЦЖК, угнетала кислотность базальной и стимулированной инсулином, пентагастрином, гистамином желудочной секреции, но не влияла на карбахолиновую секрецию кислоты. У собак с интактной нервной системой лактулоза также угнетала интенсивность, дебит кислоты и дебит пепсина желудочного сока, стимулированного инсулином и гистамином, что свидетельствует об отсутствии видоспецифичности в эффектах лактулозы. Подобно лактулозе не влияют на карбахолиновую секрецию и уменьшают кислотность желудочной секреции, стимулированной гистамином, и, особенно, пентагастрином, ряд биологически активных веществ (дофамин, гамааминомасляная кислота, кальцитонин ген-связаный пептид, кортикотропин-релизинг фактор, нейротензин), которые включены в механизм центрального торможения желудочной секреции, что реализуется при участии блуждающих нервов. Этот механизм заключается в уменьшении тонической активности блуждающих нервов. Аналогичное влияние на желудочную секрецию оказывает и гипергликемия. На этом основании сделан вывод, что метаболиты лактулозы, молочная кислота и КЦЖК, после всасывания с толстой кишки, принимают участие в образовании глюкозы в печени, вследствие чего должен повыситься уровень глюкозы в крови, а гипергликемия, как известно, угнетает желудочную секрецию, путем уменьшения нейрональной активности блуждающих нервов. Подтверждением этого вывода были полученные в работе данные о стимулирующем влиянии лактулозы на концентрацию глюкозы в крови у крыс с интактной нервной системой. В работе также показано, что стволовая ваготомия снимала тормозной ефект лактулозы на пентагастриновую и гистаминовую желудочную секрецию у крыс, хотя концентрация глюкозы в крови у данных животных возрастала.

Установлено, что КЦЖК и молочная кислота угнетали пентагастриновую желудочную секрецию кислоты у крыс. Пропионат натрия и лактат натрия увеличивали концентрацию глюкозы в крови у крыс, а ацетат натрия и бутират натрия не влияли на нее. Сделан вывод, что КЦЖК угнетают секрецию в желудке в третью кишечную фазу желудочной секреции. Механизм тормозного влияния молочной и пропионовой кислот на желудочную секрецию состоит в том, что они участвуют в глюконеогенезе в печени, что приводит к увеличению концентрации глюкозы в крови. Гипергликемия, как известно, угнетает желудочную секрецию при участии блуждающих нервов, а именно путем уменьшения нейрональной холинергической активности блуждающих нервов.

Результаты диссертационной роботы расширяют наши представления о третьей, кишечной, фазе желудочной секреции, а именно: влияния на желудочную секрецию идут не только с тонкой, но и с толстой кишки за счет процесса гидролиза пищевых волокон и образования из них КЦЖК, которые вызывают центральное торможение желудочной секреции через механизм описанный выше.

Ключевые слова: короткоцепочные жирные кислоты, желудок, секреция, лактулоза, блуждающие нервы, глюкоза.

Annotation

Falalyeyeva T.M. The influence of short chain fatty acids on gastric secretion. - Manuscript.

Dissertation for the scientific degree of candidate of biological sciences in the speciality 03.00.13 - physiology of human and animals. - Taras Shevchenko Kyiv National University, Kyiv, 2004.

The dissertation is devoted to the research of the influence of dietary fiber and lactulose metabolites, short chain fatty acids (SCFAs), on gastric secretion. In rats with intact nervous system lactulose diminished basal and stimulated by insulin, pentagastrin and histamine gastric acid secretion. Contrary it didn't influence on carbachol gastric acid secretion. In dogs with intact nervous system lactulose also suppressed the intensity, debit of acid and pepsin of gastric juice stimulated by insulin and histamine. It is witness of that effect of lactulose doesn't dependent on kinds of animals. Truncal vagotomy removed the inhibitory action of lactulose on pentagastrin and histamine gastric acid secretion in rats. SCFAs and lactic acid oppressed pentagastrin gastric acid secretion in rats. Lactulose, propionate potassium, lactate potassium enhanced the blood glucose level. Truncal vagotomy didn't influence on increasing of the blood glucose level evoked by lactulose. It is concluded that SCFAs decrease gastric secretion in the third intestinal phase through central inhibition. Mechanism of inhibitory action of lactic and propionic acids consists in that they take part in gluconeogenesis in the liver which leads to increase of the blood glucose level. Hyperglycemia as it is known suppress gastric secretion through diminishing of neural cholinergic activity of nerves vagus.

Key words: short chain fatty acids, stomach, secretion, lactulose, nerves vagus, glucose.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Коротколанцюгові жирні кислоти (КЛЖК) є головними кінцевими продуктами, що утворюються в товстій кишці внаслідок бактеріальної ферментації нерозщеплюваних полісахаридів, так званих харчових волокон [Asp, 1992; Topping et al., 2001]. Лише недавно стало зрозуміло, що КЛЖК є фізіологічно активними речовинами, які потрібні організму для підтримання нормальної життєдіяльності. Вони впливають на мікроекологію товстої кишки [Gibson et al., 1994, 1995, 2000; Tuohy et al., 2002], васкулярну проникність слизової оболонки [Mortensen et al., 1990], епітелій товстої кишки [D'Argenio et al., 1994; Hara et al., 2000; Fuchs et al., 1999; Jacobs, 1986; Mariadason et al., 2001; Potter, 1996], моторику кишечнику [Cherbut et al., 1997; Cuche et al., 1999-2001].

Значна кількість захворювань травного тракту викликана порушенням утворення КЛЖК в товстій кишці та в цілому в організмі. У медичній практиці широко використовують препарати лактулози, яка в товстій кишці під впливом в-галактозидази лактобацил і біфідобактерій розщеплюється до КЛЖК [Ballongue et al., 1995, 1997; Сlausen et al., 1997; Harju, 1986]. Саме КЛЖК обумовлюють терапевтичний ефект лактулози. Вона використовується в клінічній гастроентерології для лікування портосистемної енцефалопатії [Виноградова и соавт., 1993; Weber, 1997], цирозів [Дегтярева и соавт., 1990], гепатитів [Liehr et al., 1981], жовчнокам'яної хвороби [Мансуров и соавт., 1993], дизбактеріозів [Буторова и соавт., 2002; Kitler et al.,1992; Salminen et al.,1993, 1997], порушеннях моторики травного тракту [Мелехова и соавт., 1993; Черпак и соавт., 1993], хронічних закрепів [Григорьева и соавт., 1993; Логинов и соавт., 1990], колітів [Clausen et al., 1995], сальмонельозу [Григорьев и соавт., 2000]. Але механізм дії лактулози на функції травного тракту, а саме на секреторну активність шлунка, ще й досі не з'ясований. Роботи, що існують [Губська, 1996; Зайцева и соавт., 1993; Передерій та співавт., 1995], це переважно дослідження виконані в клініці, і в них ставилось завдання дослідити конкретну лікувальну дію препарату, а не вивчити фізіологію ефектів, які спостерігалися. Знання про вплив лактулози на шлункову секрецію, а тим більше про механізм її дії отримувались, як побічний наслідок дослідження.

Дослідження механізму впливу лактулози та КЛЖК на секреторну функцію шлунка мають два аспекти. Перший - теоретичний, тому що одержані дані дозволять розширити наші уявлення про третю, кишкову, фазу шлункової секреції. Адже вважалось, що третя фаза закінчується після всмоктування у кров з тонкої кишки продуктів гідролізу білків, жирів і вуглеводів [Гроссман, 1981; Шлыгин, 2001; Johnson et al., 1981; Schubert, 2002] і не враховувались дані щодо дії на шлункову секрецію продуктів гідролізу харчових волокон з товстої кишки. Другий аспект - практичний. Так як лактулоза широко застосовується в гастроентерологічній практиці та харчовій промисловості як біологічно активна добавка, то вивчення механізмів її дії розширить наші уявлення про роль КЛЖК в організмі і дозволить більш широко та адекватно застосовувати лактулозу в клінічній практиці з урахуванням її впливу на шлункову секрецію та дасть можливість зробити рекомендації щодо вживання харчових волокон як біологічно активної добавки та продуктів харчування, які містять лактулозу.

Зв'язок роботи з науковими планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках наукової теми 02 БП 036-01 біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка „Коротколанцюгові жирні кислоти - фундаментальні та клінічні аспекти”, № держреєстрації 0102U002338. Тема дисертаційної роботи затверджена на засіданні Вченої ради біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка, протокол № 4/549 від 11 листопада 2002 року.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи було встановити феноменологію та механізм дії КЛЖК на шлункову секрецію.

Відповідно до мети перед нами були визначені такі завдання:

дослідити вплив лактулози, як джерела КЛЖК, на базальну та стимульовану інсуліном, карбахоліном, пентагастрином та гістаміном секрецію кислоти шлунком у щурів з інтактною нервовою системою;

дослідити вплив лактулози на шлункову секрецію кислоти, стимульовану пентагастрином та гістаміном у щурів після стовбурової ваготомії;

вивчити вплив лактулози на стимульовану інсуліном та гістаміном шлункову секрецію у собак;

з'ясувати вплив лактулози та КЛЖК на концентрацію глюкози в крові у щурів;

вивчити вплив КЛЖК на шлункову секрецію у щурів.

Об'єкт дослідження - механізми регуляції секреторної функції шлунка.

Предмет дослідження - рівень секреції шлункового соку та його основних неорганічного (соляна кислота) та органічного (пепсин) компонентів, концентрація глюкози в крові під впливом лактулози та КЛЖК.

Методи дослідження - В умовах гострого експерименту на 235-и білих нелінійних щурах (181 - з інтактною нервовою системою, 54 - зі стовбуровою ваготомією) методом перфузії ізольованого шлунку за Гхошем та Шільдом [Ghosh et al., 1958] досліджували вплив лактулози та КЛЖК на секрецію соляної кислоти шлунком. Було використано метод фармакологічного аналізу: досліджували базальну секрецію та стимульовану інсуліном, карбахоліном, гістаміном, пентагастрином секрецію соляної кислоти. В умовах хронічного на 20-и та гострого експерименту на 69-и білих нелінійних щурах визначали концентрацію глюкози в крові за допомогою глюкометра Еліт 2000 (Bayer, Japan).

В умовах хронічного експерименту на 2-ох безпородних собаках з фістулами фундального відділу шлунка та дванадцятипалої кишки за Басовим і Павловим досліджували вплив лактулози на шлункову секрецію, стимульовану інсуліном та гістаміном. Досліджували такі показники шлункової секреції: інтенсивність соковиділення, кислотність шлункового соку та вміст в ньому пепсину. Показником інтенсивності соковиділення був об'єм виділеного шлункового соку. Кислотність шлункового соку у собак та щурів визначали за допомогою методу автоматичного титрування [Гройсман и соавт., 1988]. Концентрацію пепсину в шлунковому соку визначали за методом Ханта [Hunt, 1948].

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше показано, що КЛЖК, які утворюються в товстій кишці, беруть участь в регуляції секреторної функції шлунка.

Вперше встановлено, що у щурів лактулоза справляє пригнічуючий вплив на базальну та стимульовану інсуліном, пентагастрином, гістаміном шлункову секрецію та не впливає на карбахолінову секрецію соляної кислоти. Встановлено механізм гальмівного впливу лактулози на шлункову секрецію. Він полягає в тому, що метаболіти лактулози, молочна та пропіонова кислоти, після всмоктування з товстої кишки беруть участь в утворенні глюкози в печінці, внаслідок чого підвищується концентрація глюкози в крові, а сама гіперглікемія справляє пригнічуючий вплив на шлункову секрецію за рахунок зменшення тонічної активності блукаючих нервів. Лактулоза гальмує також шлункову секрецію у собак, що дозволяє зробити висновок про відсутність видоспецифічності у її дії.

Вперше показано, що продукти гідролізу як лактулози, так і харчових волокон пропіонова, молочна, оцтова, масляна кислоти пригнічують секрецію кислоти в шлунку щурів, стимульовану пентагастрином.

Отримані дані розширюють наші уявлення щодо третьої, кишкової, фази шлункової секреції, а саме: впливи на шлункову секрецію йдуть не лише з тонкої кишки, але і з товстої за рахунок процесу гідролізу харчових волокон та утворення з них КЛЖК, які справляють активний гальмівний вплив на секреторний апарат шлунка через механізм описаний вище.

Практичне значення одержаних результатів. Проведені дослідження мають практичне значення в зв'язку з тим, що лактулоза широко застосовується в гастроентерологічній клініці, а знання механізмів її дії дозволить більш широко та адекватно застосовувати лактулозу в практиці, з урахуванням її впливу на шлункову секрецію.

Одержані результати привернули до себе увагу хірургів, так як найбільш поширеним ускладненням в післяопераційному періоді є парези і паралічі травного тракту та гострі виразки шлунка та дванадцятипалої кишки. Властивість лактулози стимулювати моторику травного тракту та встановлений в даній роботі антисекреторний ефект при відсутності побічних ефектів лактулози послужили основою для її включення в комплексну терапію хворих в післяопераційному періоді. Вони впроваджені в клінічну практику кафедри факультетської хірургії №2 Національного медичного університету імені О.О. Богомольця, яка функціонує на базі Київського міського центру кровотеч, хірургічному відділенні Хмельницької обласної лікарні. Включення лактулози в комплекс міроприємств, що проводяться під час лікуванні хворих після оперативних втручань на органах черевної порожнини, зменшує перебування хворих у хірургічному стаціонарі в середньому на 2-3 дні. Пораховано економічний ефект від впровадження лактулози в комплексну післяопераційну терапію хворих. Враховуючи, що вартість перебування одного хворого в стаціонарі становить близько 3 грн., а за місяць у цих закладах оперують приблизно 150 осіб, то економічний ефект за місяць становитиме 450 грн. За рік в одній лікарні він становитиме близько 5400 грн.

Результати дисертаційної роботи впроваджені у навчальний процес кафедри фізіології людини та тварин біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто виконано весь обсяг експериментальних досліджень в Інституті фізіології імені академіка Петра Богача біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка, проведено статистичне опрацювання одержаних результатів, самостійно підібрана та проаналізована наукова література за темою дисертації. Планування напрямів досліджень, обговорення їх результатів, формулювання висновків здійснено за участю наукового керівника. Співавтори опублікованих наукових праць: Миргородська Л.Н. - представник фірми Inalco S.p.a. Italy, яка надала для досліджень хімічно чисту та сертифіковану лактулозу; дослідження впливу лактулози на шлункову секрецію у собак виконано за участю молодшого наукового співробітника Кухарського В.М.; студентка 3-го курсу Васильєва А.О. брала участь в експериментах по визначенню концентрації глюкози в крові у щурів; Мегрин М.В. - оперував та обстежував хворих з приводу геморою та тріщин прямої кишки в відділені гнійної хірургії Бердичівської міської лікарні, яким в комплекс післяопераційних заходів була включена лактулоза.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідались та обговорювались на: Міжнародній конференції „Інформаційна та негентропійна терапія” (Київ, Україна, 2000); XI-й Європейській студентській конференції для студентів-медиків та молодих лікарів (Берлін, Німеччина, 2000); Міжнародній конференції, присвяченій 75-річчю з дня народження О.М. Уголєва „Механізми функціонування вісцеральних систем” (Санкт-Петербург, Росія, 2001); І-му Міжнародному медичному самміті для студентів-медиків та молодих лікарів (Загреб, Хорватія, 2001); Всеукраїнській науковій конференції „Актуальні проблеми гастроентерології” (Київ, Україна, 2001); X-му Об'єднаному європейському гастроентерологічному тижні (Женева, Швейцарія, 2002); Всеукраїнській науковій конференції, присвяченій 160-річчю кафедри фізіології людини та тварин Київського національного університету імені Тараса Шевченка (Київ, Україна, 2002); VII-й Міжнародній конференції студентів-медиків (Краків, Польща, 2003); X-й Студентській науковій конференції (Київ, Україна, 2003); XІ-му Об'єднаному європейському гастроентерологічному тижні (Мадрид, Іспанія, 2003); І-й Міжнародній конференції „Нейрогуморальні та клітинні регуляторні механізми травних процесів” (Львів, Україна, 2003).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 15 наукових праць (4 статті у фахових наукових виданнях України, 11 тез - у матеріалах вітчизняних та міжнародних конференцій).

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, методів досліджень, 3-х розділів з викладом отриманих результатів, розділу присвяченому аналізу і узагальненню результатів, практичних рекомендацій, висновків, списку використаних джерел, який включає 276 посилань та додатків. Матеріали дисертаційної роботи викладені на 146 сторінках (основна частина 114 сторінок), ілюстрована 26 рисунками і 7 таблицями.

2. Основний зміст роботи

Матеріали і методи досліджень

Дослідження шлункової секреції у щурів. В умовах гострого експерименту на 235 білих нелінійних щурах-самцях масою 180-250 г дослідили вплив лактулози та її метаболітів, молочної кислоти та КЛЖК, на шлункову секрецію кислоти методом перфузії ізольованого шлунку за Гхошем та Шільдом [Ghosh et al., 1958]. Щурів наркотизували уретаном (Sigma Chemichal Co, St. Louis, USA) в дозі 1,1 г/кг ваги (внутрішньоочеревинно). Дослідження проведені на двох групах щурів: І - з інтактною нервовою системою, ІІ - щурі, яким була виконана операція стовбурової ваготомії.

Вплив лактулози, молочної кислоти та КЛЖК здійснювали на фоні базальної та стимульованої шлункової секреції кислоти у щурів. Секрецію шлунку стимулювали внутрішньоочеревинним (в/о) введенням інсуліну в дозі 1,2 од/кг (Львівський м'ясокомбінат, Україна), гістаміну дигідрохлориду в дозах 3 та 6 мг/кг (Фармацевтична фірма „Здоров'я”, Україна), пентагастрину в дозах 0,23 мг/кг (хімфармфабрика „Санітар”, Каунас, Литва), 0,016 і 0,032 мг/кг (Sigma Chemical Co, St. Louis, USA) та карбахоліну в дозі 0,01 мг/кг (об'єднання „Лівівфарм”, Львів, Україна). Впродовж всього періоду стимулюючої дії інсуліну (3-4 години), гістаміну (2 години), пентагастрину (2 години) та карбахоліну (2 години) збирали 10-ти хвилині проби перфузату.

В зібраних пробах електротитрометрично визначали загальну кислотність перфузату за допомогою іономіра ЭВ-74 [Гройсман и соавт., 1988] з використанням 0,01 N розчину гідроокису натрію (NaOH). Кількість NaOH, що йшла на титрування перфузату в 10-хвній пробі, дорівнювала дебіту соляної кислоти в титраційних одиницях, що виділялася в шлунку за даний період часу.

Лактулозу (4-О-Я-Галактопіранозил-D-фруктофураноза) (Inalco S.p.a., Italy) вводили ректально в дозах 400 та 800 мг/кг. Метаболіти лактулози у вигляді натрієвих солей молочної кислоти та КЛЖК вводили ректально за 10 хв до введення стимулятора в дозах: ацетат натрію - 336 мг/кг, лактат натрію - 144 мг/кг, пропіонат натрію - 84 мг/кг та бутират натрію - 36 мг/кг.

Дослідження шлункової секреції у собак. Дослідження проводились в умовах хронічного експерименту на 2 безпородних собаках масою 16 і 18 кг, яким були накладені фістули на фундальний відділ шлунка та дванадцятипалу кишку, 6-8 см дистальніше пілоричного сфінктера, за методом Басова-Павлова. Всі оперативні втручання виконували під загальним знечуленням з використанням нембуталу (35 мг/кг, внутрішньовенно). Накладання фiстул на шлунок та дванадцятипалу кишку, а також передопераційну підготовку та післяопераційний догляд за тваринами здійснювали за схемами, описаними в посібнику Шалімова С.О. [1989]. Експерименти проводили вранці натщесерце, при відсутності базальної секреції. Секрецію стимулювали підшкірним введенням гістаміну дигідрохлориду в дозі 0,05 мг/кг (Хіміко-фармацевтичне об'єднання „Здоров'я”, Україна) та інсуліну (0,5 од/кг) (Львівський м'ясокомбінат, Україна). Протягом стимулюючої дії гістаміну (1,5 години) та інсуліну (4 години) в 30-ти хвилинних пробах визначали інтенсивність секреторного процесу за об'ємом виділеного шлункового соку, автоелектротитрометрично визначали кислотність [Гройсман и соавт., 1988] в титраційних одиницях та концентрацію пепсину за Хантом [Hunt, 1948]. Після цього вираховували об'єм шлункового соку, що виділився за весь дослід, обчислювали дебіт кислоти і дебіт пепсину в кожній пробі та за весь дослід. За 2 години до введення гістаміну та за 1,5 години до інсуліну собакам внутрішньодуоденально вводили препарат нормазе (Inalco S.p.a., Italy), який являє собою водний розчин лактулози (66,7%) з розрахунку 1,8 г/кг лактулози.

Дослідження концентрації глюкози в крові. Дослідження проведені в умовах хронічного експерименту на 20 та в умовах гострого експерименту на 69 білих нелінійних щурах-самцях масою 180-250 г. За добу до експерименту тварини не отримували їжі, але мали вільний доступ до води. Концентрацію глюкози в крові визначали за допомогою глюкометра Еліте 2000 (Bayer, Japan). Концентрацію глюкози в крові визначали до та через 30 хв після ректального введення лактулози (400 та 800 мг/кг) і через 10 хв - пропіонату натрію (84 мг/кг), лактату натрію (144 мг/кг), ацетату натрію (336 мг/кг), бутирату натрію (36 мг/кг).

Одержані результати досліджень перевіряли на нормальність розподілу за допомогою W тест Шапіро-Уілксона. Оскільки наші дані виявилися нормально розподілені ми розраховували середнє значення (М), похибку середнього (m). Порівняння вибірок проводилося за допомогою t-критерію Стьюдента. Статистичні розрахунки та побудову графіків та діаграм проводили за допомогою комп'ютера типу IBM PC Pentium з використанням Microsoft Excel Windows XP.

Результати досліджень та їх обговорення

Вплив лактулози на шлункову секрецію. Дослідження були розпочаті з вивчення впливу лактулози на базальну секрецію кислоти в шлунку щурів. Встановлено, що лактулоза в дозах 400 та 800 мг/кг зменшувала дебіт соляної кислоти за 50 хв досліду на 40% (p<0,001, n=14) та 41% (p<0,05, n=18) відповідно. Приблизно у 10% обстежених щурів спостерігався підвищений рівень базальної шлункової секреції. В зв'язку з тим, що гіперсекреція соляної кислоти є одним з головних факторів агресії, який лежить в основі патогенезу виразкової хвороби дванадцятипалої кишки, щурів з гіперсекреторним станом шлункової секреції ми виділили в окрему групу та повторили на них дослідження впливу лактулози на шлункову секрецію кислоти. Встановлено, що у даної групи щурів лактулоза в дозі 400 мг/кг зменшувала дебіт кислоти за 50 хв. на 44,5% (p<0,001, n=14). Тобто, ефект пригнічення базальної секреції соляної кислоти лактулозою не залежав від вихідного рівня секреції.

З метою перевірки, чи розтягнення кишки введеним об'ємом лактулози спричиняє подразнення механорецепторів та виникнення гальмівного коло-гастрального рефлексу, була проведена серія дослідів (n=10), в яких ректально вводили фізіологічний розчин в об'ємі 1,6 мл/кг. Цей об'єм дорівнював об'єму лактулози, розрахованому на дану вагу щура. Встановлено, що фізіологічний розчин об'ємом 1,6 мл/кг не впливав на секрецію кислоти в шлунку. Таким чином, встановлено відсутність впливу механічного подразнення даного об'єму речовини на рецепторний апарат слизової оболонки товстої кишки.

Введення лактулози (800 мг/кг) на фоні стимульованої інсуліном шлункової секреції призводило до зменшення виділення кислоти з шлунковим соком на 32% (p<0,05, n=20). Враховуючи механізм стимулюючої дії інсуліну на шлункову секрецію, можна припустити, що КЛЖК, які утворюються при гідролізі лактулози (вона сама не всмоктується) впливають або на глюкосенситивну зону гіпоталамуса, або на ядра блукаючих нервів, або на рецепторний апарат парієтальних клітин. Тому в наступній серії досліджень ми з'ясовували, чи лактулоза реалізує свій гальмівний вплив на кислотність шлункової секреції за допомогою периферичних механізмів. Як периферичні стимулятори шлункової секреції ми використали карбахолін, гістамін та пентагастрин. В результаті досліджень встановлено, що лактулоза (800 мг/кг) не впливала на шлункову секрецію, стимульовану карбахоліном (p>0,05, n=20). Проте, в даній дозі вона достовірно зменшувала дебіт кислоти шлункової секреції, стимульованої пентагастрином, на 55% (p<0,001, n=20), а стимульованої гістаміном - на 24% (p<0,05, n=20).

З метою перевірки видоспецифічності ефекту лактулози на шлункову секрецію, ми провели дослідження впливу лактулози на шлункову секрецію у собак, стимульовану інсуліном і гістаміном. 1,8 г/кг лактулози у вигляді препарату нормазе зменшували інтенсивність інсулінової шлункової секреції зменшувалась на 52,6 % (р<0,01, n=16), дебіт кислоти виділеного соку - на 52,2 % (р<0,01, n=16), дебіт пепсину - на 50,5 % (р<0,01, n=16). Лактулоза гальмувала інтенсивність гістамінової шлункової секреції на 52,6% (р<0,001, n=19), дебіту кислоти виділеного соку - на 45,6% (р<0,01, n=19) та дебіту пепсину на 52,8% (р<0,05, n=19).

Дослідження механізму гальмівного впливу лактулози на секреторну активність шлунку. Аналізуючи механізм дії лактулози на шлункову секрецію, ми порівняли одержані ефекти лактулози з ефектами інших речовин на шлункову секрецію, механізм дії яких відомий. Виявилось, що дофамін [Берегова, 2001], гамааміномасляна кислота [Schubert, 2002], кальцитонін ген-зв'язаний пептид [Tache et al., 1984, 1991; Rossowski et al., 1997], кортикотропін-релізінг фактор [Tache et al., 1985], гіперглікемія [Lam et al., 1997, 1998], нейротензин [Olsen et al., 1984]

впливають на шлункову секрецію аналогічно лактулозі: гальмують інсулінову, гістамінову і, особливо, пентагастринову секрецію кислоти та не впливають на секрецію, стимульовану карбахоліном. Також встановлено, що вказані речовини та гіперглікемія зменшують тонічну холінергічну активність блукаючих нервів. Такий механізм впливу на секреторну функцію шлунка названо центральним гальмуванням шлункової секреції. Ми припустили, що і вплив лактулози на шлункову секрецію реалізується через центральне гальмування шлункової секреції. Але так як лактулоза не всмоктується, то спричинити зменшення тонічної холінергічної активності блукаючих нервів можуть лише її метаболіти після всмоктування в кров. Дійсно, за даними літератури молочна кислота [Armentano, 1992] та даними деяких авторів пропіонова кислота [Aiello et al., 1987, 1989; Anderson et al., 1984; Armentano, 1992; Beauvieux et al., 2001; Chow et al., 1992; Demigne et al., 1986,1995; Remesy et al., 1980; Sugden et al.,1984; Wolever et al.,1991] слугують субстратом для глюконеогенезу в печінці, в результаті чого виникає гіперглікемія, яка, як відомо, є одним з чинників центрального гальмування шлункової секреції за участю блукаючих нервів. Тому в наступних серіях експериментів ми перевіряли своє припущення. Для цього слід було, насамперед, дослідити вплив лактулози на шлункову секрецію у щурів в умовах повної парасимпатичної денервації шлунка, а також встановити концентрацію глюкози в крові до і після ваготомії.

Встановлено, що через 30 хв після введення лактулози (800 мг/кг) концентрація глюкози в крові у неоперованих щурів з інтактною нервовою системою зростала з 3,38+0,27 ммоль/л до 5,10+0,22 ммоль/л, або на 51% (р<0,001) у порівнянні з вихідним рівнем та на 34% (р<0,001) у порівнянні з відповідною пробою в контролі (3,78+0,16 ммоль/л). На 60-ій хв після введення лактулози спостерігалося максимальне зростання концентрації глюкози в крові до 5,90+0,19 ммоль/л, або на 75% (р<0,001) у порівнянні з вихідним рівнем та на 65% (р<0,001) у порівнянні з відповідною пробою в контролі (3,58+0,09 ммоль/л) (рис.2 А). У щурів, які перебували під уретановим знечуленням, через 30 хв після введення лактулози (400 мг/кг) концентрація глюкози в крові збільшувалася з 3,90+0,28 ммоль/л до 5,80+0,88 ммоль/л або на 49% (р<0,05) у порівнянні з вихідним рівнем та на 71% (р<0,05) у порівнянні з відповідною пробою в контролі (3,31+0,11 ммоль/л). Максимальне збільшення концентрації глюкози в крові спостерігалося через 90 хв після введення лактулози і становило 8,48+1,33 ммоль/л або на 117% (р<0,01) у порівнянні з вихідним рівнем та на 190% (р<0,001) у порівнянні з відповідною пробою в контролі (2,92+0,05 ммоль/л). Лактулоза підвищувала концентрацію глюкози в крові у не наркотизованих щурів протягом двох з половиною годин та у наркотизованих щурів впродовж трьох годин.

Наступним завданням наших досліджень було вивчення впливу лактулози на пентагастринову та гістамінову шлункову секрецію кислоти в умовах повної парасимпатичної денервації шлунка з паралельним визначенням концентрації глюкози в крові. У ваготомованих щурів лактулоза не впливала на виділення кислоти з шлунковим соком, стимульованому пентагастрином та гістаміном. Хоча концентрація глюкози в крові у даних тварин достовірно збільшувалася протягом трьох годин. Таким чином, необхідною умовою реалізації механізму гальмівної дії лактулози на шлункову секрецію є збереження цілісності блукаючих нервів. Такий висновок та дані стосовно збільшення концентрації глюкози в крові під дією лактулози дозволили нам дійти заключення, що дія лактулози на шлункову секрецію реалізується через механізм центрального гальмування секреції за участю блукаючих нервів.

Вплив коротколанцюгових жирних кислот на шлункову секрецію та на концентрацію глюкози в крові. Лактат натрію та КЛЖК зменшували дебіту кислоти пентагастринової секреції: пропіонат натрію - на 44% (р<0,0016), лактат натрію - на 41% (р<0,001), ацетат натрію - на 25% (р<0,05), бутират натрію - на 31% (р<0,001).

Щодо впливу пропіонату на утворення глюкози в печінці дані суперечливі. Пропіонат в печінці є субстратом для утворення глюкози шляхом глюконеогезу. Так на здорових добровольцях показано [Wolever et al.,1991], що ректальне введення пропіонату стимулює глюконеогенез в печінці. На ізольованих гепатоцитах щурів [Aiello et al., 1987; Anderson et al., 1984; Beauvieux et al., 2001; Demigne et al., 1986,1995; Remesy et al., 1980; Sugden et al.,1984], жуйних [Aiello et al., 1989; Armentano, 1992; Chow et al., 1992] було встановлено, що пропіонат вірогідно підвищує продукцію глюкози шляхом глюконеогенезу. Хоча інші дослідники стверджують, що пропіонат не впливає на утворення глюкози в печінці у людей [Alamowitch et al., 1996; Alles et al., 1999; Laurent et al., 1995; Venter et al., 1990] та щурів [Anderson et al., 1984; Boillot et al., 1995]. В результаті наших досліджень, встановлено, що через 10 хв після введення пропіонату натрію концентрація глюкози в крові збільшувалася до з 4,44+0,18 ммоль/л до 6,03+0,55 ммоль/л, або на 35% (р<0,05). Найбільше збільшення концентрації глюкози в крові спостерігалося через 40 хв після введення пропіонату натрію, вона становила 9,21+0,34 ммоль/л, що було на 107% (р<0,001) більше у порівнянні з вихідним рівнем. Таким чином, наші дані підтверджують результати тих авторів, які стверджують, що пропіонат стимулює глюконеогенез в печінці [Aiello et al., 1987, 1989; Anderson et al., 1984; Armentano, 1992; Beauvieux et al., 2001; Chow et al., 1992; Demigne et al., 1986,1995; Remesy et al., 1980; Sugden et al.,1984; Wolever et al.,1991].

Встановлено, що ацетат натрію та бутират натрію не впливали на концентрація глюкози в крові.

Таким чином, всі КЛЖК і лактат натрію пригнічували секрецію кислоти в шлунку щурів, стимульовану пентагастрином. Проте, лише пропіонат натрію і лактат натрію збільшували концентрацію глюкози в крові, а гіперглікемія, як відомо [Lam et al., 1997, 1998], гальмує шлункову секрецію. Тому одержані дані ми повинні врахувати в концепції механізму дії лактулози на шлункову секрецію і тепер надалі говорити про те, що лактулоза гальмує шлункову секрецію через утворення молочної кислоти і КЛЖК в товстій кишці. Дві з них - пропіонова та молочна, як нами показано, збільшують концентрацію глюкози в крові, а дві з них - оцтова і масляна гальмують секрецію за невідомим механізмом.

Стосовно міркувань щодо механізму дії оцтової і масляної кислоти на шлункову секрецію в нагоді нам стали дані літератури про механізм гальмівної дії КЛЖК з товстої кишки на моторику шлунка та проксимального відділу тонкої кишки. Показано [Cherbut et al., 1997; Cuche et al., 1999, 1999, 2000, 2001; Jeng et al., 1990; Longo et al., 1990; Robert et al., 1996; Welch et al., 1988], що КЛЖК вивільняють з кишечнику гальмівний пептид YY, який, як відомо [Zai et al., 1996; Zhao et al., 1999 ] зменшує виділення соляної кислоти з шлунковим соком.

Висновки

У дисертації, відповідно до поставленої мети, вирішене актуальне наукове питання, яке стосується участі коротколанцюгових жирних кислот в регуляції шлункової секреції та зроблені наступні висновки:

В природних умовах травлення гальмування шлункової секреції в кишкову фазу секреторного процесу завершується після гідролізу харчових волокон в товстій кишці та утворення коротколанцюгових жирних кислот, саме які і зменшують секрецію в шлунку.

Механізм гальмівного впливу лактулози на шлункову секрецію полягає в центральному гальмуванні секреторної активності шлунка за участю блукаючих нервів. Пропіонова та молочна кислоти слугують субстратом для глюконеогенезу в печінці, в результаті чого гіперглікемія, яка виникає, зменшує тонічну активність блукаючих нервів, що проявляється у гальмуванні базальної, інсулінової, пентагастринової, гістамінової секреції кислоти та у відсутності впливу на карбахолінову шлункову секрецію.

У щурів з інтактною нервовою системою лактулоза гальмує базальну шлункову секрецію соляної кислоти та секрецію кислоти, стимульовану інсуліном, пентагастрином і гістаміном, та не впливає на карбахолінову секрецію.

У собак з інтактною нервовою системою лактулоза гальмує шлункову секрецію, стимульовану інсуліном і гістаміном, що вказує на відсутність видоспецифічності у дії лактулози на шлункову секрецію.

Лактулоза збільшує концентрацію глюкози в крові у щурів з інтактною нервовою системою та з парасимпатичною денервацією шлунка.

Парасимпатична денервація шлунка усуває гальмівний вплив лактулози на шлункову секрецію та посилює стимулюючу дію лактулози на концентрацію глюкози в крові.

Коротколанцюгові жирні кислоти та молочна кислота гальмують пентагастринову секрецію кислоти в шлунку щурів.

Пропіонова та молочна кислоти підвищують концентрацію глюкози в крові, оцтова та масляна кислоти не впливають на концентрацію глюкози в крові. лактулоза інсулін шлунок кров

Найбільш поширеними ускладненнями у хворих в післяопераційному періоді є парези і паралічі травного тракту та гострі виразки шлунка. Враховуючи відому властивість лактулози стимулювати моторику дистального відділу травного тракту та встановлену нами її антисекреторну дію, лактулозу слід включати в комплексну терапію хворим у післяопераційному періоді.

Включення лактулози в комплекс міроприємств, що проводяться при лікуванні хворих після оперативних втручань на органах черевної порожнини в Київському міському центрі кровотеч, Республіканському центрі хірургії печінки та підшлункової залози, хірургічному відділенні Хмельницької обласної лікарні зменшило перебування хворих в хірургічному стаціонарі в середньому на 2 дні, що має значний соціальний і економічний ефект.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Берегова Т.В., Фалалєєва Т.М. Вплив лактульози на базальну та стимульовану інсуліном шлункову секрецію у щурів // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Фізіологія. Проблеми регуляції фізіологічних функцій. - 2001. - №8. - С. 5-9. (Здобувач - проведення експерименту та статистична обробка результатів, підготовка матеріалу до друку; Берегова Т.В. - ідея дослідження, загальне редагування.)

2. Фалалєєва Т.М., Берегова Т.В. Вплив лактульози на стимульовану гістаміном, пентагастрином та карбахоліном шлункову секрецію у щурів // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології. Київ-Луганськ-Харків. - 2002. - Т.43, №4. - С. 42-46. (Здобувач - проведення експерименту, графічне забезпечення, підготовка матеріалу до друку; Берегова Т.В. - ідея дослідження, загальне редагування.)

3. Фалалєєва Т.М., Берегова Т.В., Мегрин М.В. Дослідження механізму дії лактульози на шлункову секрецію у зв'язку з процесами цитопротекції в слизовій оболонці шлунка // Таврический медико-биологический весник. - 2004. - Т.7, №1. - С.127-130. (Здобувач - проведення експерименту, літературний пошук, аналіз літературних даних, підготовка матеріалу до друку; Берегова Т.В. - інтерпретація та узагальнення результатів, загальне редагування; Мегрин М.В. - проведені сумісні дослідження з включенням лактулози в комплекс післяопераційних заходів хворим, оперованим з приводу геморою та тріщин прямої кишки в відділені гнійної хірургії Бердичівської міської лікарні.)

4. Фалалєєва Т.М., Берегова Т.В. Механізм впливу лактулози на шлункову секрецію // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. - 2004. - Т. 25, №1. - С.42-46. (Здобувач - проведення експерименту, літературний пошук, аналіз літературних даних, підготовка матеріалу до друку; Берегова Т.В. - загальне редагування.)

5. Falalyeyeva T., Mirgorodskaya L. The influence of lactulose on basal gastric secretion in rats // 11 European students conference at the Charite Berlin for medical students and young doctors. - Berlin (Germany), 2000. - Р.180. (Здобувач - проведення експерименту, статистична обробка результатів та підготовка матеріалів до друку; Миргородська Л.Н. - надала для досліджень хімічно чисту та сертифіковану лактулозу.)

6. Фалалєєва Т.М., Берегова Т.В., Миргородська Л.М. Вплив лактульози на шлункову секрецію у щурів // VI Міжнародна конференція “Інформотерапія: теоретичні аспекти і практичне застосування”. - Київ, 2000. - № 1. - С.87-88. (Здобувач - проведення експерименту, статистична обробка і аналіз результатів; Берегова Т.В. - ідея дослідження, загальне редагування; Миргородська Л.М. - надала для досліджень хімічно чисту та сертифіковану лактулозу.)

7. Фалалеева Т.М., Береговая Т.В., Кухарский В.М., Миргородская Л.Н. Влияние лактулезы на секреторную функцию желудка // Международная конференция, посвященная 75-летию со дня рождения А.М. Уголева: “Механизмы функционирования висцеральных систем”. - Санкт-Петербург (Россия), 2001. - С.374. (Здобувач - проведення експерименту на щурах, статистична обробка і аналіз результатів; Берегова Т.В. -загальне редагування; Кухарський В.М. - дослідження впливу лактулози на шлункову секрецію у собак; Миргородська Л.М. - надала для досліджень хімічно чисту та сертифіковану лактулозу.)

8. Falalyeyeva T., Beregova T. The influence of lactulose on gastric secretion // 1-st Zagreb International Medical Summit for medical students and young doctors. - Zagreb (Croatia), 2001. - P.12. (Здобувач - проведення експерименту, статистична обробка результатів, підготовка матеріалів до друку; Берегова Т.В. - ідея дослідження, загальне редагування.)

9. Берегова Т.В., Фалалєєва Т.М. Вплив лактульози на шлункову секрецію у щурів, стимульовану гістаміном // Тези доповідей Всеукраїнської наукової конференції “Актуальні проблеми гастроентерології”. - Київ, 2001. - С. 4. (Здобувач - проведення експерименту, статистична обробка та аналіз результатів, інтерпретація даних, підготовка матеріалів до друку; Берегова Т.В. - ідея дослідження, загальне редагування.)

10. Falalyeyeva T.M. The influence of lactulose on basal and stimulated gastric acid secretion in rats // Gut. - 2002. - Vol..51 (Suppl III). - A.151.

11. Фалалєєва Т.М., Берегова Т.В., Васильєва А.О., Миргородська Л.М. Вплив лактульози на рівень цукру в крові у щурів // Тези доповідей Всеукраїнської наукової конференції, присвяченої 160-річчю кафедри фізіології людини та тварин Київського національного університету імені Тараса Шевченка. - Київ, 2002. - С.111. (Здобувач - проведення експерименту, статистична обробка та аналіз результатів, підготовка матеріалів до друку, Берегова Т.В. - ідея дослідження, загальне редагування; Васильєва А.О. - підготовка тварин до досліду та технічне забезпечення його виконання; Миргородська Л.М. - надала для досліджень хімічно чисту та сертифіковану лактулозу.)

12. Falalyeyeva T., Beregova T., Mirgorodskaya L., Vasilyeva A. The influence of lactulose on blood glucose level in rats // Przeglad Lekarski. - 2003. - Vol. 60. (Suppl. II). - P. 46. (Здобувач - проведення експерименту, статистична обробка та аналіз результатів, підготовка матеріалів до друку; Берегова Т.В. - загальне редагування; Миргородська Л.М. - надала для досліджень хімічно чисту та сертифіковану лактулозу; Васильєва А.О. - підготовка тварин до досліду та технічне забезпечення його виконання.)

13. Васильєва А.О., Фалалєєва Т.М., Макарчук М.Ю., Берегова Т.В. Дослідження механізму гальмівного впливу лактульози на шлункову секрецію кислоти у щурів // Матеріали X студентської наукової конференції. - Київ. - 2003. - С. 29-30. (Здобувач - проведення експерименту, статистична обробка та аналіз результатів; Васильєва А.О. - студентка 3-го курсу брала участь в експериментах по визначенню концентрації глюкози в крові у щурів, підготовила матеріали до друку; Макарчук М.Ю. - консультативна допомога; Берегова Т.В. - загальне редагування.)

14. Falalyeyeva T.M., Beregova T.V. The investigation of mechanism of action of lactulose on gastric acid secretion // Gut. - 2003. - V.52 (Suppl. II). - A. 227. (Здобувач - проведення експерименту, статистична обробка та аналіз результатів, підготовка матеріалів до друку; Берегова Т.В. - загальне редагування.)

15. Falalyeyeva T., Vasilyeva N., Mirgorodskaya L. The mechanism of action of lactulose on gastric acid secretion in rats // Abstracts of International Conference “Neuro-humoral and cellular regulatory mechanisms of digestion processes”. - 2003. - P.10-11. (Здобувач - проведення експерименту, статистична обробка та аналіз результатів, підготовила матеріали до друку; Васильєва А.О. - студентка 3-го курсу брала участь в експериментах по визначенню концентрації глюкози в крові у щурів; Миргородська Л.М. -надала для досліджень хімічно чисту та сертифіковану лактулозу).

Размещено на Allbest.ru