Влияние высокобелковой и высокоуглеводной диеты на содержание D-лактата в плазме крови и кишечнике модельного организма – радужной форели

Стереоизомер D-молочной кислоты (D-лактат) производится кишечной микрофлорой и может проникать в кровь, в некоторых случаях вызывая состояние острой D-молочной ацидемии, известное как синдром короткой кишки. Уровень D-лактата в крови и в содержимом кишечника рассматривается как перспективный маркер развития воспаления, ассоциированного с нарушением работы микрофлоры, а также с развитием бактериальной инфекции. При этом детально механизм его поступления в кровь позвоночных из кишечника практически не изучен.
Целью данного исследования было изучение взаимосвязи между уровнем D-лактата в крови и в кишечнике с учётом проницаемости кишечного эпителия.
Материалы и методы. В качестве модельного объекта исследования использовали молодь радужной форели O. mykiss, которая в течение 54 дней получала корм с высоким содержанием углеводов или белков. С помощью различной диеты удалось получить две группы рыб с разным содержанием D-лактата в кишечнике и разной проницаемостью кишечного эпителия. Выявленные различия по количеству D-лактата в кишечнике и по уровню проницаемости кишечника между экспериментальными группами не оказали влияния на уровень D-лактата в крови рыб. Анализ состава микробиома кишечника методом метабаркодинга по гену 16S рРНК выявил отсутствие участия лактобактерий в производстве D-лактата у рыб.
Результаты. Согласно полученным результатам, у рыб уровень D-лактата в плазме крови в меньшей степени определяется проницаемостью кишечника или гиперпродукцией этого метаболита кишечной микрофлорой и в большей степени зависит от утилизации D-лактата ферментными системами в организме.

1. Ewaschuk JB, Naylor JM, Zello GA. D-lactate in human and ruminant metabolism. J Nutr. 2005; 135(7): 1619-1625. doi: 10.1093/jn/135.7.1619

2. Lorenz I, Gentile A. D-lactic acidosis in neonatal ruminants. Vet Clin North Am Food Anim Pract. 2014; 30(2): 317-331. doi: 10.1016/j.cvfa.2014.03.004

3. Caglayan F, Cakmak M, Caglayan O, Cavusoglu T. Plasma D-lactate levels in diagnosis of appendicitis. J Invest Surg. 2003; 16(4): 233-237.

4. Ruan P, Gong ZJ, Zhang QR. Changes of plasma D(-)-lactate, diamine oxidase and endotoxin in patients with liver cirrhosis. Hepatobiliary Pancreat Dis Int. 2004; 3(1): 58-61.

5. Smith SM, Eng RH, Buccini F. Use of D-lactic acid measurements in the diagnosis of bacterial infections. J Infect Dis. 1986; 154(4): 658-664. doi: 10.1093/infdis/154.4.658

6. Yilmaz B, Schibli S, Macpherson AJ, Sokollik C. D-lactic acidosis: Successful suppression of D-lactate-producing Lactobacillus by probiotics. Pediatrics. 2018; 142(3): e20180337. doi: 10.1542/peds.2018-0337

7. Stuivenberg G, Daisley B, Akouris P, Reid G. In vitro assessment of histamine and lactate production by a multi-strain synbiotic. J Food Sci Technol. 2021; 59(9): 3419-3427. doi: 10.1007/s13197-021-05327-7

8. Monroe GR, van Eerde AM, Tessadori F, Duran KJ, Savelberg SMC, van Alfen JC, et al. Identification of human D lactate dehydrogenase deficiency. Nat Commun. 2019; 10: 1477. doi: 10.1038/s41467-019-09458-6

9. Krogdahl A, Gro-Ingunn H, Mommsen TP. Carbohydrates in fish nutrition: Digestion and absorption in postlarval stages. Aquaculture Nutr. 2005; 11(2): 103-122. doi: 10.1111/j.1365-2095.2004.00327.x

10. Изергина Е.Е., Изергин И.Л., Изергин Л.И. Атлас клеток крови лососевых рыб материкового побережья северной части Охотского моря. Магадан: Кордис; 2014.

11. Иванова Н.Т. Атлас клеток крови рыб: Сравнительная морфология и классификация форменных элементов крови рыб. М.: Лёгкая и пищевая промышленность; 1983.

12. Larsen T. Fluorometric determination of d-lactate in biological fluids. Anal Biochem. 2017; 539: 152-157. doi: 10.1016/j.ab.2017.10.026

13. Woting A, Blaut M. Small intestinal permeability and guttransit time determined with low and high molecular weight fluorescein isothiocyanate-dextrans in C3H mice. Nutrients. 2018; 10(6): 685. doi: 10.3390/nu10060685

14. Terova G, Gini E, Gasco L, Moroni F, Antonini M, Rimoldi S. Effects of full replacement of dietary fishmeal with insect meal from Tenebrio molitor on rainbow trout gut and skin microbiota. J Animal Sci Biotechnol. 2021; 12(1): 30. doi: 10.1186/s40104-021-00551-9

15. Poudel P, Tashiro Yu, Sakai K. New application of Bacillus strains for optically pure L-lactic acid production: General overview and future prospects, Biosci Biotechnol Biochem. 2016; 80(4): 642-654. doi: 10.1080/09168451.2015.1095069

16. Kong W, Huang C, Tang Y, Zhang D, Wu Z. Effect of Bacillus subtilis on Aeromonas hydrophila-induced intestinal mucosal barrier function damage and inflammation in grass carp (Ctenopharyngodon idella). J Sci Rep. 2017; 7: 1588-1598. doi: 10.1038/s41598-017-01336-9

17. Kettleborough RN, Busch-Nentwich EM, Harvey SA, Dooley CM, de Bruijn E, van Eeden F, et al. A systematic genomewide analysis of zebrafish protein-coding gene function. Nature. 2013; 496(7446): 494-497. doi: 10.1038/nature11992