Effects of complementary and excess diet supplementation with selected minerals on their metabolism and distribution in the body: a model study

• Autorzy: Friedrich M. , Podlaszewska G. , Pokorska-Niewiada K.

Warianty tytułu

PL

Ocena wpływu uzupełniającego i nadmiarowego dodawania do diety wybranych składników mineralnych na ich metabolizm i dystrybucję w organizmie – badania modelowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Introduction. The study was aimed at determining, on an animal model, effects of supplementing a diet, modified by substituting whole wheat and corn grains with white flour and sucrose, with calcium, magnesium, zinc, and chromium on metabolism of the minerals and their distribution in the body. Material and methods. The study involved 4 groups of Wistar rat females (n = 11) fed: a standard feed (group I) containing, i.a., whole wheat and com grains; modified feed (84% and 50% of whole wheat and corn grains, respectively, in the standard feed substituted with Type 500 wheat flour and sucrose, respectively) (group II); modified feed with complementary supplementation (elimination of Ca, Mg, Zn, and Cr deficiencies resulting from diet modification) (group III); and modified feed with excess supplementation (the same minerals applied in excess, i.e., amounts from 0.5 to 3 times higher than the deficiencies produced by diet modification) (group IV). The replacement of whole grains with white flour and sucrose, as well as the mineral supplementation could, to some extent, imitate the contemporary eating habits and supplementation applied in food technology. The excess supplementation is, on the other hand, typical of current behaviours of various social groups. Results. Both types of supplementation resulted in a significant increase in the perivisceral adipose tissue content, but did not affect the fat tissue content in muscles. The supplementation applied did not change the content of calcium, magnesium, and zinc in muscles, nor did it significantly change calcium and magnesium excretion with urine. However, changes in the ALP activity and calcitonin concentration did not suggest the deposition of the minerals in bones. Conclusions. Analysis of the results allowed to conclude that: 1) except for chromium, contents of the selected minerals in the tissues examined and urea, as well as concentrations of calcitonin and alkaline phosphatase (ALP) activities did not point to any significant effect of the supplementation applied on the body contents of those minerals; 2) effects observed as the accumulation of perivisceral, epicardial and intramuscular adipose tissue, as well as increased body weight increments could have been related to disturbed proportions of the minerals supplemented, their synergy and antagonism and, consequently, a potential generation of secondary deficiencies and excesses which could significantly affect individual metabolic pathways; 3) the intensity of changes observed was generally higher in the females receiving complementary supplementation, although their uptake of minerals studied was similar to that shown by the females kept on the standard diet.

PL

Wprowadzenie. Celem pracy było określenie, na modelu zwierzęcym, wpływu uzupełniania diety - w której pełne ziarna pszenicy i kukurydzy zastąpiono białą mąką i sacharozą, wapniem, magnezem, cynkiem i chromem - na ich metabolizm i dystrybucję w organizmie. Materiał i metody. Badania przeprowadzono na czterech grupach samic szczura szczepu Wistar (n = 11). Poszczególne grupy żywiono: paszą standard zawierającą m.in. pełne ziarna pszenicy i kukurydzy (grupa 1); paszą zmodyfikowaną, w której w stosunku do paszy standard, około 84% pełnych ziaren pszenicy zastąpiono mąka pszenną typ 500, a 50% obecnej w niej kukurydzy - sacharozą (grupa II); paszą zmodyfikowaną, suplementowaną w sposób uzupełniający powstałe po zamianie składników diety niedobory Ca, Mg, Zn i Cr (grupa III) oraz paszą zmodyfikowaną, suplementowaną tymi samymi składnikami mineralnymi, ale w sposób nadmiarowy, przekraczający od 0,5 do 3 razy niedobory powstałe po zamianie składników diety (grupa IV). Zastosowana zamiana obecnych w diecie pełnych ziaren zbóż na białą mąkę i sacharozę oraz jej uzupełnianie składnikami mineralnymi mogły imitować, do pewnego stopnia, współczesny sposób odżywiania i stosowane w technologii żywności wzbogacanie, a suplementacja nadmiarowa - aktualne zachowania różnych grup ludności. Wyniki. Obie formy uzupełniania powodowały istotny wzrost zawartości okołonarządowej tkanki tłuszczowej, niewpływając na jej zawartość w tkance mięśniowej. Zastosowane uzupełnianie nie zmieniało zawartości wapnia, magnezu i cynku w mięśniach, nie zwiększało też istotnie wydalania wapnia i magnezu z moczem, ale zmiany aktywności ALP i stężenia kalcytoniny nie wskazywały na możliwość deponowania ich w tkance kostnej. Wnioski. Analiza uzyskanych wyników pozwoliła na następujące stwierdzenia: 1) zawartość wybranych składników mineralnych w badanych tkankach i moczu oraz stężenie kalcytoniny i aktywność fosfatazy alkalicznej (ALP) nie wykazały, poza chromem, istotnego wpływu zastosowanych suplementacji na ich zawartość w ustroju; 2) obserwowane efekty w postaci gromadzenia wisceralnej, nasierdziowej i śródmięśniowej tkanki tłuszczowej oraz zwiększone przyrosty masy ciała mogły być związane z zaburzeniami wzajemnych proporcji suplementowanych składników mineralnych, ich synergizmem i antagonizmem, i w związku z tym, możliwością powstawania wtórnych niedoborów i nadmiarów, istotnie wpływających na określone tory metaboliczne; 3) natężenie zachodzących zmian było generalnie większe w grupach zwierząt suplementowanych w sposób uzupełniający, pomimo że wielkość spożycia badanych składników mineralnych była zbliżona do spożycia w grupie na paszy standard.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Technologia Alimentaria
• Rocznik: 2015
• Tom: 14
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.165-174,ref.

Twórcy

autor

Friedrich M.

• Department of Human Nutrition Physiology, West Pomeranian University of Technology, Papieza Pawła VI 3, 71-459 Szczecin, Poland

autor

Podlaszewska G.

• Department of Human Nutrition Physiology, West Pomeranian University of Technology, Papieza Pawła VI 3, 71-459 Szczecin, Poland

autor

Pokorska-Niewiada K.

• Department of Human Nutrition Physiology, West Pomeranian University of Technology, Papieza Pawła VI 3, 71-459 Szczecin, Poland

Bibliografia

• Anderson, R. A. (1998). Effects of chromium on body composition and weight loss. Nutr. Rev., 56, 9, 266-270. Balk, E. M., Eatsioni, A., Lichtenstein, A. H., Lau, 1, Pitas, A. G. (2007). Effect of chromium supplementation on glucose metabolism and lipids: a systematic review of randomized controlled trials. Diab. Care, 30,2154—2163. Bolesfawska, 1., Maruszewska, M., Przyslawski, J. (2005). Intake of selected nutrients present in daily food rations (DFR,s) taken by males and females from Wielkopolska Region. Now. Lek., 4 (74), 366-368.
• Comhair, S. A., Erzurun, S. C. (2005). The regulation and role of extracellular glutathione peroxidase. Antioxid. Redox. Signal., 7, 102, 72-79.
• Dawson-Hughes, B., Harris, S. S., Krall, E. A. (2003). Effect of calcium and witamin D supplementation on bone density in men and women 65 years of age or older. N. Engl. J. Med., 327, 1637-1642.
• Friedrich, M., Goluch-Koniuszy, Z., Dolot, A., Pilarczyk, B. (2011). Appreciation of selenium concentration in blond and tissues of male rat as a results of diet ingredient changes and its supplementation with chosen group B vitamins. Rocz. PZH, 62, 41-46.
• Gawęcki, J. Jeszka, J. (1995). Żywienie człowieka [Human nutrition]. Warszawa: PWN.
• Heaney, R. R, Davies, K. M., Barger-Lux, M. J. (2003). Calcium and weight: clinical studies. J. Am. Coll. Nutr., 21, 2, 1528-1558.
• Joseph, R, He, Q., Umbright, C. (2008). Heme oxygenase 1 gene expression in marker forhexavalent chromium - induced stress and toxicity in human dermal fibroblasts. Toxicol. Sci., 103, 2, 325-334.
• Karwowski, W., Naumnik, B. (2011). Blood vessel calcification - interdisciplinary problem. Forum Nefrol., 4, 2, 91-99.
• Kunachowicz, H., Troszczyńska, A. (2005). Fortified foods, vitamin and mineral supplements and their role in regular diet. Now. Lek., 4 (74), 533-538.
• Lorenzen, J., Molqaard, C., Michelsen, K. F., Astrup, A. (2006). Calcium supplementation for 1 y does weight or fat mass in young girls. Am. J. Clin. Nutr., 1 (83), 18-23.
• Lukaski, H. C., Siders, W. A., Penland, J. G. (2007). Chromium picolinate supplementation in women: effects on body weight, composition and iron status. Nutrition, 23, 3, 187-195.
• Mazurek-Mochol, M., Machoy-Mokrzyńska, A. (2005). The level of zinc in the blood, urine, bones and teeth of rats following intra-oral application of this element. Czas Stom., 58, 3,194—200.
• Olusi, S. (2002). Obesity is an independent risk factor plasma lipid peroxidation and depletion of erythrocyte cyto- protetic enzymes in humans. Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord., 9 (26), 1159-1164.
• Podlaszewska, G., Friedrich, M., Sadowska, J. (2009). The estimation of the effect of diet composition and its supplementation with chosen mineral elements on the concentration of corticosterone and the waters balance at male rats. Żywn. Nauka Techn. Jakość, 4 (65), 345-351.
• Directive 1925/2006 of the European Parliament and Council of 20 December 2006 Minister of Health in Directive of 16 September 2010. (2010). Dz.U. nr 136, poz. 914.
• Steinbrenner, H., Bilgic, E., Alili, L., Sies, H. (2006). Selenoprotein P protects endothelial cells from oxidative damage by stimulation of glutathione peroxidase expression and activity. Free Rad. Res., 9 (90), 936-943.
• Szponar, L., Stos, K. (2004). Food supplements - the possibilities of their use for prevention of some dietary deficiencies. Żyw. Czlow. Metab., 31 (supl. 1), 441—446.
• Wang-Fisher, Y., Koetzner, L. (2008), Common biochemical and physiological parameters in rats. In Y. Wang-Fisher (Ed.), Manual of stroke models in rats (pp. 315-323). CRC Press.
• Willens, H. J., Chirinos, J. A., Schob, A., Veerani, A., Perez, A. J., Chakko S. (2006). The relation between mitral annular calcification and morality in patients undergoing diagnostic coronary angiography. Echocardiography, 23,717-722.
• Van Soest, P. J., Wine, R. H. (1967). Use of detergens in the analysis of fibrous Leeds. IV: Determination of plant cell-wall constituens. JAOAC, 50, 50-51.
• Zielinski, H., Achremowicz, B., Przygodzka, M. (2012). Antioxidants cereal grains. Żywn. Nauka Techn. Jakość, 1, (80), 5-26.

Identyfikatory

DOI

10.17306/J.AFS.2015.2.18