По данным табл. 1, дефицит витаминов группы В в корме, восполненном по содержанию витамина D, кальция и магния до адекватного уровня (3-я группа) в течение 5 сут, не позволил нормализовать повышенный уровень глюкозы, ХС и ТГ в плазме крови крыс (также имевший место у животных дефицитной 5-й группы, однако не достигший уровня значимости вследствие значительного колебания индивидуальных данных) до показателей в контроле. Сходный эффект отмечался в предыдущем эксперименте: пребывание дефицитных по витаминам D и группы В крыс на рационе, восполненном только по содержанию витамина D до адекватного уровня, сопровождалось повышением концентрации глюкозы на 15,0% (р<0,05), ХС и холестерина липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) - на 14,7 и 15,9% (р<0,10) от таковой у животных, получавших корм, полноценный по содержанию всех витаминов [25]. В целом результаты накапливающихся исследований свидетельствуют о синергетическом участии витаминов группы В в поддержании регулирующей роли витамина D в обмене углеводов и липидов.
Отмечаемое некоторое повышение гликемии, по-видимому, объясняется известным нарушением при дефиците витамина D секреции инсулина, регулирующего гомеостаз глюкозы [4, 26], а также эффектом дефицита витаминов группы В [25]. Биологический механизм влияния витамина D на метаболизм липидов к настоящему времени до конца не выяснен, однако эпидемиологические исследования, в том числе и у детского населения, не страдающего ожирением, указывают на обратную связь между концентрацией в сыворотке крови 25(ОН)D и уровнем липидов - ХС и ТГ [4, 27, 28]. Данные о влиянии дефицита витаминов группы В на липидный обмен противоречивы. Так, экспериментально было показано, что полное исключение из витаминной смеси рациона крыс витаминов В1, В2, В6 сопровождалось снижением концентрации в плазме крови ХС и холестерина ЛПВП и повышением концентрации холестерина липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) [29]; у крыс с дефицитом рибофлавина уровни ХС и ТГ были снижены в плазме крови и увеличены в печени [30]. Однако у практически здоровых лиц и пациентов выявлялась обратная связь концентрации в сыворотке крови витамина В12 с уровнем ХС, холестерина ЛПНП и ТГ [31, 32].
Недостаток кальция и магния в рационе, восполненном по содержанию витаминов (4-я группа), не оказывал влияния на диагностически значимые биомаркеры нарушения липидного обмена (см. табл. 1). Полученный результат не согласуется с имеющимися в литературе данными о статистически значимом повышении уровня ТГ, ЛПНП, ХС, аполипопротеина В и снижении концентрации ЛПВП у крыс, содержавшихся в условиях алиментарного дефицита магния в течение 7 нед [33], что, по-видимому, связано с тем, что в нашем эксперименте проводилось не полное исключение микронутриента из солевой смеси, а лишь сокращение его количества в 2 раза по сравнению с контролем.
Выраженное повышение концентрации железа в плазме крови крыс, отмечаемое при сочетанном витаминно-минеральном дефиците (5-я группа), и в несколько меньшей степени - в ходе коррекции дефицита витамина D в условиях сохраняющегося недостатка витаминов группы В (3-я группа), а также кальция и магния (4-я группа), согласуется как с ранее полученными собственными результатами по изучению влияния на биохимические показатели одновременного дефицита всех 13 витаминов [34] или только витаминов группы В [25], так и с данными других авторов, отмечавших накопление железа в печени крыс при дефиците витамина В6 [35]. Кроме того, у крыс, получавших корм с сочетанным дефицитом 13 витаминов, отмечалось повышение уровня малонового диальдегида в плазме крови примерно на 15%, в печени - в 2,4 раза [34], что, по-видимому, было связано с усиленным образованием при избытке железа активных форм кислорода, участвующих в развитии окислительного стресса [36]. В целом полученные данные свидетельствуют о том, что хронический дефицит витаминов группы В, так же как и недостаток кальция и магния, сохраняющиеся при восполнении дефицита только витамина D, замедляют восстановление повышенного уровня железа в плазме крови, который, по-видимому, отражает нарушение гомеостаза железа.
В эксперименте не удалось выявить влияния сочетанного дефицита витаминов D и группы В, кальция и магния на уровень в плазме крови витамин D-зависимого белка - остеокальцина: статистически значимые различия по этому показателю у животных 5-й и контрольной групп отсутствовали. Кроме того, наши результаты не согласуются с ранее полученными данными о снижении концентрации остеокальцина в плазме крови крыс на фоне дефицита витаминов группы В [25]. Данное противоречие, по-видимому, объясняется связью между содержанием остеокальцина и уровнем 25(ОН)D при более глубоком дефиците витамина D: концентрация 25(ОН)D в плазме крови крыс опытной и контрольной групп, находясь в диапазоне 8-10 нг/мл [25], была ниже таковой в нашем исследовании (см. табл. 2).
Витамин D
Результаты ранее проведенного эксперимента свидетельствуют, что при адекватном содержании кальция и магния в рационе концентрация 25(ОН)D в плазме крови животных в результате коррекции дефицита витамина D на фоне адекватного поступления витаминов группы В восстанавливалась до нормального уровня; при этом биомаркеры обеспеченности витаминами В1, В2 и В6 в плазме крови, в моче и в печени также не отличались от соответствующих показателей у животных, получавших полноценный рацион [25]. Результаты, полученные в нашем эксперименте (см. табл. 2 и 3), отличаются от ранее описанных данных, согласно которым при полном восполнении рациона по всем дефицитным микронутриентам в течение сопоставимого промежутка времени не удалось полностью ликвидировать недостаток витаминов группы В: экскреция тиамина, рибофлавина, 4-ПК, содержание витамина В1 в печени крыс остались статистически значимо сниженными относительно контроля; как следствие, неполное устранение В-витаминного дефицита, по-видимому, повлекло замедление восстановления концентрации 25(ОН)D в крови до нормального уровня. Таким образом, сопоставление настоящего и предыдущего исследования [25] показывает принципиальное отличие коррекции дефицита витамина D на фоне сопутствующего дефицита в рационе витаминов группы В, кальция и магния. Кроме того, различия могут быть обусловлены более краткой по продолжительности коррекцией дефицита витамина D - 5 сут против 7 сут в предыдущем опыте [25].
В целом результаты исследования свидетельствуют, что хронический сочетанный алиментарный дефицит витаминов группы В, кальция и магния, являющийся характерным для рациона российского населения, снижает биодоступность витамина D при коррекции дефицита профилактическими дозами этих нутриентов.
Витамины группы В
Ранее в исследованиях на экспериментальных животных нами отмечались аналогичные для дефицитной 5-й группы, хотя и менее выраженные, изменения в отношении биомаркеров обеспеченности витаминами группы В у крыс-самцов Wistar с исходной массой тела 70-80 г, получавших в течение такого же срока (28 сут) рационы с содержанием 20% от АУП всех витаминов в составе витаминной смеси при адекватном поступлении минеральных веществ [37].
Полученные данные свидетельствуют, что, как и в случае витамина D, хронический сочетанный дефицит изученных микронутриентов в рационе растущих крыс тормозит восстановление В-витаминного статуса. Кроме того, можно предположить, что для полной ликвидации дефицита витаминов группы В требуются более длительный срок и/или применение более высоких доз этих витаминов. Так, ранее было показано, что у крыс (70-80 г), содержавшихся, как и в нашем эксперименте, в течение 28 сут на рационе с дефицитом всех витаминов (20% от АУП), последующее добавление в корм в течение 14 сут витаминов полностью восстанавливало не только концентрацию в плазме крови рибофлавина, но и уровень витаминов В1 и В2 в печени до показателей у животных, получавших полноценный рацион [38].
Примечательно, что у крыс дефицитной 5-й группы экскреция с мочой 4-ПК была выше на 26,2% (р=0,042) таковой у животных 3-й группы, что, по-видимому, отражает повышенное выведение витаминов группы В с мочой на фоне сочетанного дефицита в рационе витамина D, кальция и магния. Полученные данные позволяют предположить, что одновременный недостаток в питании витаминов D, кальция и магния может усугублять дефицит в организме витаминов группы В.
Ранее было показано, что сочетанный недостаток в рационе кальция, магния и йода сопровождается повышенным выведением с мочой рибофлавина и одновременным уменьшением его концентрации в плазме крови [13].
Как видно из данных табл. 2 и 3, уровни всех изученных биомаркеров обеспеченности витаминами группы В в плазме крови, в моче, в печени и в головном мозге крыс после восполнения рациона по содержанию витаминов D и группы В на фоне недостаточного (4-я группа) и адекватного поступления кальция и магния (2-я группа) статистически значимо не различались. Этот факт мог бы позволить сделать вывод об отсутствии влияния одновременного недостатка кальция и магния в рационе на обеспеченность витаминами группы В. Однако выявленное снижение содержания рибофлавина в печени крыс 4-й группы (на фоне недостатка кальция и магния) на 13,0% (р=0,094) относительно контроля при отсутствии различия по этому показателю у крыс контрольной и 2-й групп (при адекватном поступлении минеральных веществ), с одной стороны, и выявленное снижение (р=0,031) относительно контроля выведения рибофлавина с мочой у крыс, получавших полностью восполненный рацион, и отсутствие такового различия на фоне недостатка кальция и магния, с другой стороны, свидетельствуют, что недостаток кальция и магния может оказывать негативное влияние на обеспеченность витамином В2.
Витамин Е
Поскольку, как известно, α-токоферол транспортируется в крови в составе липопротеинов, представлялось обоснованным охарактеризовать обеспеченность животных витамином Е, используя биомаркер, нормированный по содержанию липидов. Как видно из данных табл. 2, у крыс контрольной и всех опытных групп концентрация в плазме крови α-токоферола, соотнесенная с уровнями ХС, ТГ или их суммой, статистически значимо не различалась. Таким образом, повышение содержания витамина Е в плазме крови крыс 3-й и 5-й групп, а также, по-видимому, в печени крыс 5-й группы является следствием известной прямой зависимости концентрации α-токоферола от уровня липидов в тканях и отражает нарушения метаболизма липидов при недостатке витамина D, устранение которого ухудшается при дефиците витаминов группы В. В свою очередь, адекватное поступление витамина D c рационом, по-видимому, способствовало предотвращению накопления жира в печени даже на фоне сопутствующего недостатка витаминов группы В или кальция и магния, о чем косвенно свидетельствовало отсутствие статистически значимых различий по содержанию витамина Е в печени крыс 2-4-й групп. В целом полученные данные могут указывать на ведущую роль недостатка витаминов D и группы В в нарушениях липидного обмена и потенциально в развитии ожирения.
Заключение
Сочетанный дефицит витаминов D и группы В на фоне сниженного содержания в рационе крыс кальция и магния сопровождался увеличением в плазме крови концентрации железа, превысившей верхнюю границу нормы, повышением активности витамин D-зависимой ЩФ, снижением активности витамин В6-зависимой АЛТ, повышением уровня α-токоферола в плазме крови и печени относительно показателей животных контрольной группы.
Недостаток в рационе витаминов группы В, сохраняющийся в ходе коррекции дефицита в рационе крыс витамина D, кальция и магния, тормозил возврат повышенного уровня глюкозы, железа, ТГ, ХС, α-токоферола, повышенной активности ЩФ и сниженной активности АЛТ до уровня у животных контрольной группы и/или получавших восполненный по всем недостающим микронутриентам рацион.
Сниженное поступление кальция и магния в ходе коррекции недостатка в рационе витаминов D и группы В может оказывать негативное влияние на обеспеченность организма витамином B2.
Сочетанный хронический дефицит микронутриентов (витамины D и группы В, кальций и магний) в рационе растущих крыс при последующем восполнении витаминно-минерального состава корма до адекватного в течение 5 сут не позволяет полностью восстановить D- и В-витаминный статус организма.
Сочетанный недостаток витаминов D, группы В, кальция и магния, наиболее часто обнаруживаемый в рационе российского населения, способен снижать эффективность использования отдельных или неполного набора дефицитных микронутриентов, способствуя формированию факторов риска развития метаболического синдрома.
Литература
1. Федеральная служба государственной статистики. Выборочное наблюдение рациона питания населения 2018. URL: https://rosstat.gov.ru/free_doc/new_site/food18/index.html
2. Коденцова В.М., Бекетова Н.А., Никитюк Д.Б., Тутельян В.А. Характеристика обеспеченности витаминами взрослого населения Российской Федерации // Профилактическая медицина. 2018. Т. 21, № 4. С. 32-37. DOI: https://doi.org/10.17116/profmed201821432
3. Коденцова В.М., Мендель О.И., Хотимченко С.А., Батурин А.К., Никитюк Д.Б., Тутельян В.А. Физиологическая потребность и эффективные дозы витамина D для коррекции его дефицита. Современное состояние проблемы // Вопросы питания. 2017. Т. 86, № 2. С. 47-62. DOI: https://doi.org/10.4172/2155-615
4. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Рисник Д.В., Никитюк Д.Б., Тутельян В.А. Обеспеченность населения России микронутриентами и возможности ее коррекции. Состояние проблемы // Вопросы питания. 2017. Т. 86, № 4. С. 113-124. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-88
5. Chang S.-W., Lee H.-C. Vitamin D and health - the missing vitamin in humans // Pediatr. Neonatol. 2019. Vol. 60, N 3. P. 237-244. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pedneo.2019.04.007
6. Pizzini A., Aichner M., Sahanic S., Böhm A., Egger A., Hoermann G. et al. Impact of vitamin D deficiency on COVID-19 - a prospective analysis from the CovILD registry // Nutrients. 2020. Vol. 12, N 9. Abstr. 2775. DOI: https://doi.org/10.3390/nu12092775
7. Saponaro F., Saba A., Zucchi R. An update on vitamin D metabolism // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, N 18. Abstr. 6573. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms21186573
8. Спиричев В.Б. О биологических эффектах витамина D // Педиатрия. Журнал имени Г.Н. Сперанского. 2011. Т. 90, № 6. С. 113-119.
9. Коденцова В.М., Вржесинская О.А. Влияние дефицита витаминов на обеcпеченность организма витамином D // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2018. Т. 21, № 7. С. 42-46. DOI: https://doi.org/10.29296/25877313-2018-07-07
10. Reddy P., Edwards L.R. Magnesium supplementation in vitamin D deficiency // Am. J. Ther. 2019. Vol. 26, N 1. P. e124-e132. DOI: https://doi.org/10.1097/MJT.0000000000000538
11. Uwitonze A.M., Razzaque M.S. Role of magnesium in vitamin D activation and function // J. Am. Osteopath Assoc. 2018. Vol. 118, N 3. P. 181-189. DOI: https://doi.org/10.7556/jaoa.2018.037
12. Громова О.А., Торшин И.Ю., Рудаков К.В., Громов А.Н., Калачева А.Г. Систематический анализ магнийзависимых митохондриальных белков // Кардиология. 2014. Т. 54, № 9. С. 86-92. DOI: https://doi.org/10.18565/cardio.2014.9.86-92
13. Вржесинская О.А., Коденцова В.М., Бекетова Н.А., Кошелева О.В., Шевякова Л.В., Леоненко С.Н. и др. Влияние алиментарной недостаточности кальция, магния и йода на витаминный статус крыс // Микроэлементы в медицине. 2021. Т. 22, № 1. С. 52-59. DOI: https://doi.org/10.19112/2413-6174-2021-22-1-52-59
14. Ikezumi Y., Matsuura Y., Morishita T., Ide N., Kitada I., Katayama T. et al. Necessity of daily 1000-IU vitamin D supplementation for maintaining a sufficient vitamin D status // J. Med. Invest. 2022. Vol. 69, N 1-2. P. 135-140. DOI: https://doi.org/10.2152/jmi.69.135
15. Munns C.F., Shaw N., Kiely M., Specker B.L., Thacher T.D., Ozono K. et al. Global consensus recommendations on prevention and management of nutritional rickets // J. Clin. Endocrinol. Metab. 2016. Vol. 101, N 2. P. 394-415. DOI: https://doi.org/10.1210/jc.2015-2175
16. Reeves P.G. Components of the AIN-93 diets as improvements in the AIN-76A diet // J. Nutr. 1997. Vol. 127, N 5. P. 838S-841S. DOI: https://doi.org/10.1093/jn/127.5.838S
17. Химический состав пищевых продуктов / под ред. Нестерина М.Ф., Скурихина И.М. Москва : Пищевая промышленность, 1979. 247 с.
18. Спиричев В.Б., Коденцова В.М., Вржесинская О.А. Методы оценки витаминной обеспеченности населения : учебно-методическое пособие. Москва : ПКЦ Альтекс, 2001. 68 с.
19. Kodentsova V., Vrzhesinskaya O., Spirichev V. Fluorometric riboflavin titration in plasma by riboflavinbinding apoprotein as a method for vitamin B2 status assessment // Ann. Nutr. Metab. 1995. Vol. 39. P. 355-360. DOI: https://doi.org/10.1159/000177885
20. Якушина Л.М., Бекетова Н.А., Бендер Е.Д., Харитончик Л.А. Использование методов ВЭЖХ для определения витаминов в биологических жидкостях и пищевых продуктах // Вопроcы питания. 1993. № 1. С. 43-48.
21. Тышко Н.В., Садыкова Э.О., Тимонин А.Н., Шестакова С.И., Мустафина О.К., Сото С.Х. Изучение влияния интоксикации кадмием на модели витаминно-минеральной недостаточности у крыс // Вопросы питания. 2018. Т. 87, № 1. С. 63-71. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2018-10007
22. Matsuzaki H., Katsumata S., Uehara M., Miwa M., Suzuki K. Onset of nephrocalcinosis depends on dietary phosphorus concentration in male rats fed a magnesium-deficient diet // Magnes. Res. 2006. Vol. 19, N 4. P. 255-260.
23. Haarhaus M., Cianciolo G., Barbuto S., La Manna G., Gasperoni L., Tripepi G. et al. Alkaline phosphatase: an old friend as treatment target for cardiovascular and mineral bone disorders in chronic kidney disease // Nutrients. 2022. Vol. 14, N 10. Abstr. 2124. DOI: https://doi.org/10.3390/nu14102124
24. Егшатян Л.В., Мокрышева Н.Г. Эктопическая кальцификация при хронической болезни почек. Часть 1. Классификация и патогенез // Нефрология. 2017. T. 21, № 4. С. 30-39. DOI: https://doi.org/10.24884/1561-6274-2017-21-4-30-39
25. Вржесинская О.А., Леоненко С.Н., Коденцова В.М., Бекетова Н.А., Кошелева О.В., Сокольников А.А. и др. Эффективность коррекции дефицита витамина D в зависимости от обеспеченности крыс витаминами группы В // Вопросы питания. 2021. Т. 90, № 2. С. 91-99. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2021-90-2-91-99
26. Wei Z., Yoshihara E., He N., Hah N., Fan W., Pinto A.F.M. et al. Vitamin D switches BAF complexes to protect β cells // Cell. 2018. Vol. 173, N 5. P. 1135-1149.e15. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.04.013
27. Xiao P., Cheng H., Li H., Zhao X., Hou D., Xie X., Mi J. Vitamin D trajectories and cardiometabolic risk factors during childhood: a large population-based prospective cohort study // Front. Cardiovasc. Med. 2022. Vol. 9. Article ID 836376. DOI: https://doi.org/10.3389/fcvm.2022.836376
28. Kim M.R., Jeong S.J. Relationship between vitamin D level and lipid profile in non-obese children // Metabolites. 2019. Vol. 9, N 7. Abstr. 125. DOI: https://doi.org/10.3390/metabo9070125
29. Апрятин С.А., Бекетова Н.А., Вржесинская О.А., Ригер Н.А., Евстратова В.С., Трусов Н.В. и др. Влияние В-витаминного дефицита на биохимические, иммунологические показатели и микроэлементный статус крыс и мышей различных линий // Вопросы питания. 2018. Т. 87, № 4. С. 14-24. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2018-10037
30. Bian X., Gao W., Wang Y., Yao Z., Xu Q., Guo C., Li B. Riboflavin deficiency affects lipid metabolism partly by reducing apolipoprotein B100 synthesis in rats // J. Nutr. Biochem. 2019. Vol. 70. P. 75-81. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2019.04.011
31. Al-Musharaf S., Aljuraiban G.S., Hussain S.D., Alnaami A.M., Saravanan P., Al-Daghri N. Low serum vitamin B12 levels are associated with adverse lipid profiles in apparently healthy young Saudi women // Nutrients. 2020. Vol. 12, N 8. Abstr. 2395. DOI: https://doi.org/10.3390/nu12082395
32. Niafar M., Samadi G., Aghamohammadzadeh N., Najafipour F., Nikniaz Z. There is a positive association between vitamin B12 deficiency and serum total cholesterol in Iranian type 2 diabetic patients on metformin // Nutr. Clin. Metab. 2018. Vol. 32, N 3. P. 195-200. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nupar.2018.05.002
33. Спасов А.А., Иежица И.Н., Харитонова М.В., Кравченко М.С. Влияние солей магния на липидный спектр сыворотки крови крыс в условиях алиментарного дефицита магния // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2008. Т. 71, № 4. С. 35-40.
34. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Бекетова Н.А., Сото С.Х., Карагодина З.В., Шаранова Н.Э. и др. Биохимические показатели плазмы крови и некоторые параметры антиоксидантого статуса крыс при полигиповитаминозах разной степени // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2012. T. 154, № 10. P. 439-442.
35. Mackraj I., Thirumala G., Gathiram P. Vitamin B6 deficiency alters tissue iron concentrations in the Wistar rat // J. Trace Elem. Med. Biol. 2009. Vol. 23, N 1. P. 43-49. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2008.07.003
36. Galaris D., Barbouti A., Pantopoulos K. Iron homeostasis and oxidative stress: An intimate relationship // Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Res. 2019. Vol. 1866, N 12. Article 118535. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2019.118535
37. Вржесинская О.А., Коденцова В.М., Бекетова Н.А., Кошелева О.В., Переверзева О.Г. Влияние содержания хитозана в рационе крыс на усвоение витаминов на фоне их сочетанного дефицита // Вопросы питания. 2011. Т. 80, № 4. С. 56-61.
38. Бекетова Н.А., Вржесинская О.А., Коденцова В.М., Кошелева О.В., Переверзева О.Г., Сокольников А.А. Коррекция полигиповитаминоза у крыс различными дозами витаминов на фоне обогащения рациона полиненасыщенными жирными кислотами семейства ω-3 // Вопросы питания. 2013. Т. 82, № 4. С. 39-47.