Обобщение

Предистория и цели Уремичните разтворени вещества р-крезол сулфат (PCS) и индоксил сулфат (IS) се генерират от бактерии на дебелото черво, действащи върху хранителните компоненти, които избягват абсорбцията в тънките черва. По този начин производството на тези потенциално токсични съединения може да бъде повлияно от диетата. Това проучване изследва дали производството на PCS и IS е различно при вегетарианците и всеядните животни.

р-крезол

Дизайн, настройка, участници и измервания Производството на PCS и IS е оценено чрез измерване на скоростта на отделянето им с урината при участници с нормална бъбречна функция. Проведени са проучвания при 15 вегетарианци и 11 индивида, консумиращи неограничена диета. Участниците регистрираха приема на храна в продължение на 4 дни и събираха урина през последните 2 дни от всеки от двата периода на проучване, които бяха с интервал от 1 месец.

Резултати Средната екскреция на PCS е била 62% по-ниска (95% доверителен интервал [95% CI], 15–83), а средната екскреция на IS е била 58% по-ниска (95% CI, 39–71) при вегетарианците, отколкото при участниците, консумиращи неограничена диета. Хранителните данни показват, че по-ниската екскреция на PCS и IS при вегетарианците е свързана с 69% по-висок (95% CI, 20–139) прием на фибри и 25% по-нисък (95% CI, 3–42) прием на протеини. Скоростта на екскреция на PCS и IS варира значително при отделните участници и не е тясно свързана помежду си, но има тенденция да остане стабилна при отделните участници в продължение на 1 месец.

Заключения Степента на производство на PCS и IS е значително по-ниска при вегетарианците, отколкото при индивидите, консумиращи неограничена диета.

Въведение

Многобройни органични разтворени вещества, които обикновено се изчистват от бъбреците, се натрупват в плазмата, когато бъбреците отказват (1). Някои от тези „уремични“ разтворени вещества се произвеждат в дебелото черво от бактерии, действащи върху хранителните компоненти, които избягват храносмилането в тънките черва (2,3). Получените от дебелото черво разтворени вещества включват р-крезол сулфат (PCS) и индоксил сулфат (IS), които се произвеждат чрез бактериален метаболизъм на аминокиселините тирозин и триптофан, съответно (4,5). Съществуват значителни, макар и неубедителни доказателства, че тези съединения са токсични (4,6–10).

Леченията, които ограничават производството на разтворени вещества, на теория могат да се комбинират с диализа за намаляване на нивата на уремичните разтворени вещества при пациенти с бъбречна недостатъчност. Тъй като те са направени в изолирано отделение чрез процеси, които са чужди на тези на клетките на бозайници, производството на разтворени вещества от дебелото черво, като PCS и IS, може да се окаже особено податливо на манипулация. Последните проучвания изследват ефекта от диетичните маневри, предназначени да намалят производството на PCS при нормални участници, както и при пациенти на хемодиализа (2). Постигнати са обещаващи резултати, но намаленията, постигнати при производството на разтворени вещества, са били умерени. Докато измервахме производството на PCS и IS при нормални участници, за да получим контролни данни за проучване на пациенти на диализа, ние забелязахме, че скоростта на отделяне на урина за PCS и IS е много по-ниска при вегетарианците, отколкото при участниците, консумиращи неограничена диета. Това проучване сравнява производството на PCS и IS при по-голям брой участници, консумиращи вегетариански и неограничени диети и изследва вариабилността в нивата на производство на тези разтворени вещества.

Материали и методи

Проведени са проучвания при 26 здрави участници с неизвестно бъбречно заболяване. Петнадесет участници бяха вегетарианци, докато останалите 11 участници консумираха неограничена диета, включително месо и месни продукти. Вегетарианските участници ядат яйца и млечни продукти, но не месо и риба. Диетичните навици на участниците в вегетарианството бяха потвърдени от интервю. Всички участници нямат анамнеза за стомашно-чревна хирургия или диария и не са използвали антибиотици поне 1 месец преди записването. Тринадесет от 15-те вегетариански участници и 6 от 11-те невегетариански участници са от азиатски произход. Изследването е проведено в съответствие с Декларацията от Хелзинки и е одобрено от институционалния съвет за преглед на Станфордския университет.

Отчетената консумация на калории, протеини, фибри, въглехидрати и мазнини е осреднена през 4-те дни на хранителния запис. Екскрецията на разтворени вещества и консумацията на хранителни вещества бяха коригирани за телесната повърхност, изчислена по формулата на Mosteller (13). Стойностите за вегетариански участници и неограничени участници бяха сравнени с помощта на несдвоения t тест. Стойностите за екскреция на PCS и IS бяха трансформирани за сравнение. Средните процентни разлики в екскрецията на PCS и IS при вегетариански и неограничени участници са изчислени въз основа на средните нива на екскреция през всички дни на събиране на урина при всеки участник. Потенциалните връзки между екскрецията на PCS и IS и други параметри бяха изследвани с помощта на линейна регресия. Статистическите изчисления бяха извършени с помощта на софтуера SPSS (версия 19; IBM, Чикаго, Илинойс).

Резултати

Екскреция на PCS и IS с урината

Екскреция на PCS с урина и IS. Средни дневни нива на екскреция за PCS (ляв панел) и IS (десен панел). Стойностите, получени за отделни вегетариански участници в период 1 и период 2, са представени от триъгълници, свързани с прекъснати линии. Стойностите, получени за неограничени участници, са представени от кръгове, свързани с плътни линии. PCS, р-крезол сулфат; IS, индоксил сулфат.

Екскреция с урината на разтворени диети

Нормите на консумация на хранителни компоненти, определени от хранителните записи, са обобщени в Таблица 4. Калорийният прием не се различава в двете групи. В съответствие с тяхната по-ниска екскреция на урея азот, вегетарианските участници съобщават за по-нисък прием на протеини от неограничените участници. Очакваният прием на фибри е значително по-висок при участниците вегетарианци, както и приемът на въглехидрати, докато прогнозният прием на мазнини не е различен.

Прием на хранителни вещества според оценката на храната

Има малка връзка между скоростите на PCS и IS на отделните участници, както е илюстрирано на Фигура 2. Производствените темпове и за двете разтворени вещества обикновено се увеличават с приема на протеини, както се отразява от екскрецията на урея азот и намаляват с приема на фибри; тези корелации обаче не са били силни, както е показано на Фигура 3. Производството и на двете разтворени вещества също има тенденция да се увеличава с приема на протеини, както е записано в записа на храната, но корелациите са по-слаби от тези с екскрецията на урея азот (не е показано).

Връзката на отделянето на PCS и IS при отделни участници. Скоростта на екскреция на PCS и IS не е тясно свързана. Стойностите са за период 1 във вегетариански (триъгълници) и неограничени (кръгове) участници (r 2 = 0,06; P = 0,21). Резултатите за период 2 са подобни (не са показани). PCS, р-крезол сулфат; IS, индоксил сулфат.

Връзката на екскрецията на PCS и IS с екскрецията на азот от урея и с приема на фибри. Скоростите на екскреция на PCS и IS са слабо корелирани с приема на протеини, както е отразено от екскрецията на азот с урея в урината (горни панели) и с приема на фибри, получени от диетичната история (долни панели). Стойностите са за период 1 за вегетариански (триъгълници) и неограничени (кръгове) участници със следните корелации: PCS спрямо урина азотен урея (r 2 = 0,14; P = 0,06); IS спрямо урина азотен урея (r 2 = 0,16; P = 0,04); PCS спрямо диетични фибри, (r 2 = 0,10; P = 0,12); и IS спрямо диетични фибри (r 2 = 0,11; P = 0,10). PCS, р-крезол сулфат; IS, индоксил сулфат; UreaN, карбамиден азот.

Дискусия

Лечението на ESRD сега е фокусирано върху отстраняване на уремичните разтворени вещества чрез диализа. На теория, леченията, които намаляват производството на разтворени вещества, също могат да намалят нивата на разтворените вещества и да облекчат уремичните заболявания. Една бариера пред развитието на такива лечения е ограниченото познаване на факторите, които влияят върху производството на разтворени вещества.

Това проучване се фокусира върху производството на две уремични разтворени вещества, PCS и IS, които наскоро бяха обект на интензивно изследване (4,5). Съществуват значителни, макар и неубедителни доказателства, че както PCS, така и IS допринасят за заболяване при пациенти на диализа (4,6–10). Диализният им клирънс е силно ограничен от свързването с протеини, което може да направи маневри, които намаляват производството им, особено ценни. PCS и IS също са най-известните членове на класа уремични разтворени вещества, получени от действието на микробите на дебелото черво (2,3,14). Тъй като такива разтворени вещества се получават в изолирано отделение чрез нематериален метаболизъм, тяхното производство може да се окаже по-просто за потискане, отколкото производството на други уремични разтворени вещества.

Едно очевидно средство за въздействие върху производството на разтворени вещества от дебелото черво е манипулирането на диетата. Това проучване показа, че средната екскреция на PCS и IS е приблизително 60% по-ниска при вегетарианците, отколкото при индивидите, хранещи се с неограничена диета. Счита се, че отделянето на урина отразява производството на разтворени вещества при нормални участници, тъй като няма друг известен начин за отстраняване от плазмата, освен диализа (15,16).

Втори механизъм, чрез който вегетарианската диета може да намали производството на PCS и IS е чрез намаляване на приема на протеини. В това проучване средният докладван прием на протеин е приблизително 25% по-нисък при вегетарианците, отколкото при участниците, консумиращи неограничена диета. Тази разлика, която беше потвърдена чрез измерване на екскрецията на азот в урея, отново е подобна на тази, наблюдавана в голямо проучване на американски вегетарианци (17). Намаляването на хранителните протеини може да намали доставката на аминокиселини до дебелото черво и по този начин да ограничи тяхната наличност за превръщане в PCS и IS (18).

Степента, до която по-високият прием на фибри и по-ниският прием на протеини отчитат по-ниското производство на PCS и IS при вегетарианците не може да бъде определена от нашите резултати. Разликите, които наблюдавахме обаче, са по-големи, отколкото би могло да се очаква въз основа на краткосрочни проучвания, при които приемът на фибри и протеини е манипулиран. Установено е, че поглъщането на 20 g/d от несмилаемия въглехидратен олиго-фруктозен инулин в продължение на 4 седмици намалява производството на PCS с 20% -30% при нормални доброволци (21). Впоследствие е показано, че същото лечение намалява плазмените нива на PCS с около 20%, без да променя нивата на IS при пациенти на хемодиализа (7). Наличните проучвания за ефекта от приема на протеини са с по-кратка продължителност и имат документирани промени в производството на PCS, оценени като екскреция на p-крезол в урината, само с намаляване на приема на протеин до 20 g/d или увеличаване на приема на протеин до приблизително 125 g/г (22,23).

Няколко фактора може да са допринесли за нашите вегетариански участници да имат по-ниски нива на производство на PCS и IS, отколкото би се очаквало въз основа на наличните проучвания, в които се манипулира приемът на фибри и протеини. По-висок прием на фибри и по-ниски протеини се комбинират при вегетарианци. Това може да причини по-големи промени в микробния метаболизъм, отколкото биха могли да бъдат постигнати чрез отделна манипулация или на фибри, или само на протеини. Видовете фибри, консумирани от вегетарианските участници, може да са били особено ефективни за насърчаване на микробния растеж и производството на PCS и IS може да са били повлияни и от други разлики във вегетарианските и неограничени диети, които не сме изследвали, включително разликите в вида на погълнатия протеин (17,24). И накрая, нашите вегетариански участници се придържаха към диети без месо и риба в продължение на много години, докато експерименталните изследвания на диетичните манипулации непременно бяха с ограничена продължителност.

Някои други разлики бяха отбелязани в двете групи. Вегетарианските участници са имали по-ниска екскреция на сулфат с урината, което може да се обясни с по-малък прием на съдържащи сяра аминокиселини, свързани с по-малък прием на протеини. Вегетарианските участници също са имали по-ниска екскреция на креатинин в урината, което може да се обясни с по-малък прием на креатинин под формата на варено месо, а също и с малко по-висок процент на жените сред вегетарианските участници (31). Особено интересно откритие е, че средната екскреция на фосфати е по-ниска при вегетарианските участници. Moe et al. (32) наскоро установиха, че плазменият фосфат е по-нисък и уринарният фосфат има тенденция да бъде по-нисък при пациенти с хронична бъбречна недостатъчност на вегетарианска диета, отколкото при месна диета със същото съдържание на фосфор. Това може да отразява по-малка абсорбция на фосфат от растителни храни, при които голяма част от фосфатите е под формата на фитат, отколкото от месо, към което фосфатните соли сега често се добавят като консерванти (33). Диетичните препоръки за пациенти с бъбречна недостатъчност може да изискват модификация в светлината на тези констатации (32,34).

Нашето проучване има забележими ограничения. PCS и IS са само две от вероятно много голям брой уремични разтворени вещества, направени от микроби на дебелото черво, и ние не знаем до каква степен тези разтворени вещества са токсични (14). Нашето проучване беше проведено при участници с нормална бъбречна функция и не можем да сме сигурни, че вегетарианската диета има подобен ефект върху PCS и производството на IS при пациенти с бъбречна недостатъчност. Ние не оценихме фекалната екскреция на разтворено вещество и по този начин можеше да не успеем да открием разлики в абсорбцията на дебелото черво на неконюгирани PCS или IS предшественици или чревна секреция на конюгатите. Най-важното е, че нашето проучване не разкрива кои характеристики на диетите на вегетарианските участници са допринесли най-много за по-ниските нива на PCS и производство на IS.

В заключение установихме, че при лица с нормална бъбречна функция производството на уремични разтворени вещества PCS и IS е средно приблизително 60% по-ниско при дългогодишни вегетарианци, отколкото при участници, хранещи се с неограничена диета. Това откритие подкрепя надеждата, че производството на тези разтворени вещества може да бъде намалено при пациенти на диализа. Пациентите на диализа вече са обект на тежки хранителни ограничения и малко от тях вероятно биха избрали да станат вегетарианци. По-нататъшно проучване обаче може да позволи въздействието на вегетарианската диета да се възпроизведе чрез селективни пребиотични, пробиотични или фармакологични терапии.