S Gonlachanvit

Отдел по гастроентерология, Катедра по вътрешни болести, Медицински център на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Р Колески

Отдел по гастроентерология, Катедра по вътрешни болести, Медицински център на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

C Owyang

Отдел по гастроентерология, Катедра по вътрешни болести, Медицински център на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

WL Hasler

Отдел по гастроентерология, Катедра по вътрешни болести, Медицински център на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Резюме

Заден план: Лечението с влакна често води до газообразни симптоми, които се дължат на ферментация от бактерии на дебелото черво с повишено образуване на газ. Ефектите от поглъщането на фибри върху потока от чревни газове са неизследвани.

Цели: Целяхме да проверим хипотезата, че консумацията на диета с високо съдържание на фибри забавя транзита на газ.

Теми: Участваха десет здрави доброволци.

Методи: За да се изследват ефектите от фибрите върху газовата динамика, физиологичните газови смеси бяха перфузионно перфузирани при 12 ml/min × 2 часа след стандартна диета в продължение на седем дни с и без псилиум 30 g/ден по кръстосан начин. Газ се събира от интраректален катетър, за да се заобиколи ануса и евакуацията се определя количествено в реално време с помощта на баростат.

Резултати: При започване на перфузия на газ при контролни условия се наблюдава начална фаза на забавяне без изхвърляне на газ (1129 (274) секунди). След това евакуацията на газ от ректума продължи с кумулативни обеми от 1429 (108) ml до края на втория час. Евакуацията беше пулсираща с преминаване на 20,9 (2,5) болуса, със средни обеми 68,2 (5,0) ml. Фибрите удължиха времето на забавяне (2265 (304) секунди; p Ключови думи: Газове, подуване на корема, диетични фибри, стомашно-чревен транзит, стомашно-чревна подвижност

Повишената консумация на фибри се препоръчва при пациенти със запек. 1 Фибрите имат други полезни ефекти, включително намаляване на серумния холестерол, предотвратяване на рак на дебелото черво, намаляване на фекалната инконтиненция, облекчаване на симптомите от дивертикулоза и подобряване на гликемичния контрол при диабетици. 2–5 От тези наблюдения се препоръчва дневният прием на фибри да варира между 20 и 35 g. 6 Въпреки това, 15–20% от предписаните диети с високо съдържание на фибри имат изразени газообразни симптоми, включително подуване на корема и дискомфортно раздуване на корема.

Симптомите от диетите, допълнени с фибри, могат да се отдадат на ферментацията на фибрите от бактерии на дебелото черво с повишено производство на газ. Различните препарати от фибри имат различни ефекти върху образуването на газ. 7, 8 Psyllium е частично ферментирало влакно, често използвано при синдром на раздразнените черва (IBS), което увеличава теглото на изпражненията и насърчава отслабването. Въпреки това, псилиумът и други източници, включително трици, царевични трици и целулоза, произвеждат сравнително малко увеличение на производството на плоски плодове, което предполага, че симптомите, свързани с газовете след влакната, са резултат от механизми, различни от бактериалната ферментация. 8, 9 Увеличаването на хранителните влакна има модулаторни ефекти върху двигателната функция, включително забавяне на изпразването на стомаха и ускоряване на транзита на дебелото черво. 10-12 Ефектите на фибрите върху транзита на газ в стомашно-чревния тракт не са изследвани.

В това проучване използвахме утвърдена техника на перфузия на йеюнален газ, за ​​да тестваме хипотезата, че добавянето на влакна с псилиум забавя транзита на газ и насърчава задържането на газ. 13 Здрави хора са подложени на поставяне на перфузионни катетри извън лигамента на Treitz и събиране на катетри в ректума. Перфузия на физиологична газова смес се извършва след седем дни стандартна диета и след седем дни стандартна диета, допълнена с псилиум в произволен ред по кръстосан начин. Обемите, дебитите и налягането на ректалните газови евакуации бяха сравнени на диетите. По време на тези разследвания се надявахме да характеризираме ефектите от фибрите върху транзита на газ и да придобием представа за газообразните симптоми, свързани с добавянето на фибри.

МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ

Тестови субекти

Десет здрави доброволци (осем мъже, две жени; на възраст 19–46 години) без анамнеза за стомашно-чревни симптоми, без предшестваща стомашно-чревна операция и без лекарства, за които е известно, че променят двигателната функция или транзита на червата, бяха наети чрез широка реклама в кампуса. Всеки субект даде писмено информирано съгласие преди да влезе в проучването. Жените с детероден потенциал са били подложени на серумен тест за бременност преди записване. Всички проучвания са одобрени от Институционалния съвет за преглед на медицинския център на Университета в Мичиган.

Уча дизайн

Всички субекти са били подложени на две газодинамични изследвания, всяко след седемдневен период на стандартна диета (обичайните диети на субектите) или стандартна диета, допълнена с псилиум 10 g три пъти дневно с всяко хранене (общ дневен прием на псилиум 30 g) при кръстосване мода с интервал от поне седем дни в произволен ред. Доброволците постиха през нощта и докладваха в 7:30 сутринта на всеки учебен ден. Субектите са подложени на първоначална ректална евакуация с водна клизма от 500 ml. Катетър от силиконова гума с външен диаметър 4,2 mm и 1,9 × 2,4 mm централен лумен, отворен на върха му (Dentsleeve Pty Ltd, Wayville, SA, Австралия) беше предаден с помощта на флуороскопия с позициониране на върха 5 cm дистално от лигамента на Treitz за газова перфузия. Катетър 24 Fr Foley беше въведен в ректума за събиране на газ. Субектът беше поставен в тиха стая и легнал в легнало положение под наклон 30 ° в продължение на 30 минути период на уравновесяване преди започване на газова перфузия.

Газова перфузия на йеюнал

Количествено определяне на евакуирания газ

Евакуираният газ, събран от ректалния катетър, е свързан към тръби с ниско съпротивление и с ниско съответствие и е измерен от баростат (Isobar III; G&J Electronics, Хамилтън, Онтарио, Канада), който се контролира от Protocol Plus Software (G&J Electronics). Преди проучването баростатът се изпразва и налягането се настройва на 0 mm Hg с чувствителност 0,3 mm Hg и максимален дебит от 35 ml/s. Всеки газов поток, генериращ налягане> 0,3 mm Hg, се събира в баростата. Обемите и налягането на газа, събрани в баростата, се записват с честота на вземане на проби от 1 Hz през двучасовия период на перфузия за последващ анализ.

Динамични параметри на чревния газ

действия

Примерните профили за евакуация на газ са показани за здрав индивид след седем дни на стандартна диета (A) и седем дни на стандартна диета, допълнена с псилиум (B). Във всеки случай евакуацията на газ е пулсираща с преминаване на дискретни болуси (стрелки) след период на закъснение след започване на перфузия на йеюнален газ, през което време не настъпва изхвърляне на газ. Проследяването на диетата с високо съдържание на фибри се характеризира с преминаване на по-малко газови болуси след по-продължителна фаза на забавяне, отколкото при стандартната диета.

Сравнение на диетичните ефекти върху евакуацията на газове

Диетата с добавка на фибри има изразени ефекти върху няколко параметъра, свързани с изхвърлянето и задържането на газове. Закъснението от започване на перфузия до първото изхвърляне на ректален газ се удължава при диетата с високо съдържание на фибри в сравнение със стандартната диета (p ▶). Девет от 10 доброволци показаха по-продължителна фаза на изоставане в диетата, допълнена с псилиум. Обратно, имаше значително намаление на общия газ, евакуиран при диетата с добавка на фибри спрямо стандартната диета (p ▶). Задържането на газ се изчислява чрез изваждане на кумулативния газ, изхвърлен от ректума от кумулативния газ, перфузиран в йеюнума. Поради по-дългата фаза на забавяне, задържането на газове е значително по-голямо при диетата с високо съдържание на фибри в сравнение със стандартната диета през началния период на перфузия и достига максимум 50 минути след започване на газова перфузия (p ▶). По време на втория час на газова перфузия профилите на задържане на газ при стандартната диета и диетата, допълнена с псилиум, не се сближават. Задържането на газ остава по-изразено при диетата с добавка на фибри, отколкото при стандартната диета през останалата част от периода на перфузия на газ (p ▶).

Показано е времето на закъснение от започване на перфузия на йеюнален газ до първото преминаване на болусен газ за стандартната диета и диетата с добавка на фибри. Консумацията на диета, допълнена с псилиум, значително удължава фазата на изоставане (p ▶). За да се извадят ефектите от фазата на забавяне, се изчислява броят на болусите за 30 минути след завършване на фазата на изоставане. След изключване на фазата на изоставане, степента на болусно изхвърляне беше намалена при диетата с високо съдържание на фибри в сравнение със стандартната диета (p ▶). Освен това, болусните експулсиращи функции като функция от времето демонстрират по-голям брой евакуации във всеки 30-минутен период от време на газова перфузия при стандартната диета спрямо диетата с добавка на фибри (p ▶). Скоростта на газовия поток по време на всяка болусна и болусна продължителност не се влияе от фибрите (p = 0,27 и p = 0,66, съответно) (таблица 1 ▶). По същия начин обемите и налягането на всеки болус са сходни при добавките с фибри и стандартните диети (p = 0,66 и p = 0,72, съответно) (таблица 1 ▶).

Броят на газовите евакуации през двата часа от изследването (A) и изчислен за 30 минути време за запис след изключване на периода на забавяне (B) са показани за стандартната диета и диетата, допълнена с псилиум. (А) Общият брой газови евакуации е значително по-малък при диетата с високо съдържание на фибри в сравнение със стандартната диета (стр. 1–5 Подуването на корема, метеоризмът и ерукцията са видни оплаквания на много пациенти с IBS. 14 Проучвания показват, че фибрите обострят, а не облекчават газови оплаквания при IBS. При неконтролирано проучване триците влошават симптомите при 55% от пациентите, но осигуряват ползи само при 10% .15 Други контролирани проучвания на трици съобщават за увеличаване на подуването и газовете в IBS в сравнение с плацебо.

Не е известно защо фибрите увеличават газовите оплаквания. Проучванията показват корелация между приема на фибри и дневните плоски емисии. 17, 18 Повечето влакнести съединения се състоят от сложни въглехидрати. Сложните въглехидрати в диетичната пшеница, овес и картофи увеличават производството на водород и други газове. 19 По същия начин гуарът увеличава производството на метан в дебелото черво. 20 Въпреки че са частично ферментирали, люспите на псилиум и испагула не насърчават образуването на газове от чревната флора, което показва, че механизми, различни от бактериалната ферментация, предизвикват газообразни симптоми по време на терапията с фибри. 20–23 Изследванията на ефектите на влакната върху негазовия луминален транзит дават противоречиви резултати. Бранът ускорява транзита на дебелото черво на изпражненията, докато псилиумът има променливи ефекти върху задвижването на изпражненията. 11, 12, 21, 24–27 Ефектите на фибрите върху транзита на тънките черва на остатъците от брашно са до голяма степен неизследвани. В един доклад се отбелязва по-продължителен транзит на трици в тънките черва, отколкото лактулозата, но това може да е било вторично за пропулсивните ефекти на лактулозата, а не за инхибиторно действие на фибрите. 9, 28

Настоящото разследване е първият строг анализ на ефектите от фибрите върху транзита на чревни газове. В това проучване псилиум забавя експулсирането на йеюнално перфузирани физиологични газови смеси. Най-видно е, че влакното удължава времето за забавяне от започването на перфузия на газ до първото изхвърляне на газ и насърчава задържането на газ, което е най-важно в началния час на изследването. Освен това, след завършване на фазата на изоставане, изхвърлянето на газове протича с намалена скорост при диета с добавка на фибри в сравнение с тази, наблюдавана при стандартна диета. В края на проучването задържането на газове е изразено при диетата с високо съдържание на фибри, докато малко газ се задържа при стандартната диета. Няма разлики в свойствата на всеки отделен болус, включително обемите или налягането на болуса.

Промените в двигателната функция на червата, предизвикани от псилиум, също могат да играят важна роля в забавения транзит на перфузиран газ след диета с високо съдържание на фибри. Нашето наблюдение, че честотата на газовите евакуации след завършване на фазата на забавяне остава намалена при диетата с добавка на псилиум, е в съответствие с постулата, че съкратителните модели, отговорни за транзита на газ, се модифицират от диетични фибри. Констатацията, че повечето газове се евакуират като отделни болуси, предполага участието на фазови двигателни комплекси в тяхното изхвърляне. Липсата на ефект на влакната върху скоростите на потока, продължителността, обемите или налягането на отделните болуси е в съответствие с обяснението, че псилиумът модулира честотата на поява на задвижващи съкратителни вълни, а не тяхната интензивност, скорост на разпространение или други параметри. Тази хипотеза изисква допълнителни тестове.

Наличните данни предполагат значителна промяна на подвижността на дебелото черво чрез съдържанието на фибри в диетата. При животински модели диетата с ниски остатъци увеличава индексите на подвижността на дебелото черво, докато високото съдържание на фибри намалява интралуминалното налягане и броя на гладуването и контракциите на хранене. 31, 32 При хората триците намаляват контрактилната активност на дебелото черво при пациенти с дивертикуларно заболяване, както и при хора с IBS. 33, 34 Намаляването на индекса на подвижност на дебелото черво при диета с добавка на фибри се дължи на намаляването на не-импулсивната съкратителна активност със запазване на пропагативни вълни на налягане, тъй като къси скокове, но не и каудално мигриращи дълги скокове се притъпяват от приема на фибри. 35 Този ефект се предполага, че е резултат от свързването на моторни стимулиращи жлъчни киселини в дебелото черво с фибри. 34 Обратно, други проучвания съобщават за увеличаване на контракциите на дебелото черво с фибри. 25, 36 Не е ясно обаче как модификациите на подвижността на дебелото черво могат да ускорят транзита на твърди фекалии, но да насърчат задържането на луминален газ.

Не е известно дали чревният транзит на газ, генериран при хранене по стандартна диета, имитира движенията на йеюнално перфузираната газова смес, използвана в настоящото разследване. По този начин е несигурно дали псилиумът инхибира транзита на ендогенни газове. Въпреки това, ако забавянето на перфузирания газ отчасти е резултат от механичните ефекти на фибровата добавка, вероятно е подобен механизъм да действа след поглъщане на диета, богата на лошо смилаеми олиго- и полизахариди. Ако натрупването на псилиум е видно, възможно е газовете, получени чрез ферментация на непълно метаболизирано нишесте в цекума и дясното дебело черво от ентерични бактерии, да се задържат, докато се генерират достатъчно количества, за да се премине препятствието. Този въпрос заслужава допълнително разследване.

Други въпроси относно това разследване могат да бъдат поставени под съмнение. В това проучване е бил използван само един източник на фибри и по този начин не е сигурно, че други добавки с фибри биха имали подобни ефекти. Възможно е хората, приемащи добавки с псилиум, да имат леко намалено съдържание на фибри в храната си и по този начин дневната разлика във приема на фибри между двете диети може да е била по-малка от 30 g. Въпреки това, тъй като повечето нормални индивиди обикновено консумират много по-малко от 30 g/ден, вероятно приемът на фибри е значително по-голям при диетата с добавка към псилиум. И накрая, възможно е забавянето на газовия поток чрез добавяне на влакна да стимулира засилена дифузия на перфузирания газ в кръвния поток. Тази хипотеза не може да бъде проверена с помощта на сегашната методология. 13 Възможно е обаче използването на метод за измиване с инертен газ като аргон, както беше описано по-рано, да осигури количествено определяне на обемите газ, задържан в червата по двете диети, за да отговори на този въпрос. 37 Подобна констатация обаче не би променила основната насока на това разследване - че консумацията на диета с високо съдържание на фибри променя динамиката на смеси от йеюнално перфузирани газове.

В заключение, консумацията на диета, допълнена с псилиум, забавя транзита на газ, перфузиран в йеюнума при здрави хора, като удължава времето на изоставане до първата евакуация и намалява броя на болусните пасажи от ректума след завършване на фазата на изоставане. Тези наблюдения предоставят възможно обяснение за увеличаването на газообразните симптоми, включително подуване на корема, наблюдавано при диета с високо съдържание на фибри.

Благодарности

Това изследване беше спонсорирано отчасти от безвъзмездна помощ 1 K24 DK02726-01 от Националните здравни институти.