Význam dietní vlákniny ve stáří

Význam dietní vlákniny ve stáří Z. Zadák, A. Tichá, R. Hyšpler, B. Jurašková

Souhrn Tato práce shrnuje dosavadní poznatky o dietní vláknině a jejich účincích na lidský organizmus. V článku je uvedena klasifikace a de‑ finice dietní vlákniny. Klasifikace necelulózových polysacharidů podle chemické struktury je zobrazena v přehledném schématu. Dále jsou v práci uvedeny účinky vlákniny na gastrointestinální trakt, metabolizmus cholesterolu a sacharidů. Je‑li rozpustná vláknina fer‑ mentována v tlustém střevě, jsou produkovány krátké mastné kyseliny, vodík a methan. Produkce těchto kyselin je spojena s mnoha fyziologickými procesy podporujícími zdraví. Nutriční kvalitu dietní vlákniny lze hodnotit pomocí transit time, stanovením methanu či vodíku ve vydechovaném vzduchu.

Klíčová slova dietní vláknina –  transit time –  krátké mastné kyseliny

Abstract Dietary fibre in elderly. Up to date knowledge in the dietary fibre and its effects upon the human organism is summarized. A defini‑ tion and a classification of the dietary fibre is elaborated in this article. The non‑cellulosis polysaccharides classification in terms of their chemical struscture is shown in a diagram. The effects of the dietary fibre on the gastrointestinal tract, metabolism of cholesterol and glu‑ cose are presented. When soluble dietary fibre is fermented in the colon, short chain fatty acids, methane and hydrogen are produced. The production and consupmtion these acids is involved in numerous physiological process promoting health. The nutritional quality of dietary fibre as well as transit time of that fibre can be evaluated using methane or hydrogen determination in breath.

Key words dietary fibre –  transit time –  short chain fatty acids

Úvod Dietní vláknina je známá podle svých účinků již od staro‑ věku, ale systematicky byla studována ve 20. a v 30. letech minulého století. Pojem „dietní vláknina“ není příliš přesný, protože mnoho komponent zařazovaných mezi dietní vlákninu nemá vlákni‑ tou strukturu. Pod pojem „dietní vláknina“ dnes zařazujeme nestravitelná rezidua rostlinného původu v lidské dietě a ne‑ jsou to výhradně jen složky membrán rostlinných buněk.

Dietní vlákninu dělíme na: 1. strukturní polysacharidy a necelulózové polysacharidy (celulóza, hemicelulóza, pektiny), 2. strukturní složky charakteru ligninu, 3. nestrukturní polysacharidy (gumy, slizy). Existují i jiná schémata dělení – chemická, nutriční (např. hrubá vláknina, trávení rezistentní škrob apod.). Z celkového množství dietní vlákniny je v lidské potravě obvykle 70 % necelulózových polysacharidů, 20 % celulózy

čes Ger rev 2010; 8(1–2): 45–49

a 10 % ligninu. Obsah vlákniny v rostlinné potravě závisí pře‑ vážně na druhu ovoce nebo zeleniny, jejich zralosti a části (kořen, stonek, list, plod). Dělení polysacharidů necelulózo‑ vého charakteru (hemicelulózy, pektiny) je uvedeno na obr. 1. Přechod na industriální způsob přípravy potravin vede v posledních desetiletích k dramatickému snížení vlákniny v potravě. Ve většině průmyslově vyspělých zemí se pohybuje příjem dietní vlákniny potravou od pouhých 11 do 13 g/ den. Minimální doporučená dávka dietní vlákniny však je nejméně 25– 35 g/ den, nebo 15 g dietní vlákniny na 1 000 kcal na den (tab. 1). Nedostatek dietní vlákniny v potravě má za následek nejen zvýšený výskyt kolorektálního karcinomu, ale také ob‑ stipaci, divertikulózu tlustého střeva a z metabolických a nu‑ tričních poruch se nedostatek vlákniny podílí na vzniku obe‑ zity, rozvoji diabetu II. typu a hyperlipidemii [1–3]. Poměr rozpustné a nerozpustné vlákniny v potravě by měl být 1 : 3. Vzhledem k tomu, že dosažení přiměřeného příjmu dietní vlákniny (35– 40 g/ den) znamená poměrně vysoký příjem rostlinné potravy, která je při stylu života a  stravování v  průmyslově vyspělých zemích špatně do‑

45

Význam dietní vlákniny ve stáří

nestravitelné sacharidy s bio­logickým a prebio­tickým účinkem lactuloza (nestravitelný disacharid) nestravitelné polysacharidy „dietní vláknina“ nerozpustná –  hrubá „dietní vláknina“ •  celulóza •  část nerozpustných hemicelulos •  lignin rozpustná „dietní vláknina“ a trávení rezistentní škrob

heterofruktany •  inuliny •  levany

pektiny řetězce polyglukuronových kyselin (15– 20) •  rhamnogalakturan •  arabinogalakturan

heteromanany •  guarová guma  •   galaktomanan •  konjaková guma  •  glukomanan hemicelulózy (rozpustné) •  heteroglukany

•  heteroxylany

Obr. 1. Dělení „dietní vlákniny“. stupná, jsou často používány přídavky čisté vlákniny do hotových potravin (vláknina přidávaná do jogurtů, pečiva) nebo je podávána čistá dietní vláknina samostatně (tablety, sáčky, kapsle). Přidání čisté dietní vlákniny do bílého pe‑ čiva a bílého chleba zajišťuje při stejné dávce vlákniny lepší chuťové vlastnosti výrobku a lepší snášenlivost, než pozo‑ rujeme u srovnatelného výrobku z celozrnné mouky. Zvláštní postavení mezi nestravitelnými sacharidy s účin‑ kem vlákniny má laktulóza. Jde o trávení rezistentní disacha‑ rid se slabým laxativním účinkem, který stimuluje bifido‑ genní mikroflóru v tenkém střevě a tím potlačuje hnilobné a stimuluje kvasné procesy v tlustém střevě. Jde o vynikající nestravitelný disacharid vhodný pro léčbu a prevenci střev‑ ních a jaterních onemocnění (obstipace, střevní divertiku‑ lóza, prevence kolorektálního karcinomu, projevy portoka‑ vální encefalopatie u dekompenzované jaterní cirhózy).

46

Fyziologické účinky dietní vlákniny Tenké střevo V tenkém střevě zvětšuje dietní vláknina obsah potravy a tím způsobuje zrychlení pasáže obsahu tenkého střeva a  současně snižuje absorpci živin. Zhoršená dostupnost a  rozpustnost živin v  potravě vlivem nestravitelné dietní vlákniny snižuje aktivitu pankreatických a  střevních fer‑ mentů a tím využitelnost živin obsažených v potravě. Dále dietní vláknina tlumí absorpci živin a současné zrychlení pasáže snižuje jak postprandiální glykémii, tak energetic‑ kou využitelnost potravy. Vláknina mechanizmem vazby žlučových kyselin přerušuje jejich enterohepatální cyklus a vede k mírnému poklesu cholesterolemie a snížení ab‑ sorpce tuků z potravy. Hrubá vláknina navíc snižuje obsah sekundárních žlučových kyselin v  tlustém střevě, které mohou zvyšovat riziko kolorektálního karcinomu. Tímto

čes Ger rev 2010; 8(1–2): 45–49

Význam dietní vlákniny ve stáří

mechanizmem má hrubá vláknina preventivní účinek proti vzniku střevních metaplázií a nádorů tlustého střeva [4].

Účinem dietní vlákniny na tlusté střevo Dietní vláknina, která dosáhne tlustého střeva, podléhá fer‑ mentaci bakteriální flórou za vzniku krátkých mastných kyselin (short‑chain fatty acids –  SCFA) –  kyseliny octové, propionové a máselné a za tvorby CO2, H2 a metanu. Bak‑ teriálním kvašením tak může být metabolizováno až 75 % dietní vlákniny, která prochází tlustým střevem. Krátké mastné kyseliny (SCFA) produkované bakteriální fermentací jsou hlavním energetickým zdrojem pro mukózu tlustého střeva. Z dietní vlákniny vzniká kvašením v tlustém střevě ze 62 % acetát, z 25 % propionát a z 16 % butyrát. Takto vzniklé krátké mastné kyseliny mohou v optimálním případě pokrýt až 15– 20 % energetické potřeby člověka. Energetické po‑ třeba kolonocytu je hrazena z 80 % kyselinou máselnou, zby‑ tek propionátem a malá část energetické potřeby kolonocytu ostatními energetickými substráty (acetát, ketolátky atd.). Dietní vláknina je touto cestou zásadní nutriční kompo‑ nentou pro udržení správné funkce a obnovy kolonocytů střevní sliznice. Butyrát z dietní vlákniny hraje důležitou roli v prevenci poškození střevní sliznice, např. zánětem, meta‑ plaziemi až rozvojem karcinomu tlustého střeva. Butyrát zastavuje růst neoplastických kolonocytů a inhibuje jejich paraneoplastickou hyperproliferaci. Preventivní význam dietní vlákniny proti vzniku kolorektálního karcinomu je potvrzeno rozsáhlými epidemiologickými studiemi. Z dat soustředěných z 20 populačních studií ve 12 zemích a dále výsledků studií v  USA, bylo zjištěno, že zvýšením dietní vlákniny v potravě o 13 g/ den bylo dosaženo snížení vý‑ skytu kolorektálního karcinomu o 31 % [5–6]. Velmi efektivní je využití dietní vlákniny jako aditiva do enterálních výživ. Cílem přidávání vlákniny do enterální vý‑ živy je zajištění dodatečného zdroje energie cestou SCFA z fermentace vlákniny v tlustém střevě, po rozsáhlých resek‑ cích tenkého střeva (syndrom krátkého střeva), dále v pří‑ padech nutnosti regulovat „transit time“ v tenkém střevě. Střevní „transit time“ je doba, kterou potřebuje potrava na průchod z úst k análnímu otvoru. Z této doby je zejména dů‑ ležitá fáze průchodu tlustým střevem. Doba průchodu po‑ travy od céka k análnímu otvoru je ovlivněna především fer‑ mentačním procesem a obsahem hrubé vlákniny v potravě. Transit time lze stanovit pomocí koncentrace metanu či vo‑ díku ve vydechovaném vzduchu po podání dietní vlákniny. Dietní vláknina změkčuje stolici a zvyšuje její objem. Hmot‑ nost stolice pod 150 g za den výrazně prodlužuje „transit time“ a pokles hmotnosti stolice pod 100 g za 24 hod vede k obstipaci a často k divertikulóze a dalším onemocněním tlustého střeva. Proto je dietní vláknina důležitou složkou výživy zejména ve stáří. Velmi podstatné snížení rizika ko‑ lorektálních onemocnění kleslá statisticky při váze stolice nad 130 g/ 24 hod a k tomu je nezbytný denní přívod dietní vlákniny větší než 20g / 24 hod.

čes Ger rev 2010; 8(1–2): 45–49

Tab. 1. Obsah vlákniny v ně­kte­rých potravinách. Obilí, výrobky z mouky Hrubá Celková Potravina vláknina (CV) vláknina vlákniny (g/ 100 g) (g/ 100 g) pšenice žito ječmen oves celozrnný žitný chléb tmavý žitný chléb tmavý pše‑ ničný chléb bílý pše‑ ničný chléb a pečivo pšeničná mouka

9 11 7 8

2 2 2 3

3,5 4,2 2,7 3,2

6

1

3,3

3

1

1,7

3

1

1,7

1

0

0,4

2

0

0,6

Ovoce, zelenina, bobule, houby Hrubá Celková Potravina vláknina (CV) vláknina vlákniny (g/ 100 g) (g/ 100 g) brambory fazole hrách květák mrkev ředkev zelí bílé angrešt hroznové víno jablka meruňky rybíz černý

Koncentrace na 100 kcal

Koncentrace (CV) na 100 kcal

2 3 5 2 3 1 3 3

1 1 2 1 1 1 1 2

4,2 11,5 8,8 11,1 9,8 10,0 16,0 13,2

1

1

2,7

2 2 9

1 1 3

5,3 5,5 22,6

Vliv vlákniny na metabolizmus cholesterolu Největší účinek na snížení plazmatického cholesterolu má rozpustná vláknina (pektin, guarová guma). Účinek je vy‑ světlován vychytáváním žlučových kyselin a jejich vylučo‑ váním stolicí. Tím dochází ke zvýšené tvorbě žlučových ky‑ selin z cholesterolu v játrech a k poklesu celkových zásob cholesterolu v organizmu. Účinek dietní vlákniny na sní‑ žení cholesterolu je velmi proměnlivý podle kvality a typu vlákniny. Vychytávání žlučových kyselin dietní vlákninou nemusí být jediným mechanizmem, který snižuje hladiny plazmatického cholesterolu. Kyselina propionová vznikající fermentací dietní vlákniny v tlustém střevě má inhibiční úči‑

47

Význam dietní vlákniny ve stáří

nek na jaterní HMG- CoA- reduktázu, která je klíčovým enzy‑ mem v syntéze cholesterolu. Tyto vlastnosti určují vlákninu jako nepostradatelnou součást dietních opatření u starších jedinců s dyslipidemií a zvýšeným rizikem kardiovaskulár‑ ních chorob. V oblasti dyslipidemií a léčby diabetu se nejlépe uplatňuje rozpustná vláknina typu galaktomananů (guarová guma). Působí totiž nejen sníženou resorpcí živin a zejména tuků, ale objemovou náplní gastrointestinálního traktu snižuje i pocit hladu. U nás je dostupný galaktomanan ve formě preparátu Guareta.

Vliv dietní vlákniny na metabolizmus sacharidů u diabetiků Pro vysvětlení příznivého vlivu dietní vlákniny u diabetiků se nabízí více mechanizmů. Jedním z nich je zpomalení re‑ sorpce jednoduchých cukrů z gastrointestinálního traktu, dále podpůrný účinek vlákniny při snižování tělesné hmot‑ nosti diabetiků II. typu. Podrobnější výklad příznivého účinku dietní vlákniny u  diabetiků překračuje rámec to‑ hoto sdělení. Speciální vlastnosti vykazuje dietní vláknina z amarantu (pseudocereálie typu Amarantus cruentus, Amarantus caudatus), který je v  současné době dostupný u  nás v  čet‑ ných dietních přípravcích. Přidání celozrnné amarantové mouky s vysokým obsahem amarantové vlákniny v poměru 25 : 75 k běžné pšeničné mouce sníží u diabetiků glykemický index potraviny na 65 % proti sacharidovému ekvivalentu [7].

Závěr Hlavní místo účinku vlákniny je v tlustém střevě, kde je za pří‑ hodné situace většina rozpustné vlákniny zkvašena a špatně

rozpustná vláknina zvětšuje objem a frekvenci stolice. Prů‑ chod obsahu tlustým střevem se zkracuje hlavně zvýšením vody ve stolici a působením objemu nestravitelné hmoty. Tím vláknina také chrání sliznici tlustého střeva před eventuál‑ ními toxickými látkami ve střevním obsahu. Naředění toxinů a rychlejší průchod střevem zmenšuje poškození sliznice tlus‑ tého střeva nejen toxiny, ale i sekundárními žlučovými kyse‑ linami. Ně­kte­ré vlákniny ve své prebio­tické funkci silně sti‑ mulují efekt růstu, zvláště vhodných kmenů bifidobakter. V proximální části tlustého střeva dochází k mikrobiální fer‑ mentaci, která vede k produkci krátkých mastných kyselin (acetát, propionát a  butyrát) současně s  produkcí vodíku a metanu. Krátké mastné kyseliny jsou rychle absorbovány, kyselina octová a zčásti i kyselina propionová jsou po resorpci portálním oběhem transportovány do jater, kde se podílejí na získávání energie tím, že jsou transformovány na glukózu a  mastné kyseliny. Kvasné procesy mohou hradit až 20 % klidového energetického výdeje (resting energy expendi‑ ture –  REE). Část kyseliny propionové a kyselina máselná zů‑ stávají ve střevní sliznici pro výživu kolonocytů. Mají zásadní důležitost pro metabolizmus sliznice tlustého střeva, prolife‑ raci a obnovování kolonocytů a jejich diferenciaci. Zároveň mají krátké mastné kyseliny (SCFA) ještě řadu dalších funkcí: • stimulace absorpce vody a chloridů, • stimulace průtoku krve sliznicí tlustého střeva, • stimulace produkce hlenu, • snížení pH ve střevě, a  tím zamezení hnilobným proce‑ sům a množení hnilobných bakterií, • udržování střevní integrity, • absorpce bikarbonátu, • zdroj energie pro kolonocyty, jejich diferenciaci a ochrana kolonocytů před toxiny z lumen tlustého střeva [8].

prof. MU Dr. Zdeněk Zadák, CSc. (1937) Absolvoval LF UK v Hradci Králové v roce 1961. V letech 1961– 1966 pracoval jako vojensky lékař v Českých Budějovicích a v Jindřichově Hradci, v období 1967– 1970 ve Výzkumně izotopové laboratoři Vojenské lé‑ kařské akademie (VLA) v Hradci Králové. Při svém lékařském zaměstnání vystudoval v roce 1970 PřF UJEP v Brně. V roce 1970 přešel jako odborný asistent na II. interní kliniku Fakultní nemocnice a na katedru vá‑ lečného interního lékařství VLA. Na téže klinice roku 1983 převzal řízení metabolické jednotky intenzivní peče. V roce 1991 se stal přednostou nově vzniklé Kliniky gerontologické a metabolické FN v Hradci Králové. V současnosti je vedoucím Centra pro výzkum a vývoj LF UK a FN v Hradci Králové. V roce 1976 získal titul kandidáta věd, v roce 1980 obhájil docentskou habilitační práci, v roce 1994 byl jmenován profesorem pro obor nemocí vnitřních. Již v roce 1970 založil při II. interní klinice Fakultní nemocnice lipidovou poradnu, v roce 1976 stál při založení metabolické jednotky zaměřené na umělou výživu. V roce 1988 organizoval založení České společnosti pro parenterální a enterální výživu (CSPEN) a opakovaně byl zvolen jejím předsedou. Navíc v roce 1989 byl zvolen do výboru Evropské společnosti pro parenterální a en‑ terální výživu. V letech 1986– 2002 byl předsedou Společnosti klinické výživy a intenzivní metabolické péče ČLS JEP (dříve CSPEN). Organizoval 18 celostátních sjezdů (z toho 16 s mezinárodní účasti). V roce 2007 byl prezidentem evropského kon‑ gresu ESPEN v Praze. Je členem výboru České patofyziologické společnosti, České internistické společnosti ČLS JEP a České společnosti pro aterosklerózu. Dále pracuje jako člen redakční řady domácích i zahraničních odborných periodik. Význam‑ nou součástí je jeho práce člena řady oborových komisí včetně grantové komise pro metabolizmus a výživu IGA, člena pra‑ covní skupiny Vědecké rady MZ ČR, člena Akreditační komise pro vnitřní lékařství a intenzivní medicínu. Prof. Zadák je čle‑ nem a čestným členem řady mezinárodních společností, absolvoval četné mezinárodní pobyty, kde je nutno zdůraznit jeho opakované působení v Royal University Hospital v Liverpoolu. Autorská a spoluautorská činnost představuje kromě četných přednášek více než dvě stě publikací v domácí a zahraniční literatuře.

48

čes Ger rev 2010; 8(1–2): 45–49

Význam dietní vlákniny ve stáří

Potřeba zvýšené produkce krátkých mastných kyselin z vlákniny vzrůstá zejména u pacientů po velkých chirurgic‑ kých výkonech. Průjem, který se často vyskytuje při protra‑ hovaném hladovění a v katabolickém stavu v pooperačním období u starých jedinců, je možné úspěšně řešit podává‑ ním doplňkové enterální výživy s obsahem rozpustné, fer‑ mentovatelné vlákniny formou sippingu. Práce byla podpořena Výzkumným záměrem MZO 00179906.

Literatura 1. Mobarhan S. Calcium and the Colon: recent findings. Nutr Rev 1999; 57 (4): 124– 126. 2. Potter JD. Reconciling the epidemiology, physiology, and mole‑ cular bio­logy of colon cancer. JAMA 1992; 268 (12): 1573– 1577. 3. Holt PR, Atillasoy EO, Gilman J et al. Modulation of abnormal colonic apithelial cell proliferation and differentiation by low‑ fat dairy foods: a randomized controlled trial. JAMA1998; 280 (12): 1074– 1079. 4. Alberts DS, Ritenbaugh C, Story JA et al. Randomized, dou‑ ble‑blinded, placebo- controlled study of effect of wheat bran fiber and calcium on fecal bileacids in patients with resected adenomatous colon polyps. J  Natl Cancer Inst 1996; 88 (2): 81– 92.

5. Lipkin M, Newmark H. Development of clinical chemopreven‑ tion trials. J Natl Cancer Inst 1995; 87 (17): 1275– 1277. 6. Howe GR, Benito E, Castelleto R et al. Dietary intake of fiber and decreased risk of cancers of colon and rectum: Evidence from combined analysis of 13 case- control studies. J Natl Cancer Inst 1992; 84 (24): 1887– 1896. 7. Chaturvedi A, Sarojini G, Nirmala G et al. Glycemic index of grain amaranth, wheat and rice in NIDDN subject. Plant Foods Hum Nutr 1997; 50 (2):171– 178. 8. Zadák Z. Výživa v intenzívní péči. Praha: Grada 2008.

Doručeno do redakce 20. 1. 2010 Přijato po recenzi 26. 1. 2010

prof. MU Dr. Zdeněk Zadák, CSc. RNDr. Mgr. Alena Tichá, Ph.D. MU Dr. Radomír Hyšpler, Ph.D MU Dr. Božena Jurašková, Ph.D. Klinika gerontologická a metabolická LF UK a FN Hradec Králové [email protected]

www.csgh.info čes Ger rev 2010; 8(1–2): 45–49

49