Tài liệu tham khảo
2.11. Chất xơ trong khẩu phần: các ảnh hưởng về chuyển hóa và
sinh lý
R Maier, R Havary, A Forbes Mục tiêu
— Hiéu cơ chế chuyên hỏa chất xơ.
—_ Xác định vai trò của các acid béo mạch ngắn trong cơ quan tiêu hóa.
—_ Xác định các ảnh hưởng sinh lý khác nhau của chất xơ.
— Nam được các hiệu quả trị liệu của chất xơ.
Giới thiệu
“Chất xơ trong khẩu phần” (các carbonhydrate bền (saccharide)) là một thuật ngữ dùng để miêu tả các chất mả không được tiêu hóa bởi các enzym tạo ra trong ruột non của cơ thể người hay được hấp thu hay chuyển hóa rất kém”. Chúng cần để duy trì chức năng bình thường của cơ quan tiêu hóa (GI). Các nguồn chất xơ khác nhan thay đỗi đáng kế về cấu trúc hóa học, cũng như thành phần của chất gian bảo chứa xơ trong
thực phẩm. (Chỉ tiết hơn về định nghĩa và phân loại chất xơ, xem chương 5.7,).
158 Những Vấn dé Cơ bản trong Dinh dưỡng Lâm sàng
Đáp ứng với G1 được định nghĩa bằng các tính chất sinh hóa của chất xơ và ở vị trí trong ruột. Những yếu 16 nay quan trọng cho các đáp ứng sinh lý trong ruột do chất xo có khả năng ảnh hưởng lên nhiều chức năng sinh lý khác nhau như cảm giác thèm ăn và no, chuyên hóa chất béo và chất bột đường, chức năng ruột cũng như các quá trình viêm và phân hỏa.
2.11.1. Các tính chất sinh hóa chuyển hóa của chất xơ
ất xơ có các tính chất sinh hóa khác nhau. Một
u trúc hóa lặc biệt mà mỗi c t
số chất xơ có các ảnh hưởng có lợi bằng cách thay đổi độ nhớt trong ruột non hay ham
- lượng trong ruột giả. Các chất khác có các hiệu quả riêng biệt trong ruột hay trong toàn cơ thê khi được chuyển hóa.
Các tính chất sinh hóa của chất xơ là:
—_ Khả năng giữ nước.
—_ Độ nhớt.
— Khả năng hòa tan.
— Khả năng lên men.
— Các hiệu quả prebiotic. .
—_ Các khả nang liên kết và hấp thu.
Khả năng giữ nước . oe,
Cấu trúc sinh hóa định nghĩa khả năng hấp thu nước trên bề mặt và liên kết nước trong gian bảo chất xơ. Các chất xơ không tan có khả nắng giữ nước cao hơn chất xơ hòa tan. Chính vì vậy, các chất xơ không tan có ảnh hưởng nhiều hơn lên khối phân hơn chất xơ hỏa tan, Một số chất xơ cũng kích thích sự tăng trướng của vi sinh vật, Vi sinh vật chứa khoảng 80% nước và do vậy có ảnh hưởng quan lrọng lên khả năng giữ nước của phân,
Khả năng hòa tan , .
Khả năng hòa tan có thể được dùng để phân tách carbohydrate trong khau phan thành những chất có ảnh hướng lên sự hấp thu glucose va chất béo trong ruột non (“chất xơ hòa tan”) và những chất đi đến đại tràng (“chất xơ không tan”) để tác dụng lên chức
năng ruột, -
Một số chal xo lan trong nước và một số thì không. Ngày nay, người ta khuyến nghị nên đặc tính hóa chất xơ thực phẩm không theo dang tan hay không tan, mả theo các tính chất sinh hỏa khác như: độ nhớt, khả năng lên men, khả năng làm tăng khối lượng trong ruột bằng cách giữ nước; và kích thích sự tăng sinh vi khuẩn có lợi.
Độ nhớt |
Một số carbonhydrate không tiêu hóa (pecuin, gum, beta-glucan) được biết đến tạo được các gel có độ nhới. Độ nhớt này quan trọng trong việc ảnh hưởng lên hàm lượng của ruột non.
Cac carbohydrate không có độ nhớt không tiêu hóa được cỏ các ảnh hưởng chuyền hóa có lợi
Sinh lý học và hóa sinh học dinh dưỡng 159 SG
bằng cách giảm tốc độ hấp thu, Có sự giảm cholesterol huyết thanh (cũng như giảm đáp ứng sau ăn với glucose và insulin),
Kha nang lén men
Chat xo không được tiêu hóa hay hấp thu ở tuột non. Chính vì vậy, vị trí hoạt động chính của chất xơ là tại ruột gia, tại đây chất xơ hòa tan hơn được lên men còn chất xơ kém hòa tan hơn hoạt động như chất độn. Thành phần của vị khuẩn ruột tối cần thiết đề duy trì chức năng bình thường của ruột. Chúng có liên quan trong các chức năng chuyển hỏa, dinh dưỡng và bảo .vệ-quan trọng: Vi-khuẩn Tuột, niêHi Tiig£ Tiộf Và các tế bào miễn dịch gần kể được điều chỉnh thích nghỉ với môi milieu ôn định và đặc hiệu.
Vi khuẩn ruột và chất xơ từ khẩu phần có quna hệ mật thiết với nhau, Ví khuẩn rất quan trọng cho sự phân hủy chất xơ và sự tạo thành các acid béo chuỗi mạch trung bình (SCFA) mà cần cho ruột và toàn cơ thể. Hoạt động chuyển hóa của vi khuẩn cũng
thu năng lượng cho vật chủ từ các chất đỉnh dưỡng còn lại của quá trình tiểu hóa và hấp thu ở ruột non. Hơn nữa, các sản phẩm cuối của quá trình lên men là tối cần thiết để duy trì thành phan va sé lượng binh thường của vi khuẩn ruột.
Quá trình lên men chất xơ hòa tan và các prebiotic bởi vi khuẩn ruột có lẽ là quá trình chuyên hóa quan trọng nhất tại ruột già. Có hai loại quá trình lên men đã biết. Một quá trình lên men phân tách đường xảy ra ở gần đại trằng, trong khi một quả trình lên men phân hủy protein ở phần cuối đại tràng. Ở manh trảng và đại tràng phải, quá trình lên
men rất nhạy cám với sự hình thành nhiều SCFA và nhanh chóng kích thích sự tăng trưởng vi khuẩn. Ở phần cuối đại trảng, có Ít các cơ chất có khả năng lên men do vậy quá trình lên men phân hủy protein trở nên quan trọng hơn về mặt định lượng. Sự tăng
trưởng của hệ vi khuẩn ở phân cuối đại trang ít hơn ở đại tràng phải”,
Quá trình phân tách đường quan trọng hơn quá trình lên men phân hủy protein.
Các sản phẩm cuối chính của quá trình lên men phân tách đường là các SCEA (butyrate 15%, acetat 60%, propionate 25%), lactat va khi (H2 và CO;).
Qua trinh chuyén héa yếm khi các peptid va protein (“sw thối rita”) ciing tao ta SCFA nhung lugng ít hơn so với quá trình lên men phân tách đường. Ngoài ra, sự thối rữa tạo ra các chất độc như ammoniac, amin, phenol, thiol va indol®”,
Quá trình lên men rất quan trọng dé tao ra SCFA cũng như để kiểm soát lượng và thành phần vi khuẩn ruột. Các chất chuyển hóa tạo ra bởi quá trình lên men ở đại tràng phụ thuộc vào chất lượng của vi khuẩn ruột và của cơ chất đặc hiệu. Các chất xơ thực phẩm (bao gồm cả prebiotic) là những cơ chất chính cho sự hình thành SCFA. SCFA được nhanh chóng hấp thu (cung cấp
5% tổng nhu cầu năng lượng của cơ thể) và tăng cường hấp thu muối và nước. Điều nảy giúp kiểm soát cân bằng dịch trong đại tràng””, SCFA là nguồn năng lượng chính cho niêm mạc đại tràng. Chúng kích thích sự tăng sinh té bảo niêm mạc, tạo nhờn và đòng máu niêm mạc. Acefate đi qua gan và có thể được phục hồi vào máu ngoại biên. Ở các phần đại tràng tự làm ngập ở chó thì acelae làm tăng đòng máu đại tràng và sự thu nhận oxi. Acetate cũng được chuyển hóa ở cơ. Propionate được vận chuyến đến gan và được dùng để tạo
160 Những Vấn để Cơ bản trong Dinh dưỡng Lâm sảng
Bang 2.11.1. Anh hưởng của các acld béo mạnh ngắn
Cung -odp ning. lượng cho vật chủ
Kich thích hấp thu NhC| và nước 7
Nguồn năng lượng chính của niêm mặc ruột đại trànjg
“ele thie dòng máu niêm mạo s - Ha
;Kiph:thích Hình thành dịch nhậy
Kích thích gla tắng và phần. hóa tế bảo niêm mạc ' - Duy. ffl tírih toàn vạn của niêm mạc
Giảm:viêm và phân Hỏa cáo lế bào độc
ra Adenosine triphosphate (ATP), va tham gia một phần trong chuyén héa glucose va cholesterol”, Bang 2.11.1. Tém tat cc d&c tính chính của SCFA.
Butyrate . .
SCFA hoạt động nhất là butytate. Butyrate luôn được tiêu thụ hoàn toàn bởi tế bào biểu mô dai trang”), Butyrate anh hưởng nhiễu hoạt động liên quan với chức năng của hang rào ruột, duy trì cấu trúc nội mô, và làm giảm tính viêm. SCFA không chỉ là nguồn nhiên liệu hô hấp chính cho các tế bào niêm mạc đại tràng mà còn là nguồn cung cấp acetyl-coenzym A chính cho quá trình tong hợp chất béo và tập hợp mảng tế bào. Các hoạt động này cần thiết để duy trì tính toàn vẹn của các tế bào niêm mạc.
Sự hình thành chất nhầy được tăng lên bằng cách tăng cường biểu hiện gen MUC2. Butyrate là một chất kích thích tiềm năng cho quá trình phân hóa và tăng
sinh của các tế bào biểu mô đại tràng, và làm giảm tính thấm qua tế bảo, có thể đo bằng cách thúc đây quá trình phân hóa””, Ở heo con, một sự tương quan đương tính quan trọng đã được xác định giữa butyrate và độ sau vách, cũng như số lượng các tế bảo tiết ra mucin va té bao trực phân biểu môt!®, Andoh và cộng sự đã (tìm thay rằng butyrate cũng làm tăng chiều cao lông mao và độ sâu vách ở ruột non chuột cổng.
Các ảnh hưởng này tương quan với sự tăng quan trọng của enferoglucagon trong huyết tương. Ngoài ra, chúng cho thấy butyrate có thé theo cách phụ thuộc vào liều lượng, ngăn cân yếu tố hoại tử khối u TNEG tạo ra bởi interleukin TL-8 tiét ra &
các tế bào HT-29, Hoạt động kháng viêm của butyrate đã được mô tả trong nhiều hệ thống phòng thí nghiệm khác nhau. Klampfer và cộng sự tìm thay rằng có sự điều hỏa âm tính của tính viêm niêm mạc thông qua sự kìm hãm của tín hiệu nterferon IFNy/STATIU®, Trong một nghiên cứu khác, butyrate tăng cường biểu hiện của phân tử liền sẹo gia bao [CAM-1, ma cé thê tham gia một phần trong tính miễn dịch của các tế bào biểu mô ruột dưới các điều kiện trong cơ thể khác nhau“, Butyrate cũng làm tăng biểu hiện ICAM-I mRNA của IL-6 và cyclo- oxygenase-2 (COX-2) trong đáp ứng với sự kích thích lipopolysaccharide (LPS)
€8, Với sự giảm biểu hiện COX-2, có sự giảm việc giải phóng các yếu tố viêm
prostaglandin (PGE,). Bulyrate cũng điều hòa các quá trình viêm bằng cách làm
Sinh lý học và hóa sinh học định dưỡng 161
giảm biểu hiện các các cytokine tiễn viêm bang cach kim ham sự hoạt hóa của yếu tố sao chộp nội mụ NFôB, và phõn hủy I kappa B alpha IxB-a, Butyrate làm giảm hỡnh
thành TNF-œ và biểu hiện của cytokin tién viem mRNA, Butyrate cing [Am giam hoạt tính glutathion transferase của các tế bảo biểu mô ruột. Điều này cũng làm tăng khả năng chỗng oxi hóa của niêm mạc.
Sự lên men vi khuẩn làm tăng sinh khối trong đại tràng bằng cách kích thích tăng sinh vi khuẩn của các vi khuẩn từ quá trình phân ly đường không gây bệnh có lợi (bifidobacteria, lactobacilli). Qua trinh lên men cũng có liên quan với làm giảm pH đại trang. Việc tăng vi khuẩn từ quả trình phân ly đường và giảm pH Tigăn ngừa sự xâm.
lấn các loại vi khuẩn gây bệnh (bacteroide, Risobacteria)2. Các vi khuẩn từ quả trình phân ly đường ngăn cản sự phát triển của các yếu tố cạnh tranh có thể gây bệnh bằng các tạo ra bacteriocin (các chất diệt vi khuẩn) 0620), Hoạt động của chủng giúp bảo tồn tính hưởng mô và tỉnh trạng hằng định nội môi ở niêm Tnạc ruột, chống lại các tác nhân vi khuẩn gây bệnh ngoại sinh, và điều khiển sự tăng sinh của vi khuẩn nội sinh (nhưng có khả năng gây bệnh). Ngoài ra, vi khuẩn của quá trinh phân ly đường ngăn ngửa sự gắn các vi khuẩn gây bệnh với bờ bàn chải của các tế bào biểu mô ruột.
Các hiệu quả preblotic
Các carbohydrate không tiêu hóa đặc biệt có ảnh hưởng có lợi lên vật chủ bằng cách kích thích chọn lọc sự tăng trưởng va/hay hoạt động của một hay nhiều một lượng vị khuân giới hạn trong đại tràng với ảnh hướng có lợi lên sức khỏe ở vật chủ được gọi là prebiotic???, Prebiotic đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì thành phần có lợi của vi khuẩn trong ruột°?, Prebiotic luôn được lên men hoàn toàn, và hầu hết chúng tạo ra propionate. Hảm lượng butyrate cao nhất được thấy với sự kết hợp của fructo oligisaccharide (FOS) và inulin. Các prebiotic khác nhau có các ảnh hưởng đặc biệt lên sự phát triển của vi khuẩn. Một vài prebiotic (như inilin, FOS, galactose oligisaccharide (GOS)) có thể kích thích chọn lọc sự tăng sinh của bifidobacteria và lactobacilli, và ngăn cân các vi khuẩn gram âm và gram dương gây bệnh (như Escherichia coli, các loài Bacteroide, Clostridium perfringens, Salmonella, Listeria, Shigella, Compylobacter va Vibrio cholera). Lượng lactobacilli tăng lên nhiều nhất được thấy củng với FOS và lượng clostridia giảm xuống lên nhiều nhất cùng với GOS.
Các oligosaccharide chứa galactose cho thấy có tác dụng hỗ trợ hệ vi khuẩn bifidobacteria nhiéu hon, ham lượng lactate cao hơn vả gas tao ra thấp. hơn oligosaccharide chứa fructose. Ở người tình nguyện khỏe mạnh, FOS làm tăng lượng bifidobacteria va giam Enterobacteriaccae”°?'2, gir ting sinh cé chon lọc của bifidobacteria bởi FOS đã được chứng mình trong phòng thí nghiệm, ở động vật, và một vài nghiên cứu lâm sảng 2®, Say quá trinh thủy phân FOS, fructose cung cấp như là một cơ chất tăng trưởng cho con đường bifidus của sự hình thành hexose, mà chi thay & bifidobacteria™.
Cac khả năng liên kết và hắp thu 2
Tiêu thụ cac carbohydrate không tiêu hóa có thể gây nên sự liên kết vả trao đổi các ion? Theo truyền thống, người ta cho rằng chất xơ làm giảm hap thu chất khoáng.
162 Những Vẫn đề Cơ bản trong Dinh dưỡng Lâm sàng
Tuy nhiên, chất xơ cảng hỏa tan cảng lên men tốt không liên kết với chất khoáng hay giới hạn sự hấp thu khoáng chất?, Ngược lại, có bằng chứng cho rằng chúng có thể làm lăng cường sự hấp thu của một số chất khoảng. Sự hấp thu calci có thể được tăng lên bởi một số chất xơ cùng với sự tăng về tỷ trọng khoáng trong xương ở thanh thiêu niên, Một số các carbohydrate không tiêu hóa có thể liên kết với muỗi mật, protein và vị khuẩn”,
2.11.2. Các ảnh hưởng sinh lý của chất xơ trong ruột và các ứng dụng
"trong lâm sàng
Thực phẩm chứa xơ va chat xơ bỏ sung có tác dụng điều hòa sự thèm ăn và cảm giác no. Cac tớn hiệu từ đạ dày đỏp ứng sự thửa món sau bữa ăn. Cỏc chức năng ruột non và dạ dày liên quan mật thiết với cơ chế chuyển hóa điều hòa glucose. Insulin, peptide insulinotropic bi kich thich béi gluose, va glucagon-like peptide | đều
tham gia một phân ở đây#®, Một vài nghiên cứu đã mô tả các chất xơ khác nhau ảnh hưởng lên độ trống dạ dày, chủ yếu bằng cách thay đổi độ nhớt của hỗn hợp trong dạ đày. Sự hoãn làm trống dạ dày cảng rõ hơn với chất xơ hòa tan (như pectin, guar) hơn so với chất xơ
Bảng 2.11.2. ảnh hưởng của chất xơ trong cơ quan tiêu hóa
Co quan tiêu hóa trần
Điều khiển cảm giác thêm ăn và no
Ruột non
Thay đổi đáp ứng với đường huyết với các bữa ăn oó chứa carbohydrate Glam cholesterol va triglyceride trong huyết tương
Ruột giả
Giảm thời gian vận chuyển trong ruột già Tăng tần suất và khói lượng phân Tăng lượng nước trong phân Pha loãng các chất trong ruột già
Giảm khả năng ngộ độc, acid mật Tăng quá trình lên men trong ruột giả
Thng các acld béo chuỗi mạch ngắn trong ruột già (SCFA)
Kích thích tăng trưởng hệ vị khuẩn đường ruột (ảnh hưởng tiên sinh học) Glam tinh viêm
Có thể giảm sự hình thành polyp ruột lrực trang và ung thư đại tràng Tăng đầy hot
Sinh ly hoc va hoa sinh hoc dinh durdng 163
không tan (như xơ lúa mạch) Ẻ 3 Hon nữa, sự kích thích các hormon diéu hoa sự thẻm ăn ở đoạn xa ruột non và sự ổn định mire glucose máu và insulin có liên quan. Mười lăm trong 2l nghiên cứu dùng trái cấy và các thực phẩm có chứa xơ hay chất bổ sung thấy có sự giảm thèm ăn trong thời gian ngắn”, Đáng tiếc là các nghiên cứu lâm sảng tốt dùng chất xơ trong ảnh hưởng dai hạn về kiểm soát cân nặng vẫn còn thiếu. Một phân tich gộp của nhiều nghiên cứu đối chứng ngẫu nhiên cho thấy chỉ có sự giảm cân rất it, Các ảnh hưởng ở ruột non
Các polysaccharide tạo gel có độ nhớt đặc biệt có ảnh hưởng lên sự kiểm soát glucose và chất bóo, Chất xơ thực phẩm có thể điều hòa đáp ứng sau ăn với glucose theo vài cơ chế, bao gồm: làm chậm sự trồng dạ dày và sự vận chuyển trong ruột; giảm sự khuếch tán glucose qua lớp nước không chuyển động; và giảm khả năng hoạt động của œ- amylase với các chất nhớt hơn trong ruột. Ngoài ra, sự hấp thu của carbohydrate có thé được kéo dài bởi chất xơ nhớt bằng cach tang mirc glucagon-like peptid -1 GLP-1°, Chat xơ giàu B-glucan (đại mạch, yến mạch, lia mach đen) làm giảm mức đường huyết sau ăn và tăng nhạy cảm insulin hơn so với cám lúa mì ở bệnh nhân đái tháo đường và người khỏe mạnh? Có bằng chứng rằng chất xơ nhớt (guar gum, pectin, -glucan}
lam giam mirc glucose va cải thiện kiểm soát đường huyết, nhưng dường như không ảnh hưởng nguy cơ phát triển bệnh đái tháo đường type 22, So sánh ảnh hưởng của việc tiêu thụ chất xơ tạo gel nhớt và chất xơ không tan, chỉ cung cấp thường xuyên chất xơ không lên men (ngũ cốc) cho thấy có giảm nguy cơ bệnh đái tháo đường type 209.
Có bằng chứng chắc chắn rằng chất xơ nhớt tan trong ché độ ăn có thể làm giảm mức tuần hoàn của lipoprotein ty trong thấp (LDL) khoảng 10%, mức lipoprotein tỷ trọng cao (HDL) và triglyceride (TG) không thay đổi”?, và cám lúa mì và cellulose không có ảnh hưởng. Một vải cơ chế liên quan ma theo đồ chất xơ nhớt làm giảm mức LDL. Ảnh hưởng chỉnh có liên quan với mất acid mật theo phân, gây nên giảm hồ cholesterol ở gan với sự điều chỉnh hoạt tỉnh các enzym điều hòa tình trạng hằng định nội môi cholesterol. Cũng có sự tăng điều hỏa của các thụ thể LDL ở gan, vả tăng di chuyển của LDL huyết tương“, Hơn nữa, sự giảm đáp ứng với ínsulin và các hormon của trục enteroinsular. Hơn nữa, có bằng chứng rằng propionate có thể điều chỉnh chuyển hóa của chất bột đường và chất béo.
Trong các bằng chứng có lợi từ chất xơ nhớt lên néng d6 glucose va cholesterol máu đã được phát hành, các lợi ích cho sức khỏe của chất xơ lên bệnh đái tháo đường