Efficiency estimation of diet therapy with protein component modification in patients with obesity and purine metabolism disorder

• Lapik Irina A.
• Gapparova Kamilat M.
• Chekhonina Yulia G.

Abstract

The development of a personalized nutritional approach to diet therapy for patients with obesity and hyperuricemia, aimed at increasing the treatment effectiveness of these patients, is an urgent task.

The aim: to assess the impact of nutritional approach with a modification of the protein component on body composition and biochemical parameters in patients with obesity and purine metabolism disorder.

Material and methods. A randomized controlled trial was conducted, and included 50 patients (average age 46.9±2.5 years) with obesity and purine metabolism disorder. All patients were divided into two groups of 25 people. Within 2 weeks patients of group 1 received the main version of a standard low-calorie diet (1730 kcal, protein - 87.4 g, fat - 61.4 g, carbohydrates - 207 g). Group 2 received a personalized version of the diet (2125 kcal, protein - 100.2 g, fat - 75.9 g, carbohydrate - 260 g) with the modification of the protein component: protein content of at least 90 g per day, restriction of animal products containing a high purine load.

Results and discussion. During diet therapy the decrease in fat mass in group 1 patients averaged 4.4%, visceral fat area - 8.6% (p<0.05) and in patients of group 2 - 6.9 and 9.1% respectively (p<0.05). During treatment a significant decrease in muscle mass was observed in group 1 at average 3.9% (p<0.05), and in group 2 on the basis of personal nutritional approach there was a slight decrease in muscle mass at average of 1.5%. After treatment patients of the two groups showed improvement in a number of indicators of lipid and carbohydrate metabolism: a significant decrease (p<0.05) of glucose, total cholesterol, LDL cholesterol and triglycerides in blood serum by 18.2-19.1, 23.2-23.6, 24.2-25.0 и 28.5-30.4%. However, patients in group 1 showed a slight decrease in uric acid in blood serum at average 7.6%, and patients in group 2 who received a personal nutritional approach with a modification of the protein component showed a significant decrease in uric acid at average of 12.5% (p<0.05).

Conclusion. The obtained data indicate the need for a personal nutritional approach with a modification of the protein component in patients with obesity andpurine metabolism disorder, which will prevent the development and progression of complications associated with obesity.

Keywords:obesity, hyperuricemia, diet, personal nutritional approach

Рост распространенности ожирения становится общемировой проблемой не только среди взрослого населения, но и среди детей [1]. Ожирение относят к "эпидемии" XXI века, так как, по данным Всемирной организации здравоохранения, избыточную массу тела имеют до 30% жителей нашей планеты; в США - более 50% населения; в Швейцарии, Болгарии, Италии, Франции, Испании - 20%; в Германии, Финляндии, Великобритании - 30% [2]. Избыточная масса тела и ожирение играют важную роль в развитии не только метаболического синдрома, артериальной гипертензии, ишемической болезни сердца, желчнокаменной болезни, но и сахарного диабета [3-6]. Нарушения углеводного обмена выявляются у половины пациентов с ожирением. При этом вероятность развития сахарного диабета 2 типа определяется длительностью ожирения и особенностями отложения жировой ткани в организме [7]. При ожирении частота развития артериальной гипертензии прямо коррелирует с увеличением индекса массы тела. По данным Фрамингемского исследования, увеличение массы тела на 1 кг способствует повышению артериального давления на 1 мм рт.ст. [8]. При ожирении у пациентов часто наблюдаются гипертриглицеридемия и снижение уровня липопротеинов высокой плотности [8]. В ряде исследований показана взаимосвязь между увеличением количества жировой ткани и повышением концентрации мочевой кислоты в сыворотке крови -гиперурикемией [9-11]. Повышение уровня мочевой кислоты связывают не только с увеличенной реабсорбцией натрия в проксимальных почечных канальцах, микроальбуминурией, протеинурией, поражением почек, гипертриглицеридемией, низким содержанием холестерина липопротеидов высокой плотности, гиперинсулинемией, но и с ожирением [12]. Кроме того, пациенты с гиперурикемией чаще имеют связанные с ожирением сопутствующие заболевания, например артериальную гипертензию, гипертриглицеридемию и нарушения углеводного обмена [11-14]. Среди методов лечения гиперурикемии наиболее оправданной считается диета с ограничением пуринов [15-17]. Стандартная диетотерапия при повышении уровня мочевой кислоты имеет ряд особенностей, предусматривающих выраженную калорическую редукцию и резкое ограничение белка в рационе, приводящие к активной потере мышечной массы. В настоящее время большой перечень применяемых специализированных пищевых продуктов позволяет модифицировать рационы питания пациентов с ожирением и нарушением пуринового обмена по белковому компоненту, однако нет персонализированного подхода к диетотерапии данной категории пациентов, который будет направлен на повышение эффективности лечения пациентов с ожирением и гиперурикемией с целью профилактики развития и прогрессирования осложнений.

Целью настоящего исследования стала оценка влияния диетотерапии с модификацией белкового компонента на показатели состава тела и биохимические показатели у пациентов с ожирением и нарушением пуринового обмена.

Материал и методы

Проведено рандомизированное контролируемое исследование. В условиях стационара в отделении профилактической и реабилитационной диетологии ФГБУН "ФИЦ питания и биотехнологии" (Москва) обследованы 50 пациентов с ожирением I-III степени и нарушением пуринового обмена (с бессимптомной гиперурикемией) в возрасте от 20 до 65 лет. Обязательными условиями включения пациентов в исследование были подписание информированного согласия, ожирение I-III степени и бессимптомная гиперурикемия. При этом из сопутствующих заболеваний у 35% обследованных была выявлена артериальная гипертензия, у 21% - заболевания желудочно-кишечного тракта, у 12% - нарушения углеводного обмена (нарушенная толерантность к глюкозе и сахарный диабет 2 типа). Наличие хронических заболеваний в стадии обострения, заболеваний почек и возраст более 65 лет были критериями исключения пациентов из исследования.

Пациенты, вошедшие в исследование, были разделены на 2 группы (n=25), идентичные по возрасту, полу и степени ожирения. В зависимости от сопутствующих заболеваний пациенты получали симптоматическую терапию: антигипертензивную, антисекреторную и сахароснижающую. В течение 2 нед пациенты 1-й группы получали вариант стандартной диеты с пониженной калорийностью. Среднесуточная энергетическая ценность диеты составила 1730 ккал, содержание белка было 87,4 г, жиров - 61,4 г, углеводов - 207,0 г. Ограничение энергетической ценности стандартной диеты осуществляли преимущественно за счет жиров и углеводов. Исключали добавленные сахара, ограничивали животные жиры. В диету включали продукты, богатые йодом (морская рыба, морская капуста), растительные жиры, пищевые волокна (овощи, фрукты). Пациентов 2-й группы получали персонализированный вариант диеты с модификацией белкового компонента и контролируемым содержанием жиров, углеводов. Энергетическую ценность персонализированного рациона, а также скорость окисления белков, жиров и углеводов для каждого пациента определяли индивидуально методом непрямой калориметрии с использованием стационарного метаболографа "Quark RMR" (COSMED, Италия). При этом редукция калорийности диеты в среднем составляла 500-600 ккал/сут. Среднесуточная энергетическая ценность персонализированного рациона составила 2125 ккал, содержание белка - 100,2 г, жиров - 75,9 г, углеводов - 260,4 г. В персонализированную диету включали продукты с низким содержанием жира, что позволило уменьшить ее калорийность. Содержание белка в персонализированном рационе составляло не менее 90 г/сут (от 18 до 22% суточной калорийности диеты) за счет включения в рацион продуктов как животного, так и растительного происхождения.

Квоту необходимого потребления белка определяли каждому пациенту индивидуально исходя из данных, полученных методом непрямой калориметрии, по результатам которой пациентам требовалось увеличение количества белка в персонализированной диете в сравнении со стандартной диетой с пониженной калорийностью для предотвращения потери мышечной массы на фоне ограничения калорийности рационов питания. Модификацию белкового компонента в персонализированной диете проводили не только по количественному, но и по качественному составу. Ограничивали в рационе продукты животного происхождения, богатые пуринами (преимущественно говядина), за счет увеличения потребления молочных продуктов (сыр, творог, творожная запеканка, кефир). Допускалось включение в рацион питания мяса птицы не более 1 порции в сутки до 3 раз в неделю. Из персонализированного рациона исключали субпродукты (печень, язык, почки), мясные и рыбные консервы, соленую рыбу, а также мясные и рыбные бульоны. Ограничивали потребление продуктов с умеренным содержанием пуринов (бобовые, щавель, цветная капуста, грибы, шпинат). Потребность в углеводах обеспечивали за счет продуктов с невысокой энергетической ценностью и низким гликемическим индексом. При этом практически полностью исключали потребление моно- и дисахаридов.

Химический состав и энергетическая ценность примерного дня стандартной диеты с пониженной калорийностью и персонализированного варианта диеты для пациентов с ожирением и нарушением пуринового обмена представлены в табл. 1 и 2.

При поступлении на лечение в клинику у пациентов оценивали фактическое питание в домашних условиях с использованием компьютерной программы-опросника "Анализ состояния питания человека" (версия 1.2 ГУ НИИ питания РАМН, 2003-2005 гг.), которая автоматически рассчитывает среднесуточную калорийность и химический состав рациона питания больных. Методом биоимпедансометрии на мультичастотном анализаторе "InBody 720" (Biospace, Южная Корея) обследуемым определяли содержание жировой, мышечной массы, общей жидкости и висцерального жира до и после курса диетотерапии. Биохимические показатели в сыворотке крови [общий холестерин, холестерин липопротеинов низкой (ЛПНП) и высокой плотности (ЛПВП), триглицериды, активность аланин- (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ), мочевина, креатинин, мочевая кислота] определяли на биохимическом анализаторе "KONELAB Prime 60i" (KONELAB Prime 60i, Финляндия).

Для статистической обработки данных использовали программу SPSS Statistics 21,0. Результаты представлены в виде средних величин и стандартной ошибки средней величины (M±m). Оценивали статистическую значимость различий выборок с использованием непараметрических критериев Манна-Уитни и Вилкоксона, в случае нормального распределения показателей достоверность различий определяли с использованием t-критерия Стьюдента. Уровень считали статистически значимым при p<0,05.

Результаты и обсуждение

Оценка фактического питания пациентов с ожирением и нарушением пуринового обмена показала повышенную калорийность рационов питания в домашних условиях. Было выявлено избыточное потребление жира [135% рекомендуемой нормы потребления (РНП) в 1-й группе и 141% РНП во 2-й группе] и белка (127% РНП в 1-й группе и 129% РНП во 2-й группе), что значительно превышало рекомендуемые нормы [18]. Потребление углеводов в обеих группах (104% РНП в 1-й группе и 107% РНП во 2-й группе) соответствовало рекомендуемым нормам, однако потребление пищевых волокон было недостаточным (60% РНП в 1-й группе и 70% РНП во 2-й группе). Таким образом, анализ фактического питания пациентов с ожирением и нарушением пуринового обмена выявил выраженные отклонения от рекомендуемых норм в потреблении пищевых веществ: высокое потребление жира, белка и недостаточное потребление пищевых волокон (табл. 3).

При оценке показателей состава тела до лечения у пациентов с ожирением и нарушением пуринового обмена были выявлены изменения компонентного состава тела в виде повышения жировой массы тела, площади висцерального жира и общей жидкости относительно нормальных значений, что отмечено и в других исследованиях [19]. На фоне проводимой диетотерапии наблюдалась положительная динамика показателей состава тела пациентов обеих групп (табл. 4). Однако у пациентов 1-й группы, которые получали стандартную диету с пониженной калорийностью, снижение содержания жировой массы в среднем составило 4,4%, площади висцерального жира - 8,6% (p<0,05), а у пациентов 2-й группы, получавших персонализированный вариант диеты, снижение содержания жировой массы составило в среднем 6,9%, площади висцерального жира - 9,1% (p<0,05). У пациентов обеих групп снижение содержания общей жидкости в среднем составило 3,7%. На фоне проводимой диетотерапии у пациентов 1-й группы было отмечено достоверное уменьшение мышечной массы тела (в среднем 3,9%, p<0,05), а у пациентов 2-й группы наблюдалось только незначительное снижение мышечной массы тела (в среднем на 1,5%), не достигающее уровня статистической значимости.

При первичном обследовании пациентов с ожирением и нарушением пуринового обмена было выявлено повышение уровня глюкозы, общего холестерина, триглицеридов и мочевой кислоты в сыворотке крови. Динамика биохимических показателей крови у пациентов в процессе лечения представлена в табл. 5, где отмечено статистически значимое (p<0,05) снижение уровня глюкозы, общего холестерина, ЛПНП, триглицеридов у пациентов обеих групп. При этом в 1-й группе снижение уровня глюкозы крови в среднем составило 18,2%, общего холестерина - 23,2%, ЛПНП - 24,2%, триглицеридов -28,5%, а во 2-й группе снижение уровня глюкозы крови в среднем составило 19,1%, общего холестерина -23,6%, ЛПНП - 25%, триглицеридов - 30,4%, без статистически значимых различий между группами. Однако на фоне стандартной диеты с пониженной калорийностью у пациентов 1-й группы наблюдалось незначительное снижение мочевой кислоты в сыворотке крови (в среднем на 7,6%), а у пациентов 2-й группы, которые получали персонализированную диету с модификацией белкового компонента, отмечено статистически значимое снижение уровня мочевой кислоты на 12,5% (p<0,05).

Таким образом, диетотерапия играет ключевую роль в снижении уровня мочевой кислоты в сыворотке крови. А ведь гиперурикемия не только основной фактор риска развития подагры [20], она оказывает влияние на развитие сердечно-сосудистых заболеваний, метаболического синдрома и заболеваний почек [21-24], с целью профилактики которых необходимо достижение целевых показателей мочевой кислоты в сыворотке крови с применением диетотерапии. Проведенные 19 проспективных когортных исследований показали [25-27], что риск развития гиперурикемии и подагры положительно коррелирует с потреблением красного мяса, морепродуктов, алкоголя, а отрицательно - с потреблением молочных продуктов, яиц, содержание которых было увеличено в персонализированных рационах питания, использованных в нашей работе. Основным отличием использованных персонализированных рационов от рекомендаций по питанию при подагре стало менее выраженное ограничение потребления как в количественном, так и в качественном эквиваленте белка на фоне умеренного снижения калорийности рациона.

Заключение

Применение стандартной диеты с пониженной калорийностью у пациентов с ожирением и нарушением пуринового обмена приводит к незначительному снижению уровня мочевой кислоты в сыворотке крови и статистически значимому снижению мышечной массы тела, а использование персонализированной диеты с модификацией белкового компонента, основанной на индивидуальном определении энерготрат покоя и метаболических субстратов, способствует статистически значимому снижению уровня мочевой кислоты сыворотки крови и лишь незначительному снижению мышечной массы тела у данной категории пациентов. Таким образом, при назначении диетотерапии пациентам с ожирением и нарушением пуринового обмена рекомендован подбор персонализированного рациона каждому пациенту индивидуально, что позволит не только провести коррекцию имеющихся метаболических нарушений, но и повысить эффективность лечебных мероприятий при ожирении, предотвратив развитие и прогрессирование его осложнений.

Финансирование. Научно-исследовательская работа по подготовке рукописи проведена за счет средств субсидии на выполнение государственного задания.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

References

1. Engin A. The defi nition and prevalence of obesity and metabolic syndrome. Adv Exp Med Biol. 2017; 960: 1-17. doi: 10.1007/978-3-319-48382-5_1

2. Ng M., Fleming T., Robinson M., et al. Global, regional, and national prevalence of overweight and obesity in children and adults during 1980-2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet. 2014; 384: 766-81. doi: 10.1016/S0140-6736(14)60460-8

3. Zeng X., Xie Y.J., Liu Y.T., et al. Polycystic ovarian syndrome: correlation between hyperandrogenism, insulin resistance and obesity. Clin Chim Acta. 2019; 13: 7-18. doi: 10.1016/j.cca.2019.11.003

4. Yuyan Pan, Jiaqi Liu, Fazhi Qi. Identification of key candidate genes and molecular pathways in white fat browning: an anti-obesity drug discovery based on computational biology. Hum Genomics. 2019; 13: 55. doi: 10.1186/s40246-019-0239-x

5. Lapik I.A., Gapparova K.M., Chekhonina Yu.G., et al. Current trends in nutrigenomics of obesity. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2016; 85 (6): 6-11. (in Russian)

6. Kopp W. How western diet and lifestyle drive the pandemic of obesity and civilization diseases. Diabetes Metab Syndr Obes. 2019; 12: 2221-36. doi: 10.2147/DMSO.S216791

7. Niswender K. Diabetes and obesity: therapeutic targeting and risk reduction - a complex interplay. Diabetes Obes Metab. 2010; 12: 267-87. doi: 10.1111/j.1463-1326.2009.01175.x

8. Arutyunov G.P., Babak S.L., Vasyuk Yu.A., et al. Diagnosis, treatment, prevention of obesity and associated diseases: National clinical guidelines. Saint Petersburg, 2017: 57-70. (in Russian)

9. Tamba S., Nishizawa H., Funahashi T. et al. Relationship between the serum uric acid level, visceral fat accumulation and serum adiponectin concentration in Japanese men. Int Med 2008; 47: 1175-80. doi: 10.2169/internal medicine.47.0603

10. Ichikawa N., Taniguchi A., Urano W., et al. Comorbidities in patients with gout. Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids. 2011; 30: 1045-50. doi: 10.1080/15257770.2011.596499

11. Inokuchi T., Tsutsumi Z., Takahashi S., et al. Increased frequency of metabolic syndrome and its individual metabolic abnormalities in Japanese patients with primary gout. J Clin Rheumatol. 2010; 16: 109-12. doi: 10.1097/RHU.0b013e3181c6802e

12. Orlova EV. Hyperuricemia in therapeutic practice: to treat or to observe. Trudniy patsient [Difficult Patient]. 2018; (10): 16-23. doi: 10.24411/2074-1995-2018-10015 (in Russian)

13. Choi H.K., Ford E.S., Li C., et al. Prevalence of the metabolic syndrome in patients with gout: the Third National Health and Nutrition Examination Survey. Arthritis Rheum. 2007; 57: 109-15.

14. Novak S., Melkonian A.K., Patel P.A., et al. Metabolic syndrome-related conditions among people with and without gout: prevalence and resource use. Curr Med Res Opin. 2007; 23: 623-30. doi: 10.1185/030079906X167651

15. Pogozheva A.V. Standards of medical nutrition of patients with obesity. Prakticheskaya dietologiya [Practical Dietology]. 2012; (4): 54. (in Russian)

16. Gonzalez-Campoy J., St Jeor S.T., Castorino K., et al. Clinical practice guidelines for healthy eating for the prevention and treatment of metabolic and endocrine diseases in adults: cosponsored by the American Association of Clinical Endocrinologists. Endocr Pract. 2013; 19 (3): 1-82. doi: 10.4158/EP13155.GL.

17. Lapik I.A., Sharafetdinov Kh.Kh., Plotnikova O.A., et al. Influence of dietotherapy on body composition in patients with obesity and diabetes mellitus type 2. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2013; 82 (1): 53-8. (in Russian)

18. Tutelyan V.A. On norms of physiological needs in energy and food substances for different groups of the population of the Russian Federation. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2009; 78 (1): 4-15. (in Russian)

19. Sharafetdinov Kh.Kh., Plotnikova O.A., Lapik I.A. The effect of a specialized food product for body weight control on appetite in obese patients. Voprosy dietologii [Problems of Dietology]. 2014; 4 (1): 47-52. (in Russian)

20. Zychowicz M.E. Gout: No longer the disease of kings. Orthop Nurs. 2011; 30: 322-30. doi: 10.1097/NOR.0b013e31822c5aa7.

21. Dzhanashiya P.Kh., Didenko V.A. Hyperuricemia, arterial hypertension and chronic kidney disease: interconnection and management strategy. Klinicheskaya nefrologiya [Clinical Nephrology]. 2010; 4 (4): 3-11. (in Russian)

22. Soltani Z., Rasheed K., Kapusta D.R., Reisin E. Potential role of uric acid in metabolic syndrome, hypertension, kidney injury, and cardiovascular diseases: is it time for reappraisal? Curr Hyper-tens. 2013; 15: 175-81. doi: 10.1007/s11906-013-0344-5

23. Braga F., Pasqualetti S., Ferraro S., Panteghini M. Hyperuricemia as risk factor for coronary heart disease incidence and mortality in the general population: a systematic review and meta-analysis. Clin Chem Lab Med. 2016; 54: 7-15. doi: 10.1515/cclm-2015-0523

24. Muiesan M.L., Agabiti-Rosei C., Paini A., Salvetti M. Cardiolvascular risk factors uric acid and cardiovascular disease: an update. Eur Cardiol. 2016; 11: 54-9. doi: 10.15420/ecr.2016

25. Major T.J., Topless R.K., Dalbeth N., Merriman T.R. Evaluation of the diet wide contribution to serum urate levels: meta-analysis of population based cohorts. BMJ. 2018; 363: k3951. doi: 10.1136/ bmj.k3951

26. Zykova S.N., Storhaug H.M., Toft I., Chadban S.J., Jenssen T.G., White S.L. Cross-sectional analysis of nutrition and serum uric acid in two Caucasian cohorts: the AusDiab Study and the Tromso study. Nutr J. 2015; 14 (1): 49. doi: 10.1186/s12937-015-0032-1

27. Jakse B, Pajek M., Pajek J. Uric acid and plant-based nutrition. Nutr J. 2019; 11: 17-38. doi: 10.3390/nu11081736

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)

© GEOTAR-Media Publishing Group. The use of textual and illustrative content from this publication for the training of any artificial intelligence systems - including machine learning models and neural networks - is strictly prohibited without the prior written consent of the copyright holder.