Мазен Ал Мушреф, Шанти Сринивасан

Ключови думи: Затлъстяване; стомашно-чревна подвижност; чревни неврони; диария; запек; изпразване на стомаха

Изпратено на 30 септември 2012 г. Прието за публикуване на 02 ноември 2012 г.

Въведение

Затлъстяването се определя като натрупване на излишни телесни мазнини, което води до висок индекс на телесна маса (> 30) и е нарастваща епидемия в повечето страни по света. Той е водещата причина за смърт, която може да бъде предотвратена, и може да доведе до сърдечни заболявания, диабет тип 2, някои видове рак и други заболявания (1). Приблизително 32% от възрастните и 17% от децата и юношите са били със затлъстяване в Съединените щати в проучване, оценяващо данни от 2009-2010 г. (2). Въпреки че разпространението на затлъстяването се е стабилизирало през последното десетилетие (3), все още сме далеч от целта за по-малко от 15% от възрастните и 5% от децата със затлъстяване, заложена от програмата The Healthy People 2010 (2).

Доказано е, че затлъстяването е свързано с промени в стомашно-чревната подвижност (4). Промяната на стомашната подвижност може да окаже голямо влияние върху апетита и ситостта. Стомашно-чревният тракт регулира скоростта на храносмилането и апетита, за да предизвика или инхибира глада (5).

В този преглед описваме връзката между затлъстяването и стомашно-чревната подвижност. Използвайки ключовите думи: подвижност, затлъстяване, хранопровод, изпразване на стомаха, стомашна акомодация, транзит на тънки и дебели черва и стомашна електрическа стимулация, в PubMed прегледахме текущата литература в тази област. Ние обсъждаме потенциалните патофизиологични механизми за промените в стомашно-чревната подвижност и възможните мерки за лечение. Ние очертаваме промените в стомашно-чревния тракт, фокусирайки се върху хранопровода, стомаха и тънките и дебелите черва.

Затлъстяване, подвижност на хранопровода и ГЕРБ

При пациенти със затлъстяване епидемиологичните проучвания показват по-високо разпространение на гастроезофагеална рефлуксна болест (ГЕРБ) (6,7). Има няколко проучвания, които описват връзката между затлъстяването и ГЕРБ (8). Според проучване на общественото здраве в Норвегия, коефициентът на ГЕРБ е 3,1 (95% CI, 2,6-3,6) и 3,9 (95% CI, 3,3-4,7) съответно за мъже и жени със затлъстяване (7). Съществува и положителна връзка между затлъстяването, ИТМ и съотношението талия към тазобедрената става. Дори при жени с ИТМ под 25 години, покачването на ИТМ от 3,5 корелира с увеличените епизоди на рефлукс (6). Доказано е, че съотношението на мазнините в корема и талията към тазобедрената става е свързано с ГЕРБ, независимо от ИТМ, особено при кавказците (9). За да се установи патофизиологията, която стои зад този факт, някои изследователи са извършили изследвания на манометрия и 24-часово рН при пациенти със затлъстяване с ГЕРБ и са установили, че тези пациенти са склонни да имат понижено налягане на по-ниския езофагеален сфинктер (LES), по-висока честота на преходно LES отпускане, повишена експозиция на хранопровода и по-високо интрагастрално налягане (10-13). Следователно, усложненията на ГЕРБ като хранопровода на Барет и езофагеалния и гастроезофагеалния аденокарцином са по-чести при пациенти със затлъстяване (14,15).

Друг допринасящ фактор за ГЕРБ при пациенти със затлъстяване е по-високата честота на хиатална херния (16,17). Пациентите с рефлукс, които са със затлъстяване, също имат по-висока честота на ерозивен езофагит (18). В допълнение към ГЕРБ има и някои други нарушения на моториката на хранопровода, свързани със затлъстяването. Проучване, проведено върху пациенти със затлъстяване със затлъстяване по време на оценката за бариатрична хирургия, установи, че от 61 индивиди със затлъстяване, 33 пациенти са имали анормална манометрична находка; 10 са имали дефектен LES, 11 с хипертоничен LES, 2 с дифузен спазъм на хранопровода (DES), 2 с хранопровода на ореховите ядки и 14 с неспецифично нарушение на моториката (19). Тези резултати възпроизвеждат по-стари подобни проучвания върху пациенти със затлъстяване (20). Показано е, че амплитудата на контракцията в средната част на хранопровода е увеличена при пациенти със затлъстяване (10,21). Установено е, че загубата на тегло е от полза за намаляване на симптомите на ГЕРБ (8), а средните нива на физическа активност облекчават симптомите на рефлукс сред затлъстелите хора (22).

В обобщение е установено, че няколко разстройства на хранопровода са по-разпространени при пациенти със затлъстяване. Сред тях, ГЕРБ е най-често срещаният, с основните механизми, включително загуба на LES тонус, наличие на хиатална херния и повишено вътрешно-стомашно налягане (23).

Затлъстяване и стомашна моторика

Съществуват няколко добре утвърдени техники за измерване на изпразването на стомаха, включително сцинтиграфия, нерадиоактивен изотопен 13 C дихателен тест, ултразвук, тест за вода и хранителни напитки, електрогастрография и ядрено-магнитен резонанс (ЯМР). Сцинтиграфията все още е златният стандарт за точна оценка на изпразването на стомаха (26). Настаняването се измерва чрез надут балон и баростат, еднофотонна емисионна компютърна томография (SPECT), ЯМР и сонография (27). Някои изследвания твърдят, че използването на баростат за измерване на стомашна акомодация е нефизиологично, но все още е златен стандарт (27,28).

Стомашен капацитет и настаняване при затлъстяване

Стомашно изпразване и затлъстяване

Известно е, че скоростта на изпразване на стомаха оказва влияние върху чувството за ситост и ситост и затова се предполага, че е свързано със затлъстяването.

Един важен момент е разликата между изпразването на течност от стомаха и твърдата храна. За течни ястия изпразването става експоненциално. От друга страна, изпразването на твърдо хранене се характеризира с фаза на забавяне за период от около 30 минути, последвана от линейна фаза на изпразване (24).

Няколко проучвания оценяват изпразването на стомаха при затлъстяване и установяват, че то се увеличава при пациенти със затлъстяване (33-35), с малки изключения в проучвания с малки проби, при които изпразването на стомаха е намалено (36). През 2006 г. Васкес и сътр. извърши по-подробно проучване чрез измерване на изпразването на стомаха, обема след хранене и хормоните спрямо телесното тегло. Техните резултати показват, че по-бързото изпразване на стомаха и по-ниският обем след хранене са типични за пациенти със затлъстяване (37). Други проучвания сравняват скоростта на изпразване на стомаха при затлъстели и слаби хора, използвайки дихателния тест, и установяват, че твърдото изпразване на стомаха е по-бързо при пациенти със затлъстяване и наднормено тегло (38).

От друга страна, има проучвания, които показват, че изпразването на стомаха се забавя в някои ситуации при пациенти с наднормено тегло или при модели със затлъстяване, предизвикани от диета, а други не откриват никаква разлика между двете групи. Di Ciaula et al. изследва изпразването на стомаха и обема на жлъчния мехур след хранене при три възрастови групи на нормални и затлъстели индивиди чрез ултрасонография при новородени и пред-юношеска и течна храна при възрастни и установява, че изпразването на стомаха се забавя при пациенти със затлъстяване. Проучването заключава, че пациентите със затлъстяване развиват свързано с възрастта намаление на стомашната подвижност вследствие на инсулиновата резистентност. Важно е обаче да се отбележи, че авторите са използвали само течни ястия в това проучване (39). Buchholz et al. изследва 19 болни със затлъстяване и 20 хора със затлъстяване в опит да обясни по-високата честота на аспирация при пациенти със затлъстяване. GE е измерен чрез сцинтиграфия и не е установена значителна разлика между двете групи (40).

Установено е също, че животни с индуцирано затлъстяване (DIO) показват по-бавно изпразване на стомаха в проучване на Li et al. Забавеното изпразване на стомаха е свързано с намалени нива на грелин и повишени нива на холецистокинин (CCK) и лептин. Авторите предполагат, че този резултат може да бъде метод за компенсация чрез увеличаване на ситостта и намаляване на приема на храна, за да се балансира наддаването на тегло при DIO-гризачи (41). Друго проучване върху ob/ob мишки показва ускорено GE след 10-11 седмици, след което забавено GE след 22-27 седмици. Последното откритие е свързано с непоносимост към глюкоза в кръвта (42). Необходими са допълнителни по-големи проучвания при хора, за да се оцени допълнително изпразването на стомаха при затлъстяване. Въз основа на по-голямата част от литературата е вероятно затлъстяването да е свързано с ускоряване на изпразването на стомаха.

Стомашна моторика и влияние на диетата и хормоните

Има няколко хормона, които медиират реакцията на организма към мазнините в диетата. CCK, пептид YY (PYY) и лептин инхибират апетита и предизвикват забавяне на изпразването на стомаха, докато грелинът е стимулатор на апетита и причинява по-бързо изпразване на стомаха (24,43). Глюкагоноподобният пептид (GLP-1) има отрицателна обратна връзка при изпразването на стомаха и подобрява акомодацията (44,45).

За да проучат ефекта на мазнините върху стомашната подвижност и участващите механизми, няколко изследователи хранеха пациенти с диета с високо съдържание на мазнини за кратък период от време и след това бяха измервани изпразването на стомаха и свързаните с тях хормонални нива. Тези хормони включват лептин, CCK, PYY и грелин. Редица от тези проучвания показват промени както в секрецията, така и в чувствителността към CCK. Други показаха промяна в нивата на PYY и грелин след хранене. Little et al. изследвали десет здрави мъже и те установили след двадесет и един дни на диета с високо съдържание на мазнини, че пациентите със затлъстяване са повишили нивата на CCK на гладно, но подобна подвижност на горната част на червата (51). Друго проучване с дванадесет мъже на диета с високо съдържание на мазнини в продължение на четиринадесет дни, показва ускорено изпразване на стомаха, но няма промени в нивата на хормоните. Авторите предполагат, че диетата с високо съдържание на мазнини предизвиква промени в чувствителността към тези хормони, а не промени в степента на тяхната секреция (52). Васкес и сътр. също така изследва връзката между по-бързото изпразване на стомаха при затлъстели хора и нивата на лептин, PYY и грелин и открива по-високи нива на лептин (възможна лептинова резистентност) и по-ниско постпрандиално намаляване на грелин с подобни нива на PYY и в двете групи (37).

Механизми на променена стомашна подвижност при затлъстяване

В скорошно проучване Baudry et al. оценява патофизиологията зад ускоряващото изпразване на стомаха при затлъстели мишки. Авторите са изследвали ефекта на западната диета върху фенотипа на ентериалната нервна система (ENS). Мишките бяха подложени на нормална диета или западна диета в продължение на четиринадесет седмици и бяха оценени за стомашно-чревна подвижност, експресия на лептин, както и на глиална клетъчна линия, получена от невротрофичен фактор (GDNF). Мишките на нормална диета показват намаляване на антралните нитрегични неврони, докато тези открития не са наблюдавани при мишки на западна диета. Авторите също така установяват, че мишките на западна диета имат повишено ниво на лептин и GDNF в антрума. Тези открития могат да обяснят по-бързото изпразване на стомаха, наблюдавано при пациенти със затлъстяване. Това проучване е едно от първите проучвания в тази област, които обясняват патофизиологията на повишеното изпразване на стомаха при пациенти със затлъстяване (62).

Напоследък някои гени са замесени в регулирането на стомашната подвижност и чувствителността към хормоните при затлъстяването. Papathanasopoulos et al. изследва генетичната причина за вариацията на стомашната функция при пациенти със затлъстяване. Група хора със затлъстяване и наднормено тегло бяха тествани за множество гени-кандидати, контролиращи серотинергичната или адренергичната функция като ADRA2A, ADR2C, ADRB3, GNB3 и SLC6A4. След това пациентите са подложени на тестове за стомашна функция, които включват изпразване на стомаха чрез сцинтиграфия, стомашен обем чрез SPECT и максимален толерантен капацитет. Те откриха, че има връзка между специфични групи гени и стомашна функция, например, ADR2C е свързан с ускорено изпразване на твърдото стомаха; GNB3 и ADRA2A с намален постпрандиален стомашен обем. Авторите заключават, че полиморфизмите в гени като ADR2C, UCP-3, GNB3 и FTO са свързани с междинен стомашен фенотип при затлъстяване (63).

Нови начини за лечение на затлъстяването

Познаването на връзката между подвижността на стомашно-чревния тракт и затлъстяването може да помогне на лекарите при лечението на затлъстяването. Стомашната електрическа стимулация е нов метод за лечение на затлъстяване, който е изследван дълго време. Той включва поставяне на електроди или в стомаха, или в дванадесетопръстника, за да се провокират стомашни обратни контракции, които причиняват забавено изпразване на стомаха, а също и по-бърз чревен транзит, което може да доведе до загуба на тегло. Кучета, прасета, плъхове и хора имат сходни резултати при удължаване на изпразването на стомаха и съкращаване на времето за чревен транзит с електрическа стимулация (64-66).

Затлъстяване и подвижност на тънките черва

Време за преминаване през тънките черва и затлъстяване

Механизъм на променена подвижност на тънките черва при затлъстяване

Модели на подвижност на тънките черва и затлъстяване

В обобщение, повечето проучвания установяват повишен проксимален чревен транзит, повишена контрактилитет на тънките черва и намален дистален чревен транзит при затлъстяване. При затлъстяване наличието на лептинова резистентност може да промени чувствителността на CCK, което води до по-бавен дистален транзит на тънките черва. В допълнение, има доказателства за по-ефективно усвояване на хранителни вещества при пациенти със затлъстяване, както и реакция на адаптация към диета с високо съдържание на мазнини чрез намаляване на транспортерите на глюкоза.

Промени в подвижността на дебелото черво при затлъстяване

При възрастна популация честотата на запек е оценена при 966 пациенти със затлъстяване и е установено, че е значително по-висока в сравнение с хората с нормално тегло (85). В проучване, включващо деца, се наблюдава повишено разпространение на запек при затлъстели деца; 21% при затлъстелите деца в сравнение с 8,8% при слабите деца имат запек със забавено общо време за преминаване на дебелото черво при малцинство от затлъстели деца (86). Bertrand et al. установи по-малка наличност на серотонин в дебелото черво на затлъстели плъхове, предизвикани от диета с високо съдържание на мазнини и това се дължи на по-малък брой ентерохромни клетки и може да обясни запек, предизвикан от диета с високо съдържание на мазнини (87). Постпрандиалният отговор на дебелото черво е проучен след високо въглехидратно или високомаслено хранене при нормални индивиди и двете хранения причиняват повишена подвижност на дебелото черво, измерено чрез сензори в дебелото черво, но индуцираната от мазнини реакция е по-силна и предизвиква ретроградни фазови контракции, които могат да допринесат за забавен транзит на дебелото черво. с диети с високо съдържание на мазнини. Това се нарича гастроколичен рефлекс и изглежда се основава на типа диета (88).

Други проучвания също показват, че има повишено разпространение на диария при пациенти със затлъстяване (89,90). Проучване, оценяващо промените в сензорната и двигателната функция на дебелото черво, свързано със затлъстяването, показва, че пациентите със затлъстяване са склонни да имат по-висок праг на болка и намалено съответствие с напомпания баростат в дебелото черво. Те също имат по-кратко време за преминаване в дебелото черво, измерено чрез сцинтиграфия. По-краткото транзитно време може да бъде обяснение за увеличеното разпространение на диария при пациенти със затлъстяване (91).

В обобщение проучванията върху затлъстяването и подвижността на дебелото черво са ограничени. Бъдещите проучвания ще трябва да изследват връзката между диетата с високо съдържание на мазнини, затлъстяването и промените в оста на мозъка и червата. Проучванията in vitro предполагат апоптоза на ентериални неврони на гризачи в присъствието на наситени мастни киселини (Srinivasan et al., Непубликувани данни), но механизмите, лежащи в основата на това, трябва да бъдат допълнително проучени. Наскоро е показано, че ентерогенните неврони в дебелото черво на мишките показват SIRT1 имунореактивност (92). SIRT1 може да има роля в регулирането на стомашно-чревната подвижност при затлъстяване. Ролята на бактериалните продукти в регулирането на стомашно-чревната подвижност е от последен интерес. Наскоро демонстрирахме ролята на Toll подобен рецептор-4 за регулиране на стомашно-чревната подвижност (93). Необходимо е да се извършат повече проучвания, за да се разбере ролята на сиртуините и рецепторите, наподобяващи таксата при индуцираните от затлъстяването промени в стомашно-чревната подвижност.

Затлъстяването има множество ефекти върху цялото човешко тяло. В този преглед очертахме настоящите знания за нарушенията на стомашно-чревната подвижност при затлъстяване. Фигура 1 обобщава промените в стомашно-чревната подвижност, наблюдавани при затлъстяване. Някои заболявания като ГЕРБ имат ясна връзка със затлъстяването. Засилено изпразване на стомаха също е отбелязано при пациенти със затлъстяване и това може да бъде както причина, така и последица от затлъстяването. И накрая, проучванията върху промените в чревния транзит са ограничени, но предполагат засилена подвижност на горната част на червата и забавено дистално движение на тънките черва и дебелото черво при затлъстяване. Механизмите, залегнали в основата на промените в стомашно-чревната подвижност при затлъстяване, са сложни и включват промяна в чувствителността към CCK, промени в рецепторите като CB1 и промяна в ентералните невронални числа. Бъдещите проучвания ще трябва да изследват ролята на микробиотата в модулацията на стомашно-чревната подвижност при затлъстяване.

съдържание

Благодарности

Тази работа е подкрепена от наградата NIH-RO1 (DK080684, SS) и VA-MERIT (SS).

Разкриване: Авторите не декларират конфликт на интереси.