Pivovarské kvasnice a z nich izolované beta-glukany jako složky stravy modifikující metabolismus krevních lipidů narušený aterogenní stravou

5.2. Metabolismus krevních lipidů

V četných výzkumech prováděných na zvířatech a v klinickém výzkumu na lidech byl prokázán hypocholesterolemický vliv β-glukanů obilného původu obsahujících (1→3)/(1→4)-β vazby. Tento vliv byl potvrzen i v případě β-glukanů izolovaných z hub, které obsahují vazby (1→3)/(1→6)-β, avšak ve srovnání s obilnými β-glukany byl slabší. V literatuře však chybí údaje o vlivu β-glukanů ze sušených pivovarských kvasnic na metabolismus lipidů pokusných zvířat i lidí .

Během biologického pokusu rostla zvířata, kterým byly podávány diety doplněné β-glukany HP a CMG a sušené sušené pivovarské kvasnice, srovnatelným tempem. Tělesná hmotnost zvířat po ukončení pokusu se pohybovala od 390,8 do 412,3 g a denní přírůstek se pohyboval od 6,5 do 7,2 g. Mírné rozdíly mezi jednotlivými skupinami nebyly statisticky významné. Ve skupinách zvířat, která dostávala β-glukany nebo sušené pivovarské kvasnice, se poměr účinnosti krmiva (FER) významně nelišil a pohyboval se od 0,36 do 0,38 (tab. 4).

Tabulka 5 a obr. 10-11 ukazují výsledky zjišťující vliv β-glukanů a sušených pivovarských kvasnic na koncentraci celkového cholesterolum HDL a LDL frakce cholesterolu a triacylglycerolů v krevní plazmě potkanů.

Celková koncentrace cholesterolu v krvi potkanů v kontrolní skupině, kterým byla podávána modelová aterogenní dieta (1 % cholesterolu, 20 % tuku), činila 3,79 mmol/l a byla významně vyšší než u všech experimentálních skupin. V kontrolní skupině byla rovněž pozorována významně vyšší (p=0,043) koncentrace LDL frakcí (1,8 mmol/l). Koncentrace celkového cholesterolu v krvi potkanů, kterým byly podávány β-glukanové preparáty z použitých pivovarských kvasnic v denním množství rovnajícím se 100 mg/kg tělesné hmotnosti nebo preparát z použitých pivovarských kvasnic, se pohybovala od 2,82 do 2,97 mmol/l. Rozdíly mezi těmito třemi skupinami však byly statisticky nevýznamné. Koncentrace LDL-cholesterolové frakce se v těchto skupinách pohybovala v rozmezí 1,09, resp. 1,11 mmol/l (tab. 5).

Zjistilo se, že suplementace diety preparátem ze spotřebovaných pivovarských kvasnic přispěla k dosažení nižší koncentrace celkového cholesterolu o 21,6 %. U skupin zvířat, kterým byla podávána dieta s obsahem β-glukanů v denní dávce 10 a 100 mg/kg tělesné hmotnosti, byla koncentrace celkového cholesterolu v krvi nižší než u kontrolní skupiny o 22,2 % (u skupiny s β-glukanem BG-CMG100) a o 25,6 % (u skupiny s β-glukanem BG-HP100) – obr. 10. V těchto skupinách byla frakce LDL-cholesterolu v porovnání s kontrolní skupinou nižší o 38,3 resp. 39,1 % – obr. 11.

Typ β-glukanů z použitých pivovarských kvasnic (BG-CMG a BG-HP) neměl významný vliv na hladinu celkového cholesterolu v krvi (p = 0,638), zatímco jejich dávkování (p = 0,002) mělo významný vliv. U potkanů z kontrolní skupiny na modelové atrogenní dietě (1 % cholesterolu, 20 % tuku) činil cholesterol HDL frakce 41,7 % celkového cholesterolu a cholesterol LDL frakce 47,5 %. Použití zkoumaných preparátů v doplňkové dietě způsobilo změny v konfiguraci těchto frakcí vedoucí ke snížení podílu LDL frakce a zvýšení procentuálního podílu cholesterolu HDL frakce. Změny těchto frakcí v celkovém cholesterolu (LDL-cholesterolová frakce pod 40 % celkového cholesterolu), byly patrné zejména u skupin potkanů, kterým byly podávány β-glukanové preparáty CMG a HP ze spotřebovaných pivovarských kvasnic v množství rovnajícím se 100 mg/kg tělesné hmotnosti denně.

Tabulka 6 uvádí poměry aterogenních faktorů zkoumaných preparátů. Poměr HDL frakce k Chol-C a HDL k LDL frakci byl po ukončení pokusu vždy významně vyšší ve srovnání s kontrolní skupinou, což naznačuje, že každý ze zkoumaných preparátů bez ohledu na druh a dávkování významně zlepšuje lipidový metabolismus zvířat, kterým je podávána aterogenní dieta.

Sušené použité pivovarské kvasnice podávané zvířatům v denní dávce 100 mg/kg tělesné hmotnosti přispěly ke snížení koncentrace TG v krvi oproti kontrolní skupině o 27,2 % (p = 0,008) – tab. 7, obr. 12.

Dvoufaktorová analýza ukázala, že typ β-glukanu (rozpustný a nerozpustný) nemá významný vliv (p=0,091). Také dávka těchto β-glukanů neměla vliv na poměr snížení TG v krvi potkanů (p=0,786).

Tabulka 8 sestavuje celkový obsah lipidů a cholesterolu v játrech potkanů na aterogenní dietě doplněné β-glukany a sušenými použitými pivovarskými kvasnicemi. Obsah lipidů byl uveden jak v ekvivalentu tzv. vlhké tkáně, tak v sušině, zatímco obsah cholesterolu byl uveden v ekvivalentu vlhké tkáně a ve vztahu k celkovému obsahu lipidů.

Celkový obsah lipidů v čerstvé hmotnosti jater potkanů se ve všech skupinách významně nelišil (p=0,110) a pohyboval se od 18,4 do 20,9 g/100 g vlhké tkáně. Statistická analýza ukázala, že typ testovaných β-glukanů (p=0,287) neměl vliv na koncentraci lipidů v játrech, zatímco významně lepší účinky byly pozorovány při použití vyšší dávky (p=0,003).

V porovnání s hladinou cholesterolu bylo zjištěno, že ani typ (p=0,444), ani množství β-glukanů (p=0.720) ve stravě významně ovlivňují koncentraci cholesterolu v játrech.

Tabulka 9 uvádí procentuální zastoupení nasycených mastných kyselin (SFA), mononenasycených mastných kyselin (MUFA) a polynenasycených mastných kyselin (PUFA) v celkovém lipidovém poolu v játrech. Koncentrace těchto skupin mastných kyselin nebyla ovlivněna použitými β-glukany, ale jejich dávkou (p=0,018).

Typ β-glukanu z použitých pivovarských kvasnic neměl významný vliv na poměr parametrů metabolismu krevních lipidů u potkanů na aterogenní dietě obsahující 1 % cholesterolu. Koncentrace HDL-cholesterolové frakce a triacylglycerolů v krvi potkanů v tomto případě nezávisela ani na typu β-glukanu, ani na jeho dávce.

Literární údaje ukazují, že hypolipemická aktivita obilných β-glukanů závisí na velikosti částic, a tedy na jejich hmotnosti . Použití β-glukanů s vyšší viskozitou a vyšší hmotností částic při doplňování stravy poskytuje lepší hypocholesterolemický účinek . Hmotnost částic je významným faktorem ovlivňujícím hypocholesterolemický účinek β-glukanů, ale také je nezbytné věnovat pozornost způsobu jejího určení . Vzhledem k různorodosti metod používaných různými výzkumníky je obtížné porovnávat výsledky experimentů prezentované různými autory. Hypocholesterolemický účinek u lidí, vyplývající z příjmu obilných β-glukanů, závisí také na dávkování, době doplňování stravy a dokonce i na věku testovaných osob. β-glukany užívané v dávce 3 g denně po dobu 4 týdnů snížily koncentraci cholesterolu v krvi dětí a dospívajících s mírnou hypercholesterolemií asi o 6-7 % . Po 40 dnech konzumace stravy obsahující 1 až 5 % β-glukanu z ječmene se koncentrace celkového cholesterolu snížila o 39 %, frakce LDL cholesterolu o 61 % a triacylglycerolů o 21 %.

Významných výsledků bylo dosaženo také v důsledku 5% suplementace stravy potkanů β-glukanem z hlívy ústřičné (Ostreatus Pleurotus). Taková hladina v nízko- i vysokocholesterolové dietě snížila koncentraci cholesterolu, včetně LDL a VLDL cholesterolových frakcí, v obou případech asi o 30 % v krevní plazmě a asi o 50 % v játrech, což bylo současně spojeno se snížením aktivity HMG – CoA reduktázy .

Tato práce nepotvrdila významné rozdíly mezi hypocholesterolemickým účinkem karboxymethylovaného β-glukanu (rozpustného, o vyšší hmotnosti částic) a nativního β-glukanu (nerozpustného).

Vliv β-glukanů na metabolismus lipidů závisí do značné míry na velikosti jejich částic. Karboxymethylovaný β-glukan izolovaný v laboratoři z pekařských kvasinek Saccharomyces cerevisiae měl navzdory dobré rozpustnosti a vysoké viskozitě velmi nízkou hipocholesterolemickou aktivitu. Autoři to vysvětlují tím, že kromě procesu karboxymethylace prošel β-glukan další depolymerizací částic pomocí ultrazvuku. To vedlo k výraznému snížení hmotnosti jeho částic, a proto se změnil směr jeho prozdravotního vlivu.

Ve výzkumu na lidech užívajících v potravě obilné β-glukany byl aterogenní faktor vyjádřený jako poměr HDL cholesterolu k LDL cholesterolu téměř ve všech případech zvýšen ve srovnání s kontrolní skupinou. Podobného účinku bylo dosaženo i ve výzkumu popsaném v této práci. Doplněk stravy β-glukanem izolovaným z použitých pivovarských kvasnic a přípravek ze sušených kvasnic ovlivnil hodnotu poměru HDL/Chol-celkem a HDL/LDL. V každém případě suplementace diety byly tyto poměry významně příznivější než u kontrolní skupiny, která používala pouze aterogenní dietu .

Sušené použité pivovarské kvasnice podávané zvířatům v dietě v množství 0,5 % diety, byly stejně účinné jako z nich připravené preparáty β-glukanu a pomohly snížit koncentraci v krvi: celkového cholesterolu 21.6 %, LDL frakce – o 28,2 % a triacyloglicerolů o 27,2 % ve srovnání s kontrolní skupinou.

Dostupné literární údaje týkající se vlivu suplementace diety kvasnicovými preparáty jako zdroje vlákniny se ve většině případů týkají jiných druhů nebo typů kvasinek. Ve výzkumu na obézních mužích s hypercholesterolemií se ukázalo, že příjem 15 g vlákniny z použitých pivovarských kvasnic (s obsahem β-glukanu) příznivě snížil koncentraci celkového cholesterolu v krvi a zvýšil koncentraci HDL frakce cholesterolu. Současně nebyly pozorovány změny koncentrace triacyloglicerolů v krvi. Autoři však neuvedli přesnou konzistenci vlákniny z kvasnic, což ztěžuje porovnání těchto výsledků s výsledky získanými v této práci .

Snížení koncentrace celkového cholesterolu v krvi pokusných zvířat, v důsledku doplnění stravy kvasnicemi, mohlo být důsledkem nejen β-glukanu v nich obsaženého, ale také přítomnosti skvalenů . Schopnost korigovat metabolismus lipidů v krvi v důsledku doplnění stravy kvasnicemi by mohla vyplývat z prebiotických vlastností jak celých sušených buněk kvasnic, tak v nich obsažených β glukanů, díky nimž lze dodatečně korigovat složení přirozené bakteriální flóry .

Jak ukazují výsledky výzkumu, stupeň ztučnění jater byl významně ovlivněn dávkováním β glukanů ze spotřebovaných pivovarských kvasnic, zatímco rozpustnost neměla statistický význam. Oba zkoumané preparáty β-glukanů podávané v denní dávce 100 mg/kg tělesné hmotnosti účinně chránily játra před nadměrným vrstvením tuku.

Typ β-glukanů z použitých pivovarských kvasnic a jejich množství použité v potravě však neměly vliv na koncentraci cholesterolu v játrech. Ve srovnání s kontrolní skupinou byl podíl cholesterolu v jaterních lipidech v každém případě výrazně nižší. Dvoufaktorová analýza variance ukázala, že vyšší dávka β-glukanů v dietě, tj. 100 mg/kg tělesné hmotnosti denně, přispěla k vyšší koncentraci polynenasycených mastných kyselin (PUFA) v játrech a současně k nižší koncentraci nasycených mastných kyselin (SFA). Dávka β-glukanů neměla významný vliv na koncentraci mononenasycených mastných kyselin (MUFA). Koncentrace všech těchto skupin mastných kyselin nebyla ovlivněna typem použitých β-glukanů. Sušené použité pivovarské kvasnice, stejně jako β-glukany, také přispěly k získání nižší koncentrace cholesterolu v přepočtu na mokrou tkáň jater.

Beta-glukany, bez ohledu na jejich původ, slouží v těle savců jako vláknina, proto by jejich hipocholesterolemický účinek mohl souviset s mechanismem uznávaným pro vlákninu. Je znám vliv rozpustných frakcí vlákniny na koncentraci cholesterolu v organismu tím, že vážou žlučové kyseliny ve střevě a následně zvyšují množství žlučových kyselin vylučovaných stolicí. To vede ke snížení zásoby žlučových solí schopných podílet se na syntéze cholesterolu v játrech a k narušení micel ve střevech, což ztěžuje vstřebávání lipidů. Cholesterol se využívá při syntéze žlučových kyselin namísto syntézy lipoproteidů, proto se urychluje jeho cirkulace a jeho koncentrace v plazmě se snižuje.

Hipocholesterolemický účinek testovaných β-glukanů lze také porovnat s aktivitou známého prebiotika (inulinu) a ovesné vlákniny. Inulin při fermentaci v tlustém střevě ovlivňuje poměry produkovaných SCFA , snižuje množství produkovaného oktanu a zvyšuje hladinu kyseliny propionové a máselné. To je zvláště výhodné, protože oktan působí jako simulátor a propion jako inhibitor syntézy cholesterolu . Výzkum in vitro ukázal, že kyselina propionová brzdí syntézu cholesterolu a mastných kyselin v játrech. Zdá se, že kombinace zvýšeného vylučování žlučových kyselin stolicí a mírného snížení syntézy cholesterolu v játrech směřuje ke snížení celkové koncentrace cholesterolu a LDL frakce v krvi .

Doplnění stravy potkanů β-glukanovými preparáty ze spotřebovaných pivovarských kvasnic zkoumanými v této práci a přípravkem ze sušených pivovarských kvasnic přispívá k výhodnému snížení koncentrace cholesterolu v krvi, při současném dosažení výhodnějšího ve vztahu ke kontrolní skupině obsahu střevní mikroflóry, spojeného zejména se zvýšeným počtem bakterií Bifidobacterium kyseliny mléčné, což bylo prokázáno v souběžně prováděném výzkumu.

Je poměrně obtížné vysvětlit předpokládaný mechanismus snižování koncentrace cholesterolu pod vlivem prebiotik. Předpokládá se však zvýšené vylučování cholesterolu stolicí prostřednictvím ztížení tvorby snadno stravitelných tukových micel. U potkanů bylo zvýšené vylučování cholesterolu stolicí potvrzeno a podobný výzkum uvádí tento mechanismus i u lidí. Je možné, že některé bakterie mléčného kvašení mohou asimilovat cholesterol přímo. Existuje důkaz, že fruktooligosacharidy (FOS) snižují syntézu triacylglycerolů v játrech, mechanismus však dosud nebyl zjištěn.

Podobný význam jako probiotikům se přisuzuje také prebiotikům. Prebiotika vzbuzují ještě větší zájem z praktických důvodů – vyznačují se větší trvanlivostí než probiotika, jejich aktivita není podmíněna životaschopností mikrobů po příjmu a mohou být přidávána do mnoha potravinářských výrobků jako jedna ze složek. Výzkumů týkajících se výzkumu na lidech je k dispozici málo, proto byla většina závěrů vyvozena na základě výzkumu na zvířatech. Například u potkanů bylo po pětitýdenním podávání inulinu pozorováno významné snížení koncentrace triacyloglicerolu. U lidí však podávání oligofruktózy po dobu 4 týdnů nevedlo ke snížení triacyloglicerolů a cholesterolu . Předpokládá se zvláště silný vliv prebiotik na snížení VLDL frakce .

.