Журнал "Гастроэнтерология" 3 (53) 2014

Статья опубликована на с. 79-83

Метаболический синдром (МС) относится к состояниям, тесно связанным с избыточной массой тела и ожирением. В современном обществе в условиях изобилия продуктов питания и сниженной физической активности человек имеет высокие шансы приобрести не только ожирение, но и вместе с ним сахарный диабет 2-го типа, артериальную гипертензию, ишемическую болезнь сердца и еще ряд заболеваний, сопровождающих ожирение [1, 19, 20, 41].

Эпидемия ожирения и МС обусловила увеличение распространенности неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП). В настоящее время НАЖБП является самой частой формой хронической патологии печени во всех странах мира. По последним данным, распространенность НАЖБП в Западной Европе составляет 20–30 %, в США около 30% людей имеют НАЖБП. У больных сахарным диабетом НАЖБП составляет до 63 %, при морбидном ожирении — 93 % больных. По данным последних исследований, НАЖБП служит фактором риска развития заболеваний сердечно-сосудистой системы в большей степени, чем ее прогрессирование в цирроз печени. При НАЖБП повышается риск тромбообразования, гиперкоагуляции, атерогенной дислипидемии, прогрессирует атеросклероз. Выявлена положительная корреляция между толщиной интимы-медии сонной артерии и степенью гистологических изменений в печени [4, 9, 10, 18].

Нарушения функционального состояния печени при НАЖБ являются основой развития нарушений углеводного, липидного обменов и инсулинорезистентности (ИР). Основная роль печени в углеводном обмене заключается в обеспечении постоянства концентрации глюкозы в крови. Печень относится к инсулинзависимым органам, наличие ИР снижает поступление глюкозы в печень [13, 19, 21, 23].

В условиях МС возрастает важность альтернативных путей утилизации глюкозы печенью, а именно — стимуляция активности фермента глюкокиназы. Глюкокиназа катализирует фосфорилирование глюкозы с образованием глюкозо-6-фосфата, при этом активность глюкокиназы в печени почти в 10 раз превышает активность гексокиназы (инсулинзависимый путь поступления глюкозы в печень). Печени, почкам и поджелудочной железе свойственно утилизировать глюкозу при помощи глюкокиназы. Относительная независимость печени от инсулина позволяет органу поглощать необходимое количество глюкозы из крови воротной вены после приема углеводистой пищи. Образовавшийся глюкозо-6-фосфат затрачивается на синтез гликогена, частично окисляется в печени, оставшаяся часть метаболизируется с образованием предшественников, необходимых для биосинтеза жирных кислот и глицерина, а также для образования в реакциях пентозофосфатного пути НАДФН, который используется для синтеза жирных кислот, холестерина и других стероидов [1, 23, 27, 28, 32].

Глюкоза в печени образуется также в процессе глюконеогенеза из лактата, глицерина и аминокислот. При этом центральную роль в превращениях глюкозы и саморегуляции углеводного обмена в печени играет глюкозо-6-фосфат. Показано, что при экспериментальном диабете в ткани печени имеет место снижение активности глюкокиназы (возможно и снижение количества данного фермента). Это приводит к падению скорости фосфорилирования глюкозы, затем к снижению содержания фруктозо-6-фосфата — субстрата бифункционального фермента (фосфофруктокиназа-2/фруктозо-2,6-бисфосфатаза), вследствие чего снижается скорость гликолиза и усиливается глюконеогенез. Печень является также основным органом превращений фруктозы и галактозы. Образование фруктозо-1-фосфата при метаболизме фруктозы сопровождается интенсификацией в печени синтеза жирных кислот, их эстерификации, секреции липопротеинов очень низкой плотности и увеличением концентрации триглицеридов в крови. Галактоза в печени сначала фосфорилируется при участии фермента галактокиназы с образованием галактозо-1-фосфата. Активность галактокиназы печени плода и ребенка примерно в 5 раз превосходит таковые у ферментов взрослого человека. Снижение активности ферментов, участвующих в метаболизме галактозы (врожденное или возрастное), оказывает неблагоприятное влияние на организм человека [12, 17, 18, 29, 30].

Снижение альтернативных путей синтеза гликогена в печени способствует повышенному поступлению в орган свободных жирных кислот (СЖК), которые становятся субстратом прогрессирования стеатоза, ИР и атерогенной дислипидемии. СЖК препятствуют связыванию инсулина с рецепторами гепатоцита, его поступлению и метаболизму в печени, что вызывает повышение уровня инсулина в крови и развитие гиперинсулинемии. Значительное влияние на развитие ИР у больных с МС оказывает функциональное состояние мышечной системы. Мышцы являются основным потребителем глюкозы и могут при увеличении физической активности увеличить в десятки раз ее расход и поддерживать на протяжении длительного времени показатели глюкозы крови в норме [12, 17, 18, 29, 30].

Понимание патогенетических процессов развития ИР позволяет более эффективно проводить профилактические и лечебные мероприятия. Важными для нормального метаболизма углеводов и сопряженного с ними липидного обмена являются коррекция питания, увеличение физической активности и использование веществ, оказывающих влияние на ферментные системы углеводного и липидного обмена. Среди большого количества коферментов, которые оказывают влияние на метаболические процессы в печени, следует выделить витамин группы В — биотин. Биотин принимает участие в карбоксилировании, декарбоксилировании, дезаминировании белков и углеводов, в обмене липидов. Биотин является коферментом ряда ферментов, в частности карбоксилаз и транскарбоксилаз, осуществляющих карбоксилирование — фиксацию и перенос карбоксильной группы (CO₂). Биотин влияет на активность фермента глюкокиназы, катализирующей реакции фосфорилирования  глюкозы, маннозы, фруктозы, глюкозамина, сорбитола. Глюкокиназа вызывает поглощение глюкозы из крови в печень посредством транспортеров типа GLUT2, активность которых не регулируется уровнем инсулина. Биотин, активируя глюкокиназу, предупреждает активацию процессов глюконеогенеза, повышенного синтеза глюкозы, жирных кислот, что уменьшает жировую инфильтрацию печени, дислипидемию, снижает токсические влияния постпрандиальной гипергликемии, защищает микроциркуляторное русло, эндотелий сосудов, миелиновые волокна нервной системы, орган зрения от токсического действия глюкозы, сорбитола, фруктозы, галактозы, полиолов [2, 5, 8, 12, 17, 18, 29, 30].

Биотин также регулирует экспрессию генов, которые необходимы для метаболизма инсулина и глюкозы, стимулирует функциональную активность генов, регулирующих усвоение глюкозы, путем повышения продукции инсулина, увеличения чувствительности к инсулину [34, 37].

Биотин входит в состав ферментов, регулирующих обмен аминокислот, жирных кислот, способствует распаду промежуточных продуктов. Оказывает положительное влияние на трофическую функцию нервной системы, пуриновый обмен, процессы карбоксилирования, декарбоксилирования и дезаминирования аминокислот, способствует окислению пировиноградной кислоты. При биотиновой недостаточности значительно снижена скорость окисления глюкозы до СО₂ и включения ее в гликоген печени. Имеются указания на снижение глюкокиназной активности при недостаточности биотина. В эксперименте показано, что дефицит биотина приводит к повышению содержания триглицеридов, пальмитиновой и пальмитолеиновой кислот в печени, снижается включение СО₁₄-ацетата в липиды, содержание адениловых и гуаниловых нуклеотидов, образование цитруллина. Дополнительное введение биотина восстанавливает возникшие нарушения [5, 7, 24, 29, 30].

В настоящее время установлено, что биотин входит в состав четырех основных ферментных систем, осуществляющих в организме реакции карбоксилирования: в составе ацетилкоэнзим-А-карбоксилазы, благодаря чему биотин участвует в синтезе жирных кислот; в составе пируваткарбоксилазы биотин выполняет ключевую роль в процессе глюконеогенеза; в составе фермента метилкротонилкоэнзим-А-карбоксилазы биотин участвует в обеспечении одного из этапов метаболизма лейцина, при нарушении метаболизма которого возможны появление дегенеративных процессов, остановка роста и развития, уменьшение мышечной массы тела; в составе пропионилкоэнзим-А-карбоксилазы биотин участвует в процессах трансформации аминокислот, жирных кислот и холестерина, что очень важно для нормального протекания липидного обмена [12, 17, 30, 39].

Наиболее важное влияние витамин H оказывает на ацетилкоэнзим-A-карбоксилазу, участвующую в синтезе жирных кислот, и на пируватную карбоксилазу, которая облегчает процесс глюконеогенеза из промежуточных продуктов в цикле трикарбоновых кислот. В молекуле пируваткарбоксилазы содержится четыре молекулы биотина. В образовании пептидной связи биотина с ферментом участвует аминогруппа остатка лизина. Биотин оказывает положительное влияние на белковый обмен. Экспериментальными исследованиями с мечеными радиоизотопами аминокислотами выявлено, что при дефиците биотина снижается включение ряда аминокислот в белок. Так, включение С₁₄–метионина, С₁₄-лейцина и С₁₄-лизина в тканевые белки снижается на 20–40 %. Недостаточность биотина влияет на синтез белка на стадии образования амино-ацил-транспортной РНК. Было установлено, что у авитаминозных по биотину животных снижается синтез амилазы в поджелудочной железе и сывороточного альбумина в печени, при этом однократное введение 100 мкг биотина восстанавливает способность тканей к синтезу указанных белков. Гипоальбуминемия является частым признаком печеночно-клеточной недостаточности печени при тяжелых формах гепатита и циррозе печени [29, 30, 34, 37].

Установлена связь биотина с другими витаминами, в частности с фолиевой кислотой, витамином B₁₂ — аскорбиновой кислотой, тиамином и пантотеновой кислотой. Особенно тесные взаимоотношения существуют между биотином и фолиевой кислотой. При недостаточности биотина нарушены утилизация организмом фолиевой кислоты и превращение ее в активные коферментные формы — формилтетрагидрофолат, тетрагидрофолат, формилтетрагидро-птероилглутаминовые кислоты. Биотин стимулирует синтез метионина из серина и гомоцистеина и процессы метилирования, способствуя накоплению коферментных форм фолиевой кислоты. Биотин благоприятно влияет на сохранение аскорбиновой кислоты и тиамина в тканях. Существует тесная связь между биосинтезом биотина пантотеновой кислоты и витаминов B₁₂, B₆, C и B₃. Установлено также, что биотин принимает участие в процессах считывания генетической информации с ДНК и воссоздании аналогичной молекулы во время деления клеток [6, 7, 29, 30].

Потребность в биотине у человека покрывается за счет синтеза его микрофлорой кишечника, его минимальная ежедневная доза для человека составляет 150–200 мкг. В период беременности и лактации потребность в биотине у женщин повышается до 250–300 мкг в день. Проявлениями недостаточности биотина являются поражения кожи и внутренних органов. Характерны развитие дерматита с покраснением и шелушением кожи, образованием красного отечного ободка вокруг глаз, обильный гиперкератоз, акантез и отеки, разрушение волосяных стволов и выпадение волос. Помимо внешних признаков, биотиновый авитаминоз вызывает глубокие морфологические изменения в тканях и органах, а также нарушения в обмене веществ. В крови накапливается пировиноградная кислота и развивается ацидоз. В тяжелых случаях развивается атрофия вкусовых сосочков языка, появляются мышечные боли, повышенная чувствительность, болезненные ощущения, вялость, сонливость, тошнота и потеря аппетита, депрессия. Введение 150 мкг биотина уже на 3–4-й день устраняет депрессию, мышечные боли и восстанавливает аппетит. До настоящего времени биотин использовали в лечении заболеваний кожи [5, 7, 24, 29, 30, 40].

В последние годы появился ряд сообщений о целесообразности применения биотина в комплексной терапии атеросклероза и гипертонической болезни. Эти данные представляют особый интерес в связи с участием биотина в синтезе холестерина. Экспериментальными исследованиями было показано, что биотин предупреждает развитие экспериментального атеросклероза у кроликов при скармливании больших доз холестерина. Введение биотина в количестве 400 мкг в день предупреждало развитие атеросклероза. Содержание холестерина, липопротеидов и фосфолипидов в стенке аорты животных, получавших холестерин и биотин, не отличалось от содержания этих компонентов в аорте здоровых кроликов, тогда как в аорте животных, получавших холестерин без биотина, содержание холестерина и бета-липопротеидов было резко повышено. Указанный эффект биотина обусловлен повышением стимуляции процессов окисления холестерина в желчные кислоты в печени. Стимуляция окисления холестерина биотином связана с активацией окисления пропионовой кислоты (через образование янтарной кислоты путем карбоксилирования пропионовой кислоты), поскольку пропионил-КоА-карбоксилаза является биотинсодержащим ферментом [7, 17, 24, 29, 30, 38].

С возрастом в крови людей снижается содержание биотина и других витаминов группы В. Наиболее значительное снижение в крови содержания биотина отмечено у больных гипертензией и атеросклерозом. Это обусловлено высокой частотой кишечной патологии, возрастными изменениями кишечной микробиоты. Уменьшению обеспеченности организма биотином способствуют также гельминтозы, употребление сырых яичных белков [6–8]. Потребность в биотине повышена при нарушениях обмена веществ, особенно это касается больных МС, и других состояниях, при которых имеют место нарушения углеводного и липидного обмена [6, 7, 15, 22, 24, 29, 40].

К сожалению, среди населения распространено мнение о том, что поступление достаточного количества витаминов обеспечивают продукты обычного рациона. Однако показано, что даже сбалансированное питание является дефицитным по большинству витаминов на 20–30 %. Широкое распространение синдрома раздраженного кишечника, гельминтозов, кишечного дисбактериоза, воспалительных заболеваний кишечника, прием антибиотиков, нерациональное питание, гипокалорийные диеты могут быть причиной биотиновой недостаточности. При этом следует учитывать тот факт, что при нарушениях углеводного и липидного обмена потребность в биотине повышается, а употребление продуктов, богатых биотином, чаще всего ограничивается. Лидерами содержания биотина в 100 г продукта являются свиная (250 мкг), говяжья печень (200 мкг), почки (180 мкг), яичный желток (30 мкг), в то время как продукты, которыми питается большинство пациентов с МС, содержат мало биотина. Так, в мясе курицы содержание биотина составляет 6 мкг, телятине — 1,5–2 мкг, рыбе — 6–8 мкг, в большинстве овощей и фруктов количество биотина еще ниже и колеблется от 0,5 до 2,5 мкг. Содержание биотина в зерновых несколько больше, однако потребление хлебобулочных изделий и каш ограничивают в рационе больных с ожирением, сахарным диабетом, НАСГ [8, 22, 29, 40].

Наиболее оптимальным в таких случаях является дополнительный прием витаминных комплексов, содержащих биотин. К таким препаратам относится медобиотин, который содержит 2500 мкг биотина и рекомендован для лечения больных с заболеваниями кожи, ногтей, при врожденных ферментопатиях, а также для коррекции нарушений углеводного и липидного обмена у больных МС, НАСГ, сахарным диабетом, атерогенными дислипидемиями.

Заключение

Учитывая ведущую роль печени в регуляции энергетического, углеводного, липидного обмена, полиморфизм обменных нарушений при метаболическом синдроме, повышенный риск развития сердечно-сосудистой патологии, сахарного диабета, с целью профилактики прогрессирования метаболических нарушений рекомендовано включение биотина в комплексную терапию у больных с неалкогольной жировой болезнью печени.