Резюме

Заден план

Нехранителните подсладители (NNS), особено под формата на диетична сода, са свързани с метаболитни нарушения (напр. Затлъстяване и диабет) в епидемиологични проучвания. Ние имахме за цел да тестваме остри метаболитни ефекти на NNS изолирано (вода или селцер) и в газирани напитки.

Методи

Проведохме кръстосано проучване от четири периода в Националния институт по здравеопазване Клиничен център (Bethesda, Мериленд). Тридесет здрави възрастни консумират 355 ml вода с 0 mg, 68 mg, 170 mg и 250 mg сукралоза, а 31 индивида консумират 355 ml без кофеин Diet Rite Cola ™, Diet Mountain Dew ™ (18 mg сукралоза, 18 mg ацесулфам-калий, 57 mg аспартам) и вода за сол с NNS (68 mg сукралоза и 41 mg ацесулфам-калий, еквивалентни на Diet Rite Cola ™) в рандомизиран ред, преди орални тестове за толерантност към глюкоза. Кръвни проби се събират последователно в продължение на 130 минути. Мерките включват GLP-1, GIP, глюкоза, инсулин, С-пептид, абсорбция на глюкоза, изпразване на стомаха и субективни оценки на глада и ситостта.

Резултати

Диетични газирани напитки с добавен активен GLP-1 (Diet Rite Cola ™ срещу вода от селцер, AUC, стр = 0,039; Diet Mountain Dew ™ срещу селцер вода, AUC, стр = 0,07), но изпразването на стомаха и засищането не са засегнати. Концентрациите на инсулин бяха номинално по-високи при всички състояния на ННС, без да се променя гликемията. Сукралозата сама (при която и да е концентрация) не повлиява метаболитните резултати.

Заключения

Диетичните газирани напитки, но не и NNS във вода, увеличават отговорите на GLP-1 към пероралната глюкоза. Дали тенденциите към по-високи концентрации на инсулин след ННС са от клинично значение, предстои да се определи. Нашите открития подчертават необходимостта от тестване на метаболитните ефекти на NNS след хронична консумация.

Пробна регистрация

Данните за този ръкопис са събрани от клинично изпитване # NCT01200940.

Заден план

Няколко големи епидемиологични проучвания предполагат неблагоприятни метаболитни ефекти, резултат от консумацията на нехранителни подсладители (NNS), изненадващо подобни на приема на захар. Те включват наддаване на тегло [1], централно затлъстяване [2], метаболитен синдром [3] и сърдечно-съдови заболявания [4]. В две скорошни проучвания консумацията на редовни и диетични безалкохолни напитки е свързана с подобно повишен риск от развитие на диабет тип 2 [5, 6] и безалкохолна мастна чернодробна болест [7], въпреки че асоциациите вече не са значителни сред потребителите на диетични напитки след корекция за телесно тегло. Това откритие предполага, че затлъстяването е връзката между ННС и метаболитно заболяване. За разлика от епидемиологичните находки, рандомизираните контролирани проучвания с NNS показват неутрални ефекти или дори възможни ползи за управление на теглото след консумация на NNS [8, 9]. Това може да е особено вярно, когато захарта се замени с NNS [10]. Наскоро беше публикуван отличен преглед на съществуващите противоречия [11].

Докато обратната причинно-следствена връзка вероятно допринася за наблюдаваната епидемиологична връзка между употребата на NNS и теглото [12], алтернативните обяснения включват поведенчески и когнитивни механизми като по-голям енергиен прием след „спестени“ калории поради избора на NNS [12] и нарушаване на предсказуемата връзка между възприемането на сладък вкус и приема на калории [13]. Освен това е доказано, че NNS предизвиква по-малко централно възнаграждение в сравнение с калоричните захари [14], което може да доведе до продължително търсене на вкусна храна. Напоследък се съобщава за промени в чревния микробиом след излагане на ННС [15, 16], насърчавайки по-голяма енергийна реколта [17]. Въз основа на in vitro проучвания също се предполага, че NNS може да регулира нагоре адипогенезата [18]. Важно е да се отбележи, че предизвиканите от NNS микробиомни промени са докладвани само в едно малко човешко проучване и промените в мастната тъкан все още не са репликирани при хора.

Методи

Бяха записани шестдесет и един здрави възрастни (30 участници в рамо 1 на проучване и 31 участници в рамо 2). Всички субекти предоставиха писмено информирано съгласие. Протоколът е одобрен от Институционалния съвет за преглед на Националния институт по диабет и храносмилателни и бъбречни заболявания (NIDDK) (NCT # 01200940, Метаболитни ефекти на нехранителни подсладители). Критериите за включване бяха възраст между 18 и 45 години и няма известни активни медицински състояния. Критериите за изключване включват диабет, бременност, кърмене и активна употреба на лекарства, различни от орални контрацептиви.

Участниците в проучването пристигнаха в Клиничния център на NIH около 8 часа сутринта след десетчасово гладуване. Те са инструктирани да избягват храни и напитки, съдържащи NNS, ацетаминофен и алкохол, в продължение на два дни преди всяко посещение и да поддържат подобно ниво на диета и физическа активност. Регистрираха се диета и физическа активност през 24 часа преди всяко проучвателно посещение. Обичайният прием на NNS се оценява с въпросник и хората се категоризират въз основа на честотата на употребата на NNS (независимо дали в храни или напитки): поне веднъж дневно, по-малко от ежедневно, но поне веднъж месечно или никога. И в двете проучвани групи посещенията бяха насрочени на четири отделни дни, с интервал приблизително една седмица, за да се избегнат ефектите на пренасяне от предишното посещение и да се избегнат значителни промени в телесното тегло или метаболитните параметри.

Рандомизацията на блокове (размер на блока 24) въз основа на таблица с произволни числа се използва за присвояване на всеки субект на четирите условия на тестовата напитка. В рамо 1 на изследването пациентите са рандомизирани да консумират 355 ml вода, смесена с доза сукралоза от 0 mg (контрол на обикновена вода), 68 mg, 170 mg или 250 mg преди тест за орален глюкозен толеранс (OGTT). В изследваното рамо 2 субектите са рандомизирани да консумират 355 ml (стандартна кутия от 12 унции) вода за селт (контрол), 355 ml без кофеин Diet Rite Cola ™, подсладени с 68 mg сукралоза и 41 mg ацесулфам-калий, 355 ml без кофеин Diet Mountain Dew ™, подсладен с 18 mg сукралоза, 18 mg ацесулфам-калий и 57 mg аспартам, или 68 mg сукралоза и 41 mg ацесулфам-калий в 355 ml вода от селцера преди OGTT. Процедурите за изследване са обобщени на фиг. 1. Съставът на диетичните газирани напитки е представен в допълнителен файл 1: Таблица S1.

реакции

След скринингово посещение субектите бяха рандомизирани да консумират или 355 ml вода, смесена с доза сукралоза от 0 mg (контрол на обикновена вода), 68 mg, 170 mg или 250 mg (рамо на изследването 1) или 355 ml вода Sellt (контрол), 355 ml без кофеин Diet Rite Cola ™, подсладени с 68 mg сукралоза и 41 mg ацесулфам-калий, 355 ml без кофеин Diet Mountain Dew ™, подсладени с 18 mg сукралоза, 18 mg ацесулфам-калий и 57 mg аспартам или 68 mg сукралоза и 41 mg ацесулфам-калий в 355 ml селцер вода (изследвано рамо 2) преди OGTT

Изходни кръвни проби бяха взети на -10 минути, след което субектите консумираха назначената тестова напитка за 2-3 минути. По време на 0 минути се получава втора кръвна проба, след което субектите поглъщат стандартен перорален глюкозен товар (75 g глюкоза), смесен с 1450 mg ацетаминофен и 7,5 g 3-О-метилглюкоза. Взети са кръвни проби на 10, 20, 30, 60, 90 и 120 минути след консумация на глюкозния товар. Въпросниците за насищане бяха приложени на изходно ниво, непосредствено след консумацията на натоварването с глюкоза и след 30, 60, 90 и 120 минути.

Данните от проучването бяха събрани и управлявани с помощта на REDCap (Research Electronic Data Capture), хостван в университета Вандербилт.

Мерки

Статистически анализ

Първичната крайна точка в изследваното рамо 1 е разликата в стимулираната от глюкоза активна GLP-1 зона под кривата (AUC) след поглъщане на 68 mg сукралоза и стимулирана от глюкоза активна секреция на GLP-1 след неподсладената вода контрол. В изследваното рамо 2 нашият основен резултат беше разликата между стимулираната от глюкоза активна AUC на GLP-1 след поглъщане на Diet Rite Cola ™ и стимулираната от глюкоза активна GLP след контрола на неподсладената вода със селцер. Размерите на пробите се определят въз основа на нашето предишно проучване [25], където поглъщането на Diet Rite Cola ™ увеличава стимулирания от глюкоза отговор на GLP-1 в сравнение с неподсладения контрол на водата със селцер. Разликата в стимулираната от глюкоза секреция на инсулин след поглъщане на Diet Rite Cola ™ в сравнение с поглъщането на вода от селцер е оценена като вторичен резултат.

Описателната статистика беше изчислена за всеки интерес от резултата по време на всяко от четирите тестови посещения в двете проучвания. Инкрементната AUC се изчислява, използвайки трапецовидния метод. Пикът се изчислява като максимална стойност за всяка интересуваща променлива в рамките на 120-минутния курс и се появява в различни времеви точки (например на 20 минути или 30 минути) за различни индивиди. По този начин, пиковите стойности, представени в таблици 2 и 3, се различават леко от тези, изобразени в кривите на реакция, представени на фиг. 2 и фиг. 3. Разликите между средния пик и AUC в четирите условия бяха първо оценени с помощта на многократни мерки ANOVA и post-hoc тестовете на Dunnett са използвани за двойни сравнения, където ANOVA с повтарящи се мерки показва тенденция за разлика между групите. Стойностите на AUC, които обикновено не са били разпределени, са били трансформирани преди анализи. Не са направени корекции, за да се отчетат множество сравнения. Използвано е линейно смесено моделиране за отчитане на фиксирани и случайни ефекти, като се има предвид едно и също обект на кросоувър дизайн на изследването.

Серийни данни от OGTT. Активен глюкагон-подобен пептид 1 (GLP-1) (а) и стомашен инхибиторен пептид (GIP) (б) са показани след поглъщане или на Diet Rite Cola ™ (с пунктирана линия), Diet Mountain Dew ™ (с пунктирана линия), 68 mg сукралоза и 41 mg ацесулфам-калий във вода за селцери (с пунктирана и пунктирана линия) или вода за селце ( с плътна линия) 10 минути преди 75 g перорално зареждане с глюкоза. Активният GLP-1 беше увеличен и при трите условия на NNS спрямо състоянието на водата на селцера. Всички данни са изразени като средна стойност ± стандартна грешка

Серийни данни от OGTT. Глюкоза (а), инсулин (б) и С-пептид (° С) са показани след поглъщане на Diet Rite Cola ™ (с пунктирана линия), Diet Mountain Dew ™ (с пунктирана линия), 68 mg сукралоза и 41 mg ацесулфам-калий (с пунктирана и пунктирана линия) или вода за селтер (с плътна линия) . AUC на инсулина са били с 22 до 25% по-високи след трите състояния на NNS спрямо водата на Selzer (не е статистически значима). Всички данни са изразени като средна стойност ± стандартна грешка

Резултати

Характеристиките на участниците в изследването на изходно ниво са показани в Таблица 1. Участниците в проучването са сходни по възраст и пол, но по-етнически и расово разнообразни в рамото на проучването 2. Общото потребление на NNS е ниско и в двете рамена спрямо общата популация [29]. малко по-висока консумация в изследваното рамо 2. Средният ИТМ е сходен (съответно 25,8 ± 4,2 kg/m 2 и 26,3 ± 7,5 kg/m 2), но изходният инсулин, C-пептид и HOMA са по-високи в проучваното рамо 2.

Не са наблюдавани статистически значими разлики в активен GLP-1, GIP, глюкоза, инсулин или С-пептид, когато сукралоза (в различни дози, смесени във вода) е била прилагана преди OGTTs в рамото на изследването 1 (Таблица 2). За разлика от тях, активният AUC на GLP-1 е по-висок след Diet Rite Cola ™ (стр = 0,04) и има тенденция да бъде по-висока след Diet Mountain Dew ™ (стр = 0,07) (Фиг. 2, Таблица 3), но не след предварителното натоварване, съдържащо сукралоза и ацесулфам-калий, смесени във вода за селцер. Резултатите от GIP след Diet Rite Cola ™ показват подобна тенденция, но не достигат статистическа значимост (пик стр = 0,07). Концентрациите на глюкоза не се различават между четирите състояния (фиг. 3, таблица 3). И пиковата AUC на инсулина, и AUC на инсулина са били с 17 до 25% по-високи след Diet Rite Cola ™, Diet Mountain Dew ™ и сукралоза и ацесулфам-калий при предварителни обработки със вода със селцер, но не са достигнали статистическа значимост. AUC и пиковете за активен GLP-1, GIP, глюкоза, инсулин и C-пептид след Diet Rite Cola ™, Diet Mountain Dew ™, сукралоза и ацесулфам-калий в вода за селцери и предварителна обработка на вода за селцер са показани в Таблица 3.

Степента на изпразване на стомаха и абсорбция на глюкоза в червата не се различават след Diet Rite Cola ™ (Допълнителен файл 2: Фигура S1) в сравнение с водата на Selzer и субективните оценки на глада и ситостта са сходни при всички условия на теста (данните не са показани). Абсорбцията на глюкоза в червата, скоростта на изпразване на стомаха и субективните оценки на глада и ситостта също са сходни след всичките четири условия на лечение с сукралоза (данните не са показани).

Дискусия

Нашите резултати показват, че еднократното излагане на напитка, съдържаща сукралоза, ацесулфам-калий и други съставки преди перорално натоварване с глюкоза, не предизвиква изразени метаболитни ефекти. Въпреки това, секрецията на GLP-1 се засилва след Diet Rite Cola ™ и се наблюдава статистически незначително, но потенциално биологично важно повишаване на инсулина.

Тези резултати са в съответствие с предишните ни открития, че Diet Rite Cola ™ е подсладен със сукралоза и ацесулфам-калиев усилен секрет на GLP-1 при здрави младежи, както и при млади индивиди с диабет тип 1 [26]. В настоящото проучване ние забелязахме, че нито сукралозата самостоятелно, нито комбинацията от сукралоза с аце-К увеличават отговора на инкретина. Вместо това само поглъщането на диетична сода води до по-високи концентрации на GLP-1. Това предполага, че за стимулиране на GLP-1 са необходими или вкусът, свързан с диетичната сода, или ефектът на други съставки (Допълнителен файл 1: Таблица S1). Не изследвахме дали ацесулфам-калий изолирано предизвиква тези метаболитни реакции. Този подсладител се различава от сукралозата и аспартама по това, че активира рецепторите на горчив вкус при по-ниски концентрации [30]. Освен това добавянето на аспартам в Diet Mountain Dew ™ не променя наблюдаваните резултати.

Проучванията при животни показват, че NNS повишава регулаторите на глюкозните транспортери (GLUT2, SGLT1). Въпреки това, не открихме промяна в усвояването на глюкоза при измерване на 3-OMG, който беше добавен към пероралния глюкозен товар като проследяващ. Това може да се дължи на прилагания голям глюкозен товар от 75 g, който може да е „претоварил“ системата, тъй като цялата приета глюкоза в крайна сметка се абсорбира. Също така не наблюдавахме забавено изпразване на стомаха, известен ефект след повишената секреция на GLP-1. Това обаче не е съвсем изненадващо, тъй като повишението на GLP-1, наблюдавано в нашето проучване (20% увеличение), е значително по-ниско от това, което обикновено се наблюдава след фармакологично повишаване на GLP-1 чрез DPP4 инхибитори (100% увеличение) [31].

Въпреки липсата на статистическа значимост, трябва да се отбележи, че всички състояния с NNS, дадени в комбинация, водят до незначително по-високи AUC на инсулина (22-25%). Pepino et al. [21] наблюдава подобни резултати само с сукралоза и е възможно нейните предимно затлъстели жени участници в изследването да обяснят тази разлика. Интересното е, че нашите участници в изследваното рамо 2 са имали по-висока изходна секреция на инсулин и следователно може да са били по-податливи на метаболитни промени след излагане на NNS. Дали секрецията на инсулин, наблюдавана в настоящото проучване и от Pepino et al. [21] е стимулиран директно от рецепторите за сладък вкус на бета клетки, както е показано in vitro [19] или по друг механизъм остава изцяло спекулативен. Ако обаче нашите резултати се поддържат с хронично поглъщане на NNS, тогава незначителни промени в нивата на инсулин могат да допринесат за евентуално покачване на теглото, тъй като инсулинът е анаболен хормон, известен с това, че насърчава приема на храна и съхранението на мазнини.

Както се споменава по-горе, значителни разлики в участниците в изследването и методите могат да обяснят променливите констатации, съобщени в литературата. Възрастта, затлъстяването, историята на теглото и предишния опит със сладък вкус влияят върху възприемането на сладкия вкус [32–34] и хормоналните реакции. Дозата, обемът, съставът, начинът на приложение и времето на NNS също варират в зависимост от проучванията. Освен това приемът на храна и физическата активност могат да повлияят на резултатите от OGTT и обикновено не са стандартизирани в остри проучвания. Полиморфизмите в гените на рецепторите за сладък вкус също могат да обяснят клинично значимите индивидуални разлики [35].

Нашето проучване не е предназначено да разгледа ролята на карбонизацията. Също така не стандартизирахме храненето и физическата активност преди всяко посещение и включихме лица с редица обичайни консумации на NNS. И накрая, ние не се приспособихме за множество сравнения в статистическия анализ и нашето проучване не беше способно да открие промени в инсулина. Присъщо ограничение на нашето проучване е и неспособността да се предвидят последиците от продължителната консумация на NNS.

Силните страни на нашето проучване включват тестване на NNS в различни дози, както изолирано, така и в комбинация с други съставки в диетичната сода. Това ни позволи да разграничим потенциалните ефекти поради вкуса и състава на съставките на диетичната сода и тези, дължащи се на NNS. Използването на кросоувър дизайн позволява контрол на вътрешно-индивидуалните различия.

Заключения

Настоящото проучване показва, че поглъщането на диетични газирани напитки, съдържащи сукралоза и ацесулфам-калий, води до слабо повишаване на стимулираното от глюкоза освобождаване на GLP-1. Докато NNS само увеличава GLP-1 в контекста на диетичната сода, сукралозата и ацесулфам-калият последователно увеличават нивата на инсулин, дори когато се прилагат изолирано (seltzer), въпреки че ефектът не е статистически значим. Нашите открития потвърждават необходимостта от проспективни, добре контролирани проучвания с продължителна експозиция, за да се определи ролята на диетичната сода и NNS в метаболитното здраве и да се направи разлика между независимите ефекти на NNS и тези, които може да се дължат на други съставки в диетичната сода и/или синергизъм между подсладители и други съставки.