Lactulose for osteoporosis

Исследования на животных показали,что впитывание кальция возрастает при употреблении лактулозы, синтетического дисахарида. Потому влияние лактулозы на впитывание кальция измерялось у женщин в постменопаузе, которые могут получить пользу от усиливающего еффекта лактулозы на впитывание кальция. Двенадцать женщин в постменопаузе принимали по 5 или 10 г. лактулозы или эталоннго вещества в 100 мл. воды за завтраком на протяжении 9 дней. Было пройдено три курса лечения по рандомизированому, дважды слепому, перекрестному графику, отделенному 19-дневным периодом выведения. На 8 день каждого периода лечения ⁴⁴Са растворенный в апельсиновом соке выпивался сразу же после раствора с исследуемым веществом перед обычным завтраком с 162 мг. кальция в капсуле. Через пол часа, ⁴⁸Са был введен внутривенно. Основываясь на изотопном коэффициенте,  измерянном в моче взятой до и после 36 часов после применения изотопа, был высчитано истинное фракционное впитывание кальция. Впитывание кальция во время лечения эталонным веществом, 5 г. и 10 г. лактулозы было (среднее СО (среднее ± отклонение) 27.7±7.7, 30.0±7.6 и 32.2±7.0 соответственно. Существенное различие во впитывании кальция было замечено между наибольшей дозой лактулозы и эталонным лечением (p<0.01). Важная линейная тенденция была замечена между дозою лактулозы и ее позитивным влиянием на всасывание кальция. В заключение следует, что у  женщин в постменопаузе 9-ти дневное употребление лактулозы увеличивает впитывание кальция в зависимости от дозировки. Обоснованным будет дальнейшее изучение стимуляции лактулозой впитывания кальция и может ли она улучшить баланс кальция и/или ослабить процес потери костной массы с возрастом. (J Bone Miner Res 1999;14;1211-1216).

Лактулоза является синтетическим дисахаридом (4-0-β-D-галактопиранозил-D-фруктоза, молекулярная масса 342.3), которого не существует в природе. Ее получают в малом количестве при термообработке молока. В больших объемах лактулозу можно производить из лактозы посредством щелочной изомеризации, при которой галактоза связывается с фруктозой как 1→4 гликозид(1,2). Она не переваривается в желудке/тонком кишечнике, а ферментируется в толстом кишечнике родной микрофлорой. Благодаря ферментации, как одному из факторов, образуются коротко-цепочные жирные кислоты и уровень PH снижается. (3)

Исследования на животных показали, что впитывание  кальция (Ca) увеличивается лактулозой, которая оказалась более  эффективной чем лактоза (4) и пектин(5). Кроме возможного влияния лактулозы на впитывание минералов в тонком кишечнике благодаря улучшенной растворимости Са (6), путь впитывания в толстом кишечнике также представляет интерес. Брожение непереваренных пищевых компонентов и, следовательно, более низкий уровень PH (через образование коротко-цепочных жирных кислот при помощи микрофлоры) может иметь позитивное влияние на впитывание Са из дистального кишечника (7).

Увеличение впитывания Са может быть особенно интересным для женщин в постменопаузе. Обратное влияние возраста на впитывание Са было сопоставлено со снижением уровня 1.25-дигидроксивитамина D(8) в сыворотке крови, и таким образом уменьшается активный компонент впитывания. Через прием в пищу неперевариваемых ингредиентов  таких как лактулоза, уровень пассивного впитывания Са в тонком или толстом кишечнике может быть увеличен и эффективность впитывания Са в позднем возрасте восстанавливается.

Через отсутствие результатов исследования на людях влияния лактулозы на впитывание Са было проведено изучение на группе людей (женщин в постменопаузе), которым может принести пользу возможное усиливающее влияние лактулозы на впитывание Са. Первоочередной целью этого изучения было исследовать у здоровых женщин в постменопаузе возможное позитивное влияние употребления лактулозы на истинное фракционное впитывание Са.

	Плацебо	5 г лактулозы	10 г лактулозы
Лактулоза (г.) Аспартам (мг.) Хинолин желтый (мг.) Бензойная кислота (мг.) Вода (мл.)	— 12.5 0.04 100 100	5 6,25 0,02 100 100	10 — — 100 100

Вторичной целью было сравнение влияния принятия 5 г. против 10 г. лактулозы на истинное впитывание Са.

Подопытные были набраны из команды добровольцев TNO исследовательского института пищевых продуктов и питания и через объявление в местной газете.

Было отобрано 12 женщин, которые были в постменопаузе по меньшей мере 5 лет, на основе высокого уровня фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) и низкого уровня эстрадиола (Е₂).

Вначале   исследования их возраст колебался между 56 и 64 годами ( средний возраст 60.5 лет) а показатель массы тела колебался между 20.7 и 27.8 (средний показатель 25.0). У одиннадцати подопытных  значения Е₂ были <20 пкг/мл. Уровни Е₂  и ФСГ у 7 подопытной были 60 пкг/мл   и 51 МЕ/Л соответственно.  Значения ФСГ всех подопытных колебались между 51 и 121 МЕ/Л (среднее 89.6 МЕ/Л). Все подопытные получили медицинское заключение о хорошем общем состоянии здоровья от штатного врача и дали осознанное согласие на участие в исследовании после того как им объяснили  всю процедуру исследования. Протокол исследования был одобрен внешним комитетом медицинской этики при TNO.

Исследование было проведено в соответствии с исправленной Хельсинской Декларацией (Сомерсет Вест, ЮАР, 1996) и предписаниями ICH (Международная конференция по гармонизации) для правильной клинической практики (ICH предмет обсуждения Е6, принятый 01-05-1996 и приведенный в исполнение 17-01-1997). Подопытные были проинформированы о принятии исследуемого вещества за завтраком на протяжении 9 дней сверх их обычного приема пищи.

Исследуемые вещества состояли из 5 г. или 10 г. порошка лактулозы (Solvay Pharmaceuticals GmbH, Hannover, Germany) или плацебо, растворенного в 100 мл воды с бензойной кислотой. Точный состав приведен в таблице 1.

Аспартам был выбран как плацебо; не предполагалось что он должен мешать впитыванию Са благодаря малому количеству по отношению к лактулозе и Са и потому что аспартам полностью переваривается в желудке/тонком кишечнике, таким образом в толстой кишке он полностью отсутствует чтобы не вступать во взаимодействие с Са. Хинолин желтый был добавлен чтобы три раствора приобрели одинаковый цвет. Бензойная кислота была добавлена как предохраняющее средство. Сенсорная панель не отобразила разницы в горечи или в кислости разных исследуемых веществ. Раствор с 5 г. лактулозы считался наиболее сладким раствором, за ним следует плацебо и раствор с 10 г. лактулозы.

Три курса лечения протяженностью в 9 дней каждый было пройдено в соответствии с дважды слепым рандомизированым перекрестным графиком, они были отделены 19-ти дневным периодом выбывания. Временной график показан на рисунке 1.

На протяжении первых 7 дней каждого периода лечения, подопытные принимали исследуемые вещества доставленные на дом. В 2 последние дни подопытных поместили в метаболическое отделение института и были проведены анализы на впитывание Са.

На 8 день после 12-ти часового ночного голодания выпивали апельсиновый сок с ⁴⁴Са сразу после исследуемого вещества как раз перед началом обычного завтрака с 162 мг. Са в капсуле по измерениям атомно-абсорбционной спектрометрии. После полу часа пер орального принятия ⁴⁴Са, ⁴⁸Са вводился внутривенно. До и после болюсного вливания, измерялось давление и частота пульса для безопасности. Среднее количество изотопов полученное каждым способом, которое было подсчитано посредством взвешивания ампул или шприцов до и после принятия, составляло 13,9 мг. (в диапазоне 13.2 –15.1 мг.) ⁴⁴Са и 1, 15 мг. ( в диапазоне 1,10 –1,17 мг.) ⁴⁸Са. Из соотношения показаний измерений ⁴⁴Са/⁴³Са и ⁴⁸Са/⁴³Са в моче, взятой перед употреблением дозы, было высчитано фракционное всасывание Са в соответствии с формулой указаной Ван Доккум.

Стойкие изотопы были получены из NEDRAY (Буншотен, Нидерланды) в форме карбоната Са. Содержание различных изотопов Са в соответствии  с анализом по  спектрометрии  индуктивно связаной плазменной массы (ICP-MS) было: 3,39% ⁴⁰Са, 0,06% ⁴² Са, 0,03 % ⁴³Са, 95% ⁴⁴Са, <0.01 % ⁴⁶Са, 0,02% ⁴⁸Са для Са обогащенного в ⁴⁴Са, и 8,96% ⁴⁰Са, 0,09% ⁴²Са, 0,02% ⁴³Са, 0,24% ⁴⁴Са, <0,01% ⁴⁶Са, 90,69% ⁴⁸Са для Са обогащенного в ⁴⁸Са. Карбонат ⁴⁴Са был превращен в хлоридную соль, разбавленную деионизованой водой, подогнанной под уровень PH 5. Такую же процедуру провели для карбоната ⁴⁸Са, только вместо деионизованой воды использовался солевой раствор. После фильтрации раствор был распределен в 10-мл. ампулы для инъекций и стерилизовался 25 минут.

Хотя анализ ICMP-MS имеет несколько преимуществ перед другими методами, он иногда страдает от молекулярной интерференции из различных источников. Наиболее явными являться изобарные интерференции при низких массах, особенно ⁴⁰ Ar из плазмы с ⁴⁰Са. Поэтому отношения изотопов Са  ⁴⁴Са/⁴³Са и ⁴⁸Са/⁴³Са  в моче измерялись по ICMP-MS после выпадения в осадок протеина в 3,5% трихлоруксусной кислоте, выпадения в осадок Са в насыщенном оксалате аммония и растворение  оксалата Са сформированного в 1.2 M HCL. (10)

Концентрация Са в растворе HCL измерялась спектрометрией атомного впитывания и, если нужно, была разведена до нормы 10 μg/мл Са. Локальные пробы мочи и 36 ч. пробы мочи, взятые до и после введения изотопов, той самой подопытной были проанализированы за 1 день вместе с пустыми и стандартными 10 μg/мл Са. Все значения были согласованы с  незначительными отклонениями от стандартных растворов Са с принятыми природными отношениями. Все пробы измерялись дважды.

Различия во впитывании Са среди курсов лечения проверялись анализом колебаний посредством латинского квадрата. Также проверялось наличие линейных и квадратных тенденций. (11)

Если анализ колебаний указывал на результат лечения ( p<0.05), контрольное лечение и лечение лактулозой сравнивались по t- тесту Стьюдента. Регрессивные анализы использовались для оценки близости среди переменных.

Все подопытные прошли исследование. Основываясь на количестве возвращенных ампул без исследуемого вещества и проверки соответствия посредством опроса, соответствие оказалось очень хорошим. Никто из подопытных никогда не забывал выпить апельсиновый сок с исследуемым веществом.

Не было замечено никаких существенных жалоб на работу желудочно-кишечного тракта. Во время лечения 10 г. лактулозы было отмечено два случая увеличения метеоризма и один случай запора. Во время лечения 5 г. лактулозы был отмечен один случай метеоризма или диареи. Таких жалоб не возникало во время контрольного лечения.
Через то что основная проба мочи подопытной 6, взятая на 8 день была слишком малой, ICP-MS анализ этой мочи не проводился дважды. Анализ всех других проб мочи дублировался. Коэффициент вариации  (КВ) отношения между дублируемыми пробами для  ⁴⁴Са/⁴³Са был 0,26%, а  КВ отношения для   ⁴⁸Са/⁴³Са был 0,33%.

Среднее базовое отношение ⁴⁴Са/⁴³Са  (n = 36) было15,⁴⁴9 (КВ 0,37%) а отношение ⁴⁸Са/⁴³Са было 1,393 (КВ 0,74%). Таблица 2 показывает средний процент обогащения соотношений ⁴⁴Са/⁴³Са  и ⁴⁸Са/⁴³Са на один курс лечения.

Впитывание кальция во время лечения эталонным веществом, 5г. и 10 г. лактулозы (среднее ± CO) 27.7 ±7.7,  30.0 ±7.6 и 32.2. ± 7.0 соответственно. Рисунок 2 отдельные изменения во впитывании Са ( стандартная ошибка разбежности 1.3). Впитывание Са было значительно выше во время принятия 10 г. лактулозы в день, чем во время лечения плацебо (p < 0.01). Значительная линейная тенденция была обнаружена между дозою лактулозы и ее позитивным влиянием на впитывание Са  (p < 0.01).

Значительное соотношение было обнаружено между впитыванием Са и общим количеством Са, выделяемого с 36 ч. мочей ( y = 5.8x + 51.6; r = 0.51 p < 0.01). Общее выделение Са с 36 ч. мочей не отличалось значительно межде курсами лечения (См. Таб. 2; р=0,69).

Измерение фракционного впитывания Са из собранной 24 ч. мочи после перорального и внутривенного введения двух различных изотопов Са выявилось точным и надежным методом. (12, 13) В данном исследовании этот метод использовался для изучения влияния лактулозы на впитывание  Са. Однако, так как лактулоза и другие неперевариваемые   углеводы едва ли впитываются в  в тонком кишечнике, а ферментируются в терминальной подвздошной кишке и в толстом кишечнике, и так как кислотная ферментация в толстом кишечнике может улучшить впитывание Са в этом месте(7), сбор мочи был продлен до 36 ч.

До этого момента влияние лактулозы на впитывание Са изучалось только в опытах на крысах, в которых было выявлено позитивное влияние лактулозы  на впитывание Са. (4-6) Позитивное влияние лактулозы  на впитывание Са является неспецифичным  и общим для других неперевариваемых углеводов, по крайней мере, для крыс.(4)

В нашем исследовании влияние 5г. или 10 г. лактулозы на впитывание Са сравнивалось с лечением плацебо в 12 женщин в постменопаузе, которые не испытывали враждебных побочных эффектов лактулозы. Когда используется техника двойных стойких изотопов для измерения впитывания Са, есть 10% разбежность в каком либо данном значении впитывания в каждой отдельной подопытной, из которых приблизительно две третьих представляют действительную биологическую разбежность во впитывании. (14) Несмотря на такую биологическую разбежность, как показано на рис.2, общим эффектом лактулозы  было значительное увеличение впитывание Са.

Как Бромаж и аль.,(4) мы обнаружили значительное  линейное увеличение во впитывании Са с высшей дозой лактулозы. У крыс влияние лактулозы далее увеличивалось при дальнейшем увеличении диетической концентрации с 10% до 15%. Возможно снижение транспортировки витамин -D –зависимого активного Са может контрабалансировать  лактулозоиндуцированное  увеличение в пассивном впитывании Са (4).  У крыс 15% диетическая лактулоза также могла бы враждебно повлиять на желудочно-кишечную функцию и быть причиной диареи.

	Плацебо	5 г. лактулозы	10 г. лактулозы
Обогащение Соотношение 44Са/43Са Соотношение 48Са/43Са	3.70.8 13.0±1.9	4.2 ±1.1 13.4 ±1.7	4.5 ±0.8 13.7 ±2.2

 Бромаж и аль. (4) обнаружили позитивное острое влияние лактулозы на впитывание Са у крыс. Это влияние утрачивалось через несколько дней адаптации к 5% лактулозе. Другие группы обнаружили, что 10% лактулозы увеличили впитывание Са, даже после 3 недель привыкания. (5, 6) Мы обнаружили значительное позитивное влияние 10 г. лактулозы и незначительное позитивное влияние 5 г. лактулозы на впитывание Са после 1 недели привыкания. Эта 1 неделя возможно немного уменьшила позитивное влияние во впитывании Са при 5 г. лактулозы.Существуют два механизма впитывания Са: “активное” трансклеточное впитывание (в основном в двенадцатиперстной кишке и сильно регулируемое витамином D) и «пассивное» параклеточная транспортировка через тонкий и толстый кишечник. (15) Выдвигалось  несколько теорий для объяснения стимулирующего влияния на впитывание Са. Эти теории относятся к транс- и/или параклеточному впитыванию Са в тонком/толстом кишечнике. Наблюдения о том, что влияние лактулозы и кальцитриола являются вспомогательными, указывают что лактулоза стимулирует скорее пассивный нежели витамин-D-зависимый, активный компонент впитывания Са. (4) Также Демине и Ремези (16) приписывали увеличение впитывания Са после диеты богатой на клетчатку из неперевариваемых углеводов к пассивному процессу.

Трансклеточная транспортировка Са может стимулироваться короткоцепочными жирными кислотами. У людей увеличенное продуцирование короткоцепочных жирных кислот (КЦЖК) в сыворотке крови (3) и увеличенная концентрация сывороточного ацетата была обнаружена после принятия лактулозы. (17) Прямое влияние возможно включает диффузию протонированных  КЦЖК через апикальную мембрану. В клетке протонированная молекула КЦЖК распадается, оставляя после себя увеличенное внутриклеточное Н+, которое выделяется из клетки в обмен на Са2+ из дистальной толстой кишки. Вне клетки Н+ появляется для протонации КЦЖК для диффузии в клетку. (18, 19) Этот стимулирующий эффект КЦЖК, кажеться, происходит в дистальной но не в проксимальной толстой кишке. (18) Включает ли этот процесс пассивную или активную транспортировку – этот вопрос требует изучения.

Параклеточное впитывание Са может стимулироваться снижением PH. Снижение РН было обнаружено в …. Лактулоза послужила причиной снижения идеального РН ( с 7,5 до 7,0), которое было обратно пропорционально к явному впитыванию минералов. (6) У крыс, которым давали неперевариваемые  олигосахариды, это снижение было связано с увеличенным количеством растворимого Са в сыворотке крови.(20, 21) Увеличенная растворимость может послужить причиной увеличенной параклеточной транспортировки Са в дистальной части тонкого кишечника и начале толстого кишечника.

Другой гипотезой механизма, которым осмотически активная сахароза в тонком кишечнике стимулирует параклеточное впитывание Са,  является увеличенное количество жидкости в люмене для поддержания изотонности. Эта вспомогательная жидкость может увеличить вздутость и проницаемость межклеточных соединений между энтероцитами, таким образом увеличивая пассивное параклеточное впитывание Са и других элементов в тонком кишечнике. (4) Увеличение впитывания Са было бы очень интересным для женщин в постменопаузе, потому что эффективность впитывания зависит как от возраста так и от потери эстрогена в менопаузе. Два влияния возраст и потеря эстрогена  служат причиной 20-25 % ухудшения в показателях впитывания для женщин в возрасте от 40 до 60 лет. (22) Данное исследование указывает, что это снижение может быть полностью контрасбалансированым  принятием 10 г. /день лактулозы, которое, как выявилось, увеличивает на 16% впитывание Са. Так как увеличение впитывания Са не имело отношения к увеличению выделения Са с мочей, лактулоза также может также увеличить усвоение Са в костях и/или задерживать ресорбцию костей. Позитивное влияние  неперевариваемых  углеводов на минерализациюю костей было обнаружено также у крыс. (23 –25) Согласно Нордину (26), одним из факторов остеопорза есть негативный баланс Са, причиной которого есть плохое впитывание кальция и/или высокое непременное выделения кальция с мочей. В 41 исследовании женщин в постменопаузе, которые не принимали естроген, баланс кальция составлял в среднем 43 мг./день. (27) Увеличение кальция в моче в менопаузе оценивается  в 20-40 мг./день, который соответствует потери костной массы после менопаузы (40мг./день составляет 1% костного минерала в год).(26) Баланс кальция может быть увеличен более высоким приемом кальция или путем увеличения биоприсутствия кальция. С приемом 1000 мг./день Са, 10 Г. лактулозы могли бы увеличить  количество биоприсутсвия кальция на 50 мг./день, количество достаточное для существенного снижения отрицательного баланса Са у женщин в постменопаузе. Поэтому кажется, что прием лактулозы мог бы помочь  уменьшить отрицательный баланс Са и таким образом развитие остеопороза.

В заключение следует отметить, что лактулоза увеличивает впитывание Са у женщин в постменопаузе, без увеличения выделения Са с мочей. Позитивное влияние на впитывание  Са значительно связано с дозой лактулозы. Требуется дальнейшее изучение для исследования того, как лактулоза стимулирует впитывание Са и возможно ли улучшить баланс Са в людях и/или уменьшить потерю костной массы с возрастом.

Июль 1999, том 14, номер 7 страница 1211