L Marciani

1 NIHR Нотингам Храносмилателни заболявания Биомедицински изследователски отдел, Център за храносмилателни болести Нотингам, Университет в Нотингам, Нотингам, Великобритания

ефекти

E F Кокс

2 Център за магнитен резонанс на сър Питър Мансфийлд, Факултет по физика и астрономия, Университет в Нотингам, Нотингам, Великобритания

S E Причард

2 Център за магнитен резонанс на сър Питър Мансфийлд, Факултет по физика и астрономия, Университет в Нотингам, Нотингам, Великобритания

Сол мажор

1 NIHR Нотингам Храносмилателни заболявания Биомедицински изследователски отдел, Център за храносмилателни болести Нотингам, Университет в Нотингам, Нотингам, Великобритания

C L Hoad

2 Център за магнитен резонанс на сър Питър Мансфийлд, Факултет по физика и астрономия, Университет в Нотингам, Нотингам, Великобритания

M Mellows

1 NIHR Нотингам Храносмилателни заболявания Биомедицински изследователски отдел, Център за храносмилателни болести Нотингам, Университет в Нотингам, Нотингам, Великобритания

М О Хюсеин

2 Център за магнитен резонанс на сър Питър Мансфийлд, Факултет по физика и астрономия, Университет в Нотингам, Нотингам, Великобритания

С Костиган

2 Център за магнитен резонанс на сър Питър Мансфийлд, Факултет по физика и астрономия, Университет в Нотингам, Нотингам, Великобритания

М Фокс

1 NIHR Нотингам Храносмилателни болести Отдел за биомедицински изследвания, Център за храносмилателни болести Нотингам, Университет в Нотингам, Нотингам, Великобритания

P A Gowland

2 Център за магнитен резонанс на сър Питър Мансфийлд, Факултет по физика и астрономия, Университет в Нотингам, Нотингам, Великобритания

R C Spiller

1 NIHR Нотингам Храносмилателни заболявания Биомедицински изследователски отдел, Център за храносмилателни заболявания Нотингам, Университет в Нотингам, Нотингам, Великобритания

Свързани данни

Резюме

Предистория/цели:

Приемът на храна или течност разширява стомаха и задейства механорецептори и вагусни аференти. Разтягане и напрежение на стената създава усещане за пълнота. Проучванията за инфузия на дванадесетопръстника, оценяващи стомашната чувствителност чрез баростат, показват, че продуктите от храносмилането на мазнините имат по-голям ефект върху усещането за пълнота, а също и диспептични симптоми, отколкото въглехидратите. Тук тествахме хипотезата, че мазнините и въглехидратите имат различен ефект върху стомашните усещания при физиологични условия, използвайки неинвазивно ядрено-магнитен резонанс (ЯМР) за измерване на стомашни обеми.

Предмети/методи:

Тринадесет здрави субекта са получили два пъти тест за хранене с оризов пудинг с добавена мазнина или добавен въглехидрат и са подложени на серийни MRI сканирания след хранене в продължение на 4,5 часа. Пълнотата се оценява на 100-милиметрова визуална аналогова скала.

Резултати:

Времето за наполовно изпразване на стомаха е значително по-бавно за храненето с високо съдържание на въглехидрати, отколкото за храненето с високо съдържание на мазнини, P = 0,0327. Пълнотата значително корелира със стомашните обеми и за двете хранения; обаче промяната в резултатите за пълнота спрямо изходното ниво е по-висока при храненето с високо съдържание на мазнини за всяка промяна в обема на стомаха (P = 0,0147), въпреки по-ниското енергийно съдържание и по-бързото изпразване на стомаха на храни с високо съдържание на мазнини.

Заключения:

Общият стомашен обем корелира положително и линейно с пълнотата след хранене и поглъщането на храна с високо съдържание на мазнини увеличава това усещане в сравнение с храна с високо съдържание на въглехидрати. Тези открития могат да бъдат от клиничен интерес при пациенти с постпрандиална диспепсия, при което манипулирането на стомашната чувствителност чрез диетична намеса може да помогне за контролиране на храносмилателните усещания.

Въведение

Физиологични проучвания, които комбинират дуоденална инфузия на различни хранителни вещества с оценка на стомашната чувствителност по време на поетапно разтягане на интралуминална торбичка чрез електронен баростат, показват, че продуктите от храносмилането на мазнините имат по-голям ефект върху усещането за пълнота, а също и диспептични симптоми като гадене отколкото въглехидратите или протеините. 21, 22, 23 Прекомерната пълнота, ранно засищане и гадене след хранене са свързани с нарушена релаксация („акомодация“) на стомаха при пациенти с функционална диспепсия 24, които също са свръхчувствителни към интрадуоденалната мастна тъкан. 25,26 Тези открития предполагат, че обемът на стомаха и обратната връзка с чревните хранителни вещества имат независим ефект върху усещанията за пълнота и засищане. Относителният принос и взаимодействието между тези два фактора за регулиране на стомашните усещания не са добре описани за нормалното хранене, тъй като съществуващите изследвания са или силно инвазивни, или не могат да осигурят точни измервания на стомашния обем при физиологични условия.

Предположихме, че обемът на стомаха и съставът на храната имат адитивен ефект върху усещането за пълнота след хранене. За да разследваме това, извършихме рандомизирано, кръстосано проучване, за да изследваме връзката между стомашните обеми и чувството за пълнота след тестови ястия с високо съдържание на мазнини или с високо съдържание на въглехидрати при здрави доброволци, използващи ЯМР: технология, която осигурява неинвазивно измерване на стомашния обем смяна и изпразване на храна. 27

Предмети и методи

Уча дизайн

Това проучване беше одобрено от Комитета по етична изследователска работа на медицинското училище в Университета в Нотингам и всички участници дадоха информирано писмено съгласие. Осемнадесет здрави доброволци (девет мъже и девет жени) бяха включени и участваха в това проучване. Предишни проучвания показват значителни разлики в изпразването на стомаха поради характеристиките на храненето при използване на 8–12 субекти, 18 са наети, за да се позволи възможно отпадане. Петима не завършиха едно от учебните ястия в рамките на необходимото време и бяха изключени. По този начин, 13 здрави доброволци (8 мъже и 5 жени, на 20,8 ± 0,2 години, с индекс на телесна маса 22,6 ± 0,5 kg/m 2) завършиха успешно проучването. Участниците бяха очевидно здрави и без противопоказания за ЯМР сканиране. Те бяха помолени да избягват алкохола и съпътстващите лекарства за 24 часа, кофеина и усилените упражнения в продължение на 18 часа и да имат лека, немазна храна вечер преди учебния ден. Те бяха помолени да постят след това хранене до експерименталната сесия на следващата сутрин.

Участниците присъстваха два пъти

Интервал от 7 дни, като всеки учебен ден трае

6,5 часа Субектите бяха сканирани, за да се получат изходни изображения на стомаха. Изходното усещане се оценява чрез визуална аналогова скала (VAS), оценки 28, 29, 30 (T = -45 минути). След това беше погълнато едно от двете тестови ястия (T = -30 минути). Субектите бяха сканирани отново при T = 0 min и на всеки 45 min след това с окончателното сканиране при T = 270 min. Веднага след всяко сканиране се събираха оценките за пълнота на доброволците по VAS. Двете ястия бяха дадени с помощта на латински квадрат, за да се избегнат ефектите от поръчката.

В това проучване са използвани две тестови ястия. И двамата имаха като обща основа една и съща тестова храна от кремообразен пудинг, която използвахме в предишни проучвания. 31,32 Това се състои от 220 г кремообразен оризов пудинг на Sainsbury (Sainsbury, Лондон, Великобритания), 34 g сладко от малини Robertson без семена (Robertsons, Addlestone, UK), изядено с напитка от 100 ml гладък портокалов сок от Sainsbury от концентрат (Sainsbury). Ястието с високо съдържание на въглехидрати съдържа допълнително 50 g прах Maxijul (Nutricia, Trowbridge, UK), хранителна добавка с глюкозен полимер. Ястието с високо съдържание на мазнини съдържа вместо това допълнителни 22 g двойна сметана на Sainsbury (Sainsbury). Съставът на макроелементите на двете хранения е показан в Допълнителна таблица 1. Съответно брашното с високо съдържание на въглехидрати съдържа 47 g въглехидрати повече от храненето с високо съдържание на мазнини, което за разлика от това съдържа 10 g повече мазнини. Ястията са проектирани да бъдат еднакво вкусни, но общото съдържание на калории е с 18% по-високо във въглехидратите, отколкото с високо съдържание на мазнини, а плътността на калориите също е по-висока за въглехидратното хранене (5.4 kJ/ml), отколкото за мазното брашно (4.3 kJ/ml).

Веднага след всяко сканиране субектите отбелязват на VAS чувството си за пълнота. VAS беше дълъг 100 mm и всеки отделен резултат по-късно беше измерен в mm. Котвата на VAS беше от „не пълен“ до „изключително пълен“. 33 Средните резултати за пълнота са нанесени по време за всяко хранене и площта под кривите (AUC), изчислена, както по-горе.

Магнитен резонанс

ЯМР се извършва с помощта на Philips Achieva 1,5T MRI скенер за цялото тяло (Philips, Best, Холандия). Доброволците бяха разположени легнали в скенера с коремна бобина с 4 елемента, поставена около корема. Във всяка времева точка се получава напречно балансирано ехо от турбо поле през стомаха за измерване на стомашни обеми. Това имаше 24 среза без празнина между тях, матрица 160 × 179, разделителна способност в равнината 1,56 × 1,56 mm 2, дебелина на среза 10 mm, ъгъл на обръщане 45 °, време за повторение 2,4 ms, време за ехо 1,19 ms. Изображенията са получени при задържане на дъха от издишване от 11 s, за да се минимизират артефактите на дихателните движения. Субектите прекарват легнали в магнита само по няколко минути във всяка точка от времето, а през останалото време са били инструктирани да седят тихо и изправени в салона на доброволците близо до стаята за скенер.

Анализ на данни и статистически методи

Измерванията на обема на ястието и на газа в стомаха се извършват ръчно чрез проследяване на интересуващи региони на всеки парче с помощта на софтуера Analyze6 (Biomedical Imaging Resource, Mayo Foundation, Rochester, MN, USA) и сумиране през резените до определят общия стомашен обем. След това осреднените набори от данни за обем спрямо времето бяха анализирани чрез изчисляване на времето за наполовина изпразване (T50%) след наскоро подобрено моделиране на изпразване на стомаха 34,35 чрез напасване на данните към уравнение (1)

където V0 е стомашният обем в момент 0 и f, k, tempt и G са подходящи параметри.

AUC също се изчислява с класически трапецовиден метод като цялостна интеграция през учебния ден.

Зависимостта на пълнотата от стомашните обеми се оценява на индивидуално ниво, като се използват абсолютните стойности и наклона на отчитане, R 2 и P-стойността на отделните линейни регресии. Въпреки това, клиничната значимост на усещането много често не е свързана с абсолютни стойности, които могат да бъдат много различни за отделните субекти, а по-точно с това доколко дадена промяна във физиологичния параметър е свързана с докладвана промяна в усещането. За тази цел промените от изходното ниво (Δ) в резултатите за пълнота бяха начертани спрямо средните промени от изходното ниво (Δ) в общите стомашни обеми в съответните точки на сканиране постпрандиално и до 180 минути, което беше точката, след която обемите на стомаха върнато на изходното ниво.

Представителен пример ЯМР изображения на стомаха на доброволец, направени в първия момент след хранене (а) с високо съдържание на въглехидрати и (б) яденето с високо съдържание на мазнини в два отделни случая. На изображенията на стомаха по-малко интензивната долна част принадлежи към фазата на частиците на храненето, докато по-ярката горна фаза принадлежи към течен слой. Черната част в горната част на стомаха е джоб с интра-стомашни газове.

Динамичната промяна в обема на стомаха във времето е показана на фигура 2. Както се очакваше, стомахът на гладно съдържаше малък обем стомашни секрети без разлика между двата учебни дни (P = 0,67). Стомашните обеми се увеличават след хранене до малко над 500 ml, без значителна разлика между храненията (P = 0,12) и след това намаляват обратно до изходното ниво в рамките на 3 часа. Изпразването на стомаха беше значително по-бавно за храненето с високо съдържание на въглехидрати, отколкото за храненето с високо съдържание на мазнини, както се посочва от времето до полупразни T50% (съответно 122 ± 10 минути срещу 99 ± 8 минути, P = 0,0327) и от AUC ( 83 195 ± 3718 срещу 70 711 ± 3182 ml min, съответно P = 0,0016). Стомашните обеми във времеви точки 90 и 135 минути са значително различни (Bonferroni коригиран).

Промени от изходните стойности (Δ) в пълнотата на VAS резултатите, нанесени спрямо средните промени в общите стомашни обеми в съответните точки на сканиране след хранене и до 180 минути (точката, след която стомашните обеми се връщат към изходното ниво). Плътните и пунктирани линии са съответно линейните регресионни линии, най-подходящи за високо въглехидратното хранене (R 2 = 0,97, P = 0,0026) и високомасленото хранене (R 2 = 0,99, P = 0,0002). Стойностите са средни ± s.m, n = 13.

Дискусия

Това неинвазивно ЯМР проучване показва важното взаимодействие между обема и състава на макроелементите на хранене върху стомашната двигателна и сензорна функция при здрави индивиди при физиологични условия.

В заключение показахме, че общият стомашен обем корелира положително и линейно с пълнотата след хранене и че поглъщането на храна с високо съдържание на мазнини увеличава това усещане в сравнение с храна с високо съдържание на въглехидрати. За съжаление, тези открития може да не помогнат за намаляване на краткосрочния прием на храна и да улеснят контрола на теглото, тъй като храните с високо съдържание на мазнини обикновено имат по-висока енергийна плътност от храни с високо съдържание на въглехидрати и така обемът, необходим за поемане на същия калориен товар, също ще бъде по-нисък. Освен това храните с високо съдържание на мазнини често са много вкусни. Тези въпроси подчертават сложното взаимодействие на хедоничната и физиологичната сигнализация, която води до (свръх) консумацията на храна. Нашите открития също могат да бъдат от клиничен интерес при пациенти, страдащи от постпрандиална диспепсия. Тук манипулирането на стомашната чувствителност чрез диетична намеса може да помогне за контролиране на храносмилателните усещания. Едно клинично и физиологично проучване е показало намаляване на рефлуксните усещания с 40% при пациенти на високо въглехидратно ниво в сравнение с еквикалорична диета с високо съдържание на мазнини, 45 и подобни ефекти могат да бъдат изведени от нашите открития при здрави доброволци и при функционална диспепсия. 25,26

Благодарности

Благодарни сме за подкрепата от Биомедицинското изследователско звено на Нотингам за храносмилателни заболявания и неговия екип от медицински сестри.

Бележки

Авторите не декларират конфликт на интереси.