Шарлот Ерлансон-Албертсон

Катедра по експериментална медицинска наука, звено за контрол на апетита, Био-медицински център (BMC), B11, Lund University, Sölvegatan 19, SE 221 84 Lund, Швеция

Per-Åke Albertsson

Катедра по биохимия и структурна биология, Химически център, Университет Лунд, SE 221 00 Лунд, Швеция

Резюме

Текущите изследвания имат за цел да отговорят на въпроса кой сигнал за ситост е най-мощен или коя комбинация от сигнали за ситост е най-мощната за спиране на храненето. Също така има за цел да се намерят определени хранителни продукти или хранителни добавки, които биха могли да се използват за специално намаляване на приема на храна терапевтично. Терапевтичните опити за нормализиране на телесното тегло и гликемията само с отделни агенти обикновено са разочароващи. Успехът на бариатричната хирургия илюстрира обосновката на използването на няколко хормона за лечение на затлъстяване и диабет тип 2. Установихме, че някои компоненти от зелените листа, тилакоидите, когато се приемат през устата, имат подобна обосновка при предизвикване на отделянето на няколко чревни хормони едновременно. По този начин се насърчава ситостта и потиска гладът, което води до загуба на телесно тегло и телесни мазнини. Механизмът е намалена скорост на чревна липидна хидролиза, позволяваща на липолитичните продукти да достигнат до дисталното черво и да освободят хормони за ситост. Тилакоидите също регулират усвояването на глюкоза в червата и влияят върху състава на микробиотата в червата в пребиотична посока. Използването на тилакоиди е нова стратегия за лечение и профилактика на затлъстяването.

Въведение

Епидемията от затлъстяване се разпространява бързо по целия свят. Произходът на епидемията от затлъстяване явно зависи от няколко параметъра. Един такъв е увеличената консумация на енергийна и бедна на хранителни вещества храна, съдържаща високи нива на мазнини и захароза [1].

Контролът на апетита се осъществява чрез две системи, хомеостатичната регулация и хедоничната регулация [2]. Хомеостатичната регулация включва контрол на енергийния прием, а хедоничната регулация на сензорното удоволствие при хранене. Загубата на ефективен контрол на апетита може да се дължи или на нарушение в хомеостатичния път и/или на неподходяща сенсибилизация на хедоничния път.

Очевидно има взаимодействие между хомеостатичната и хедоничната системи [3]. Заедно те ще модулират глада и ситостта, но също така и избора и харесването на определени хранителни продукти. За да се постигне контрол на апетита и да може да се повлияе регулирането на телесното тегло, е важно да се разгледат процесите, отговорни за енергийната хомеостаза и процесите, свързани с хедониката на храненето [4]. Един важен фактор, допринасящ за контрола на апетита, е бактериалната флора в червата.

Открихме, че тилакоидите, фотосинтетичните мембрани на зелените листа, потискат глада и насърчават ситостта. Това се случва чрез модулация на стомашно-чревни апетитни пептиди и модулация на чревната микрофлора. При дългосрочни проучвания тилакоидите предизвикват загуба на тегло заедно с намаляване на липидите в кръвта и кръвната глюкоза. Субектите, получаващи тилакоиди, също имат намален вкус към мазнини и сладко. Следователно тилакоидите, когато се добавят към храната, могат да бъдат полезни за постигане на загуба на тегло и подобряване на здравето.

Тилакоиди - свойства и състав

зелени

Растителната клетка се състои от хлоропласти, където се извършва фотосинтезата. Клетката е заобиколена от клетъчна стена, устойчива на храносмилането от хората. Вакуола с вода заема 80% от обема на клетката. Тилакоидите са мембрани, изграждащи фотосинтетичния апарат в хлоропласта. Тилакоидите се състоят от галактолипиди, протеини, пигменти, витамини и антиоксиданти

Ефекти на тилакоидите

Ефект върху липазната/колипазната активност

Първото ни откритие за ефекта на тилакоидите беше мощно инхибиране на панкреатичната липаза/колипаза, катализирана хидролиза на мазнини (фиг. 2) [18]. Панкреатичната липаза със своя протеинов кофактор колипаза е основният ензим, отговорен за хидролизата на хранителните мазнини в червата [21]. Липсата на липаза или колипаза причинява нарушено храносмилане на мазнини и стеаторея [22]. Идеята, че намалената скорост на усвояване на мазнини ще повлияе на апетита, беше ясна от нокаутиращите колипаза мишки, които в своята хетерозиготна форма имат по-бавен растеж [23]. Тази идея беше допълнително популяризирана от откриването на съединение, което инхибира панкреатичната липаза/колипаза и в същото време намалява приема на храна при плъхове след перорално приложение [24].

Тилакоиди и храносмилане. Тилакоидите инхибират липазната/колипазната активност по дозозависим начин [18]. Инхибирането се дължи на свързването на тилакоидите с границата на триглицеридите, като по този начин покрива субстрата, който трябва да се хидролизира [18, 19]. Тилакоидите също свързват комплекса на панкреаса липаза/колипаза [20]. По този начин хидролизата на маслената капчица протича по-бавно. Чревните ензими постепенно разграждат тилакоидите, което позволява храносмилането да бъде завършено. Следователно няма стеаторея

Откриването на тилакоидите като инхибитори на липаза/колипаза се основава на идеята, че галактолипидите са мощни инхибитори на липаза/колипаза и че тилакоидите са богат източник на галактолипиди. Доказано е, че панкреатичната липаза и колипаза адсорбират галактолипиди в монослоеве [25], забавяйки липолизата, което може да е важно за насърчаване на ситостта [26]. С настоящите ни познания има няколко компонента в тилакоидите, които са важни за наблюдаваното потискане на апетита, не само галактолипидите. Тези компоненти са протеините, т.е.лекосъбиращите комплекси и антиоксидантите. Цялата сложна макромолекулна структура на тилакоидите е необходима за оптимален ефект върху потискането на апетита. Тилакоидите показват дозозависимо инхибиране на активността на панкреаса липаза/колипаза in vitro. За наша изненада извличането на липидите от тилакоидите, като безлипидният тилакоиден продукт все още имаше способността да инхибира панкреатичната липаза/колипаза. Така по-скоро хидрофобните протеини в тилакоидите са отговорни за наблюдаваното инхибиране [18].

Установено е, че голям брой различни полифеноли, извлечени от растения, гъбички, водорасли, вино, зелен чай и кафе, инхибират панкреатичната липаза при тестване in vitro [35]. Няколко проучвания показват ефекти срещу затлъстяването при опити с животни, като механизъм на действие е повишена симпатикова активност, увеличен разход на енергия и повишено окисление на мазнините [36], както и намалена абсорбция на хранителни вещества [37]. Необходими са повече проучвания за документиране на апетита и потискане на телесното тегло, когато се прилага на хора.

Диетичните фибри могат да насърчават ситостта. Бетаглюканът от ечемик, когато се добавя към бял ориз, насърчава ситостта [38] и води до потиснат прием на храна. Фибрите също могат да свързват хранителните мазнини, които след това се отделят с фекалиите. Друг начин за премахване на мазнините е чрез добавяне на калциеви йони. Установено е, че диета с високо съдържание на калций отделя 10 g мазнини дневно в сравнение с диета с ниско съдържание на калций, което води до отделянето на 5 g мазнини [39]. Механизмът е свързване на калция с мастни киселини, които се утаяват и екскретират през фекалиите. Калцият също утаява жлъчна сол, необходима за поемането на мастни киселини в червата.

Съществуват различни начини за увеличаване на отделянето на мазнини с фекалиите, нито един от тези механизми не задържа тилакоидите. Тилакоидите действат, като временно инхибират панкреатичната липаза/колипаза по време на храносмилането. Забавянето на храносмилането на мазнини кара липидите да достигнат до дисталния край на червата, където се абсорбират. Общият важен механизъм е, че храносмилането е „принудено” да достигне до дисталните части на червата. По този начин хормоните на ситост могат да бъдат ефективно освободени. Механизмът за инхибиране на панкреатичната липаза/колипаза е свързване на тилакоиди с липидната повърхност, покриваща триглицеридния субстрат, който трябва да бъде хидролизиран (Фиг. 2) [18]. Друг механизъм е свързването на панкреатичната липаза/колипаза с тилакоидите. Само малък процент от панкреатичната липаза/колипаза обаче е свързан с тилакоидите, което предполага, че инхибирането на активността на липаза/колипаза се дължи на покриването на триглицеридната повърхност от тилакоидите. Тилакоидите имат емулгиращи свойства, което означава, че те се привличат към липидните повърхности, образувайки стабилни емулсии на мазнини. За да бъдат активни като супресори на апетита, важно е тилакоидите да се разтварят в липидна формула, което ги прави оптимално разпространени, за да образуват еднослоен слой около липидните частици и върху повърхностите.

Насърчаване на ситост и потискане на глада

Прилагането на тилакоиди инхибира храненето и насърчава ситостта, както е показано при плъхове [18, 40], мишки [32] и хора [31, 33, 41, 42]. Хроничното приложение на тилакоиди ефективно намалява телесното тегло и подобрява метаболизма на глюкозата/липидите при лица с наднормено тегло, което предполага, че тилакоидите предлагат ефективна терапевтична възможност за пациенти с наднормено тегло. При проучвания върху животни тилакоидите се смесват с храна, а при изследванията върху хора тилакоидите се смесват с хранителни съставки като част от пълноценното хранене или се сервират като сок преди хранене. Тилакоидите са ефективни в потискането на приема на храна, независимо от състава на диетата, т.е. диета с високо съдържание на мазнини [18, 31] или богата на въглехидрати [33, 40–42]. Потискането на приема на храна е пряк ефект при човека, наблюдаван в рамките на едно и също хранене [33, 42].

При хората се сервира храна с високо съдържание на мазнини с нарастващи концентрации на тилакоиди, от 5 до 50 g [31]. Тилакоидите се смесват с рапично масло (26 g) и ядки от кашу (25 g), вар, сол и босилек и се ядат като сос песто върху хляб с домати. Процентът мазнини е 65 енергийни%, въглехидрати 25 E% и протеини 10 E%. С такова хранене CCK се освобождава по дозозависим начин, значително различен от контрола в момент от време 4 h и 6 h след началото на храненето. Контролното хранене е осигурило оптимално освобождаване на CCK в момент от време 30 минути след началото на храненето, докато при тилакоидите е имало ранно освобождаване на CCK в момент от време 30 минути и нов пик след 4 часа (Фиг. 3).

Освобождаването на CCK след хранене със и без тилакоиди при хора. При тилакоидите имаше късно освобождаване на CCK в допълнение към ранното освобождаване. В контрола имаше само предсрочно освобождаване на CCK. По този начин тилакоидите индуцират освобождаването на хормона на ситост CCK за по-дълъг период, което е важно за предотвратяване на междинни закуски [31]

Времевият курс предполага, че стимулът за освобождаване на CCK продължава до 6 часа. Тъй като храненето е било с високо съдържание на мазнини, може да се заключи, че хранителните мастни киселини причиняват освобождаването на CCK и че мастните киселини се образуват по-дълго в сравнение с контрола. По този начин тилакоидите забавят усвояването на хранителните мазнини при човека по начин, който насърчава освобождаването на CCK за по-дълъг период от време. Допълнително доказателство за забавено храносмилане е късното появяване на мастни киселини в кръвта в сравнение с контрола [31]. По време на тези проучвания лептинът е бил значително повишен в сравнение с контрола в момент от време 6 h [31]. Тъй като делипидираните тилакоиди инхибират липазата толкова ефективно, колкото нормалните тилакоиди [18], беше от интерес да се проучи потенциалният им ефект, потискащ апетита. Освобождаването на CCK е подобно на това при нормалните тилакоиди; обаче нямаше освобождаване на лептин [31]. Делипидираните тилакоиди, без пигменти и мембранни липиди, следователно не са толкова ефективни за регулиране на апетита, колкото нелекуваните тилакоиди.

Тъй като тилакоидите предизвикват ситост при богати на мазнини ястия, очевиден въпрос беше дали тилакоидите действат и като супресор на апетита в богатите на въглехидрати ястия. На жените с наднормено тегло се сервира богата на въглехидрати закуска със и без тилакоиди [33]. Ястието се състоеше от мюсли, бял хляб, масло, сирене, шунка, сладко от черен ток, кисело мляко, портокалов сок и банан, заедно с кафе и беше последвано в продължение на 4 часа. Храната се състоеше от 71 Е% въглехидрати, 11 Е% мазнини и 18 Е% протеин по енергия. Тилакоидите се смесват в сладкото и се ядат с кисело мляко и мюсли. Изследването е имало кросоувър дизайн. Жените с наднормено тегло изпитват потиснат глад и мотивация за ядене след консумация на обогатена с тилакоиди закуска в сравнение с контролната закуска [33]. Потискането на апетита стана очевидно след 2 часа от началото на закуската. Регистрирано е значително повишаване на нивата на CCK от 3 часа и нататък в сравнение с контрола. Проучването заключава, че тилакоидите са в състояние да дадат късно засищане и потискат мотивацията на глада, дори и с високо въглехидратно хранене [33]. Важно е да се отбележи, че гладът се потиска и засищането се насърчава от тилакоидите още 2 часа след началото на храненето, измерено в стандартна закуска на основата на въглехидрати [42].

Обяснението за засищане след хранене дори с високо въглехидратно, нискомаслено хранене предполага, че други механизми за потискащ апетита ефект на тилакоидите, несвързани с намалена скорост на храносмилане, могат да бъдат от значение. Един такъв механизъм може да бъде ефектът на тилакоидите върху хомеостазата на глюкозата и секрецията на инсулин. Обогатената с тилакоиди закуска демонстрира двуфазен отговор на нивата на глюкоза в кръвта, докато контролната закуска демонстрира еднократно покачване на глюкозата, последвано от хипогликемия след хранене [33]. Хипогликемията в контролната закуска корелира с повишен глад. Известно е, че хипогликемията стимулира глада, докато повишаването на кръвната глюкоза причинява ситост [43].

Друго обяснение за повишената ситост от тилакоидите може да бъде освобождаването на CCK и GLP-1. Предполага се, че освобождаването на CCK се случва само след хранене, богато на мазнини и протеини. Установено е дори, че богато на въглехидрати хранене повишава нивата на CCK [44]. Освобождаването на GLP-1 е значително стимулирано от тилакоидите по време на консумация на закуска при жени с наднормено тегло (фиг. 4) [41]. GLP-1 е хормон на ситостта, произведен от чревни клетки в отговор на въглехидрати и мазнини. По-специално мастните киселини са мощни освободители на GLP-1. GLP-1 е хормон, който се разработва като лекарство против затлъстяване. В нашите ръце тилакоидите предизвикаха ендогенното освобождаване на GLP-1, което е по-лесен и по-физиологичен начин за повишаване на нивата на GLP-1 за постигане на ситост и енергиен баланс.

Потиснато желание за сладко и освобождаване на GLP-1 (глюкагоноподобен пептид 1) със и без консумацията на тилакоиди. На жените с наднормено тегло се сервира закуска в нулева точка с или без 5 g тилакоиди и обяд в момент 360 минути. Желанието за сладко е измерено чрез VAS, както и GLP-1 чрез вземане на кръв. Субектите, получаващи тилакоиди, са имали значително потиснато желание за сладко и повишено освобождаване на GLP-1 дори след 90 дни загуба на телесно тегло в сравнение с контрола [41]

Потискане на сигнала за глад грелин от тилакоиди се наблюдава след високата доза тилакоид в едно хранене, състоящо се от 60% мазнини и където тилакоидите се добавят в сос песто [31]. Грелин е бил потиснат по същия начин при прасета, получаващи чисти въглехидрати от тилакоидите, в сравнение с контрола [45]. Ефектът на тилакоидите върху регулирането на апетита и хормоните за регулиране на апетита се проявява по този начин както с богати на въглехидрати, така и с мазнини ястия.

Потискане на хедонския глад

Хедонският глад се характеризира с 1) мислене за храна, въпреки че току-що сте яли, 2) неконтролирано желание да ядете силно вкусна храна, съдържаща захар, сол или мазнини и 3) преяждане. Субектите с наднормено тегло имат повишен вкус на вкусна храна, по-специално на захар [46] и мазнини [47]. Следователно е от голямо значение да се намерят стратегии, които могат да насърчат контрола на хедоничния глад.

Загуба на телесно тегло и телесни мазнини

Механизмът на действие на тилакоидите при регулиране на апетита. Когато се консумират тилакоиди, те ще забавят храносмилането и ще освободят чревните хормони холецистокинин (CCK) и глюкагон-подобен пептид-1 (GLP-1). Тези хормони насърчават ситостта и потискат глада, по-специално хедоничния глад, т.е. желанието за сладко и мазнини. Тилакоидите също променят бактериите в червата по пребиотичен начин, увеличавайки щамовете Lactobacillus reuteri. С тези ефекти тилакоидите са важни за профилактика на затлъстяването и диабета

Конфликт на интереси

Авторите са едновременно научни съветници на Greenleaf Medical AB и акционери на Thylabisco AB.