Резюме

Въведение

Обосновката за използване на диети с ограничено въглехидрати (CRD) в експериментална обстановка е, че диетичните въглехидрати са основният стимул на оста глюкоза-инсулин, което от своя страна има дълбоки ефекти върху няколко метаболитни процеса. Преминаването от анаболно състояние води до увеличаване на окисляването на мазнините, като по този начин променя метаболизма на липопротеините и кардио-метаболитния профил [1]. Диетите с ниско съдържание на въглехидрати постоянно намаляват плазмения триацилглицерол на гладно и след хранене (TAG), повишават HDL-холестерола (HDL-C), понижават плазмения инсулин и подобряват инсулиновата чувствителност [2]. Докато отговорите за LDL-холестерол (LDL-C) са по-променливи, има последователно преминаване от малки към по-големи частици [3]. Доказано е, че тези отговори на ограничаването на въглехидратите се наблюдават при изокалорични експерименти [4–6], което показва, че ефектите не се дължат единствено на загуба на тегло.

ограничен

В нашето предишно проучване на мъже и жени с наднормено тегло, консумиращи хипокалорична CRD, един от най-поразителните отговори беше значително по-голямо намаляване на плазмените нива на SFA в отговор на CRD в сравнение с диета с ниско съдържание на мазнини, въпреки трикратно по-голямото присъствие на диетични SFA в диетата с намалено съдържание на въглехидрати [7]. Контролът на липидния метаболизъм, по-специално наличността на SFA, представлява актуален интерес поради скорошен мета-анализ, показващ, че SFA в храната не е рисков фактор за сърдечно-съдови заболявания [8] и индикацията, че по-специално заместването с въглехидрати може да увеличи риска [ 9]. Степента, до която плазменият SFA отразява консумацията на наситени мазнини с храната, не е ясна и се влияе значително от наличието на въглехидрати [3, 7]. Cassady et al. [10], например, установи, че палмитиновата и стеариновата киселини в плазмата не зависят от съдържанието на наситени мазнини в две различни CRD. Две други проучвания съобщават за по-ниски плазмени нива на SFA в отговор на диети, които съдържат два до три пъти по-голям прием на SFA, но са с по-ниско съдържание на въглехидрати от стандартния прием [11, 12].

Тук ние разширяваме констатациите от нашето предишно проучване, като оценяваме отговорите на състава на мастните киселини в плазмата при мъже, които са участвали в два 6-седмични периода на хранене с CRD хранене, вариращи само в състава на мастните киселини. Единият CRD е проектиран да съдържа високо съдържание на SFA (с акцент върху млечните мазнини и яйца), а другият е проектиран да има по-ниско съдържание на наситени мазнини и следователно по-високо съдържание на ненаситени мазнини както от полиненаситени (PUFA), така и от мононенаситени (MUFA) мастни киселини (с акцент върху рибата, ядки, обогатени с омега-3 яйца и зехтин). Целите бяха: (1) да се установи дали прекъсването на връзката между диетичните и плазмените нива на SFA продължава при изокалорични условия, (2) да се определи дали устойчив на тегло CRD повишава ARA в плазмата и връзката с възпалителни маркери и изопростани и (3) да се определи дали увеличаването на диетичния EPA и докозахексаеновата киселина (DHA; 22: 6n-3) върху CRD смекчава увеличаването на ARA в плазмата и нейната връзка с възпалителни маркери и изопростани.

Експериментални процедури

Участници в проучването

Осем мъже на възраст 38–58 години с ИТМ 25–35 kg/m 2 са участвали в тази контролирана диетична интервенция. Медицинска история, фамилна анамнеза и хранителен прием от 3-дневна диета са събрани на изходно ниво. Критериите за изключване бяха необичайни нива на глюкоза, хиперхолестеролемия, диагноза диабет тип I или II, чернодробна или друга метаболитна или ендокринна дисфункция, хипертония или използване на холестерол или лекарства за диабет. Субектите също бяха изключени, ако приемаха добавки, за които е известно, че влияят на нивата на серумните липопротеини (т.е. рибено масло, ниацин, фибри на псилиум) или възпаление (т.е. аспирин). Субектите не са изключени, ако вече са следвали CRD, но са изключени, ако се опитват да отслабнат или имат телесна маса, която се е променила ± 3 kg през последните 3 месеца. Субектите бяха помолени да запазят същото ниво на активност по време на експерименталния период (проверено чрез записи за активност), а на заседналите лица не беше позволено да стартират нова програма за упражнения, за да се отчетат възможните объркващи ефекти върху зависимите променливи.

Дизайн на проучването и диетична намеса

При рандомизиран, кръстосан, контролиран дизайн, диетата с изокалорични въглехидрати с високо съдържание на наситени мазнини (CRD-SFA) беше сравнена с CRD с по-високо съдържание на ненаситени мазнини (CRD-UFA). Всеки период на диетично хранене е с продължителност 6 седмици, въз основа на предишни изследвания, показващи, че съставът на мастните киселини в плазмата PL се стабилизира в рамките на 4–6 седмици след диетичната промяна [19], а липидите в кръвта се стабилизират в рамките на 6 седмици след CRD [20]. Три седмици преди започване на всеки от 6-седмичните диетични периоди на хранене, всички участници са били посъветвани да консумират въведена CRD за поддържане на свободно живо тегло (

10% en от въглехидрати, 65% en от мазнини и 25% en от протеини), използвайки стандартизирани процедури от нашата изследователска лаборатория. Целта на този период на въвеждане беше: да подпомогне определянето на подходящо енергийно ниво за поддържане на телесното тегло; стандартизира физиологичното състояние на субекта преди всяка диета; и инициират метаболитни адаптации към ограничаване на въглехидратите. Кетоните в урината бяха наблюдавани през целия период на въвеждане на CRD и интервенция с помощта на ленти с реагенти (Bayer Corporation, Elkart, IN), за да се осигури съответствие и да се осигури наличието на хранителна кетоза. След периода на включване субектите бяха рандомизирани в една от двете диетични групи, както е описано по-горе. След 6-седмичния период на хранене, субектите се върнаха към индивидуалната си диета за 4 седмици. Веднъж измити, те се върнаха към същата влязла CRD за още 3 седмици и след това преминаха към следващата 6 седмица контролирано CRD захранващо рамо.

Диетичната енергия за всеки субект беше предписана за поддържане на телесното тегло, изчислена с помощта на уравнението на Харис-Бенедикт и умножена по коефициент на активност от 1,2 до 1,55 в зависимост от индивидуалното ниво на активност. Това беше осреднено с техния калориен прием по време на основния им хранителен прием и период на въвеждане на CRD. Съставът на експерименталните диети е разработен с помощта на софтуер за анализ на хранителни вещества, състоящ се от нормални храни, които се различават само в относителното количество наситени и ненаситени мастни киселини, но са съобразени с типа храна, енергията, общите мазнини, диетичните фибри, транс мазнини и холестерол (Food Processor 7.71, ESHA Research, Salem, OR). Потвърждаването на дневния хранителен състав беше потвърдено чрез химичен анализ (Covance Inc, Princeton, NJ). Таблица 1 показва средния прием на хранителни вещества за 3 дни от 7-дневното ротационно меню чрез химически анализ. Ежедневна мулти-витаминна и минерална добавка на нива ≥100% от RDA също се дава на субекти и се консумира през цялата интервенция, за да се осигури адекватно състояние на микроелементи.

Във всеки 6-седмичен период на хранене, всички храни и напитки бяха предоставени за субекти в 7-дневно ротационно меню и не бяха разрешени други храни или напитки, освен ако те не съдържаха калории или много нискокалорични (т.е. чай, вода, диетична сода). Преобладаващи храни в CRD-SFA са млечните продукти с високо съдържание на мазнини (сметана, масло, сирене и нисковъглехидратно мляко), яйца, месо, птици и бяла риба и няколко ядки и семена с ниско съдържание на омега-3 (като бадеми) ). В CRD-UFA преобладаващите храни са течните яйца омега-3 PUFA (Egg Creations, Burnbrae Farms Ltd, ON, Канада. Съдържащи EPA, DPA и DHA), яйца с твърда черупка (с високо съдържание на ALA и DHA), сьомга, сардини, месо, птици, зехтин, масло от рапица, нискомаслени нисковъглехидратни млечни продукти, орехи и семена. Субектите взимаха приготвена, пакетирана храна всеки понеделник, сряда и петък. Всички извадени контейнери за храна бяха върнати немити и инспектирани, за да се гарантира, че цялата храна и мазнини са били консумирани.

Антропометрия

Телесното тегло се измерва седмично сутрин преди консумация на храна и се поддържа в рамките на ± 2 kg по време на диетичната интервенция. Направени са корекции в приема на калории, за да се поддържа телесното тегло в рамките на тези параметри. Съставът на тялото се измерва чрез двуенергийна рентгенова абсорбциометрия (Prodigy, Lunar Corporation, Madison, WI) в началото и в началото и в края на всяка диетична интервенция за хранене. Анализите бяха извършени от същия ослепен техник.

Вземане и анализ на кръв

Взети са кръвни проби на изходно ниво, преддиетична интервенция и постдиетична интервенция и за двата периода на хранене. Пробата е получена от вена на ръката, след като субектите почиват тихо в продължение на 10 минути в легнало положение. Пълна кръв се събира в епруветки без консервант или EDTA и се центрофугира при 1500 ×ж за 15 минути и 4 ° C и незабавно аликвотни части в отделни епруветки за съхранение, които се съхраняват при -75 ° C, докато се анализират. Порция серум (

3 ml) незабавно е изпратен в сертифицирана медицинска лаборатория (Quest Diagnostics, Wallingford, CT) за определяне на общия холестерол (TC), HDL-C, TAG и изчислени концентрации на LDL-C с помощта на автоматизирани ензимни процедури (Olympus America Inc., Мелвил, Ню Йорк).

Беше направено 24-часово събиране на урина на изходно ниво и след диетична интервенция. Аликвотна част от 10 ml урина се съхранява при -75 ° C за последващ анализ на концентрациите на F2-изопростан (8-iso PGF2α). Всички проби бяха анализирани в три екземпляра, като се използва колонна екстракция, последвана от ACE TM конкурентно ензимно имуноанализ с 8-изопростан ензимно-свързан имуносорбентен анализ (EIA) комплект (Cayman Chemicals, Ann Arbor, MI). Накратко, 2 ml замразена размразена урина се пречиства през 8-изопростанова афинитетна колона (Caymen Chemicals), промива се с колонен буфер и ултра чиста вода и се елуира с етанол: вода (95: 5). Елуирането се суши с азот; обемът на изсушената проба се довежда до 2 ml с ензимен имуноанализа буфер в разреждане 1:10. Абсорбцията беше отчетена при 420 nm и данните бяха анализирани с прилягане на кривата log-logit (CV 5.7%). Резултатите са изразени по отношение на концентрациите на креатинин, определени с помощта на колориметричния метод на Jaffe (Cayman Chemicals), отчитан при абсорбция 490 nm (CV 3,2%).

Състав на мастните киселини

Съставът на метилов естер на мастните киселини от липиден клас се определя чрез капилярна газова хроматография. Пробите от метилов естер се продухват до сухо под азот и се суспендират отново в хексан. Получените метилови естери на мастни киселини се отделят и количествено определят с капилярен газов хроматограф Shimadzu (GC17), използвайки 30 m покритие на Restek без мастни киселини (FFAP) и софтуер EZChrom. Температурата на инструмента е програмирана от 190 до 240 ° при 7 ° C/min с крайно задържане от 10 минути, като се отделят и измерват метиловите естери на мастните киселини в диапазона от 12: 0 до 24: 1. Температурата на детектора беше 250 ° C. Използва се хелиев газ-носител при скорост на потока 1,4 ml/min. и съотношение на разделяне 1:25. Хроматографските данни бяха събрани и обработени със софтуера EZChrom (Scientific Products, CA). Мастните киселини са идентифицирани в сравнение с автентичните стандарти за мастни киселини и са изчислени количествено с площта на пика и вътрешния стандарт. Разграничени са отделни пикове, представляващи само 0,05% от метиловите естери на мастните киселини. Данните за мастните киселини се изразяват в относително (мол.%) И абсолютно (nmol/ml) изражение.

Статистика

ANOVA с повтарящи се мерки се използва за оценка на промените от изходното ниво при диети. Данните, които обикновено не бяха разпределени, бяха трансформирани в дневник. Значителните основни ефекти бяха допълнително анализирани с помощта на Tukey post hoc тест. Разликите между стойностите след CRD-SFA и CRD-UFA бяха оценени с помощта на сдвоени студентски т тест. Алфа нивото за значимост беше

Резултати

Диетичен прием

Тегло и състав на тялото

Процентът на телесните мазнини и телесната маса на участниците след двете експериментални диети не се различават значително от изходното ниво. Малка, но значителна (P Таблица 2 Телесен състав и отговори на кръвни маркери на субектите на изходно ниво и следвайки двете диети с ниско съдържание на въглехидрати

Кръвни маркери

Кръвните липидни, метаболитни и възпалителни маркери са представени в Таблица 2. Серумните кетони са били умерено повишени в резултат на ограничаване на въглехидратите. TC и LDL-C на плазмата на гладно са променливи, но са по-високи средно след CRD-SFA в сравнение с CRD-UFA. Увеличението на HDL-C след CRD-SFA (14%) и CRD-UFA (8%) от изходното ниво не доведе до значителна промяна в съотношенията TC/HDL или LDL/HDL.

В съответствие с многобройни проучвания върху CRD, дори при липса на загуба на тегло, се наблюдава драматично намаляване на TAG в плазмата. TAG спадна от изходното ниво с 39% след CRD-SFA и с 34% за CRD-UFA. Наблюдава се и намаляване на съотношението TAG/HDL както за CRD-SFA (-39%), така и за CRD-UFA (-43%). Средният LDL и пиковият размер на частиците след двете диети са значително по-високи от изходните.

Кръвната глюкоза, инсулинът и HOMA-IR не се различават значително от изходното ниво или между диетите. Използвайки 2.29 като гранична точка за определяне на инсулиновата резистентност [21], двама пациенти са били инсулиноустойчиви (HOMA-IR = 3.06 и 5.53) на изходно ниво. Стойностите на HOMA-IR бяха Таблица 3 Плазмени отговори на TAG, PL и CE на мастни киселини на изходно ниво и след двете диети с ниско съдържание на въглехидрати

Плазмени полиненаситени мастни киселини

Основните промени в плазмения PUFA са във фракцията PL. Имаше отчетливи разлики между CRD в плазмената PL с дълга верига n-6 и n-3 PUFA (Таблица 3). В сравнение с изходното ниво, всички пациенти са имали увеличение с 20: 4n-6 след CRD-SFA и тези стойности са били по-високи от 20: 4n-6 след CRD-UFA при всички, с изключение на един субект. Интересното е, че въпреки увеличението на 20: 4n-6 в отговор на CRD-SFA, непосредственият предшественик 20: 3n-6 не беше увеличен и всъщност беше по-нисък от изходното ниво. Общият n-3 PUFA е значително по-висок след CRD-UFA в сравнение с изходните стойности и стойностите на CRD-SFA, главно поради по-голямо увеличение на 20: 5n-3 (EPA) и 22: 6n-3 (DHA). Съотношението PL n-6/n-3 (изчислено като сумата от всички n-6 PUFA, разделено на сумата от всички n-3 PUFA), е значително по-ниско след CRD-UFA от CRD-SFA и изходното ниво. В сравнение с изходното ниво, съотношението ARA/EPA е значително увеличено след CRD-SFA, докато е намалено след CRD-UFA. В сравнение с изходното ниво съотношението ARA/EPA е намалено след CRD-UFA при всички пациенти и е по-високо по време на CRD-SFA, отколкото CRD-UFA при всички пациенти.

Интуитивно може да се предположи, че увеличаването на PL ARA би довело до съответно увеличение на 8-iso PGF2α, но ние наблюдавахме обратното. Имаше значителна обратна връзка между промените в урината 8-iso PGF2α и PL ARA и при двете диети с ниско съдържание на въглехидрати (r = -0,82 CRD-SFA, P = 0,007; r = -0,62 CRD-UFA, P = 0,05), което показва, че тези пациенти, които са показали по-голямо увеличение на ARA в плазмата, са имали по-голямо намаление на 8-iso PGF2α.

Дискусия

Наситените мазнини

Наличието на палмитолеинова киселина (16: 1n-7) е показател за de novo синтез на мастни киселини [30], тъй като съединението е ограничено в диетата. И двата периода на хранене с изокалорична CRD в това проучване значително намаляват TAG 16: 1n-7, което предполага, че подобни намаления в предишните ни експерименти, използващи хипокалорична CRD [3, 7], са следствие от ограничаване на въглехидратите, а не от намаляване на калориите или загуба на тегло. Долна 16: 1n-7 също дава обяснение за липсата на връзка между диетични и плазмени SFA, тъй като 16: 0 видът е основният продукт на синтеза на мастни киселини. Паралелното намаляване на 16: 0 и 16: 1n-7 предполага, че стеароил-КоА десатураза-1 (SCD-1), ензимът, отговорен за десатурацията 16: 0, не е регулиран надолу независимо от липогенезата, тъй като в този случай, съотношението 16: 0 ще се очаква да нарасне. Повишени плазмени нива на SFA и 16: 1n-7 са съобщени при затлъстели юноши [31] и възрастни с MetSyn [32] и по-високи 16: 1n-7 е свързано с повишено коремно затлъстяване, липогенеза и хипертриглицеридемия [33, 34].

Силно ненаситени мастни киселини

Увеличението на PL ARA при мъже със стабилно тегло след CRD-SFA (порядък от 2 единици, изразени като мол.%) Е подобно на съобщения по-рано ефект при мъже с наднормено тегло върху хипокалорична диета [7], което показва, че последното не се дължи на теглото загуба. Замяната на SFA с ненаситени мазнини, включително n-3 PUFA, предотвратява увеличаването на ARA в плазмата и също води до значително увеличение на плазмените EPA и DHA, вероятно резултат от по-висок хранителен прием на CRD-UFA (1,5 g срещу 0,4 g/ден). Предишни проучвания показват тясна връзка между хранителните EPA и DHA и плазмените EPA и DHA [35]. Повишената ARA на плазмата след CRD-SFA може да е резултат от по-малка конкуренция от n-3 PUFA за преференциално включване на ацил в sn-2 позицията на фосфолипидите [36]. Диетичният прием на ARA беше висок както в CRD-UFA, така и в CRD-SFA. Състезанието между n-3 и n-6 PUFA на ниво десатурация и етапи на удължаване на веригата на биосинтеза на мастни киселини също може да бъде важно.

Диетични препоръки

Настоящите констатации допълнително оспорват широката препоръка за ограничаване на наситените мазнини, особено след като тези калории вероятно ще бъдат заменени с въглехидрати. Разгледани са многобройните фактори, които допринасят за връзката между приема на мазнини и състава на мастните киселини [54], и нашите резултати подчертават същественото въздействие на ниския прием на въглехидрати при регулирането на връзката между диетичното и плазменото SFA. По-високият прием на наситени мазнини може ефективно да се метаболизира в присъствието на ниско съдържание на въглехидрати и да доведе до постоянни подобрения в маркерите за риск от ССЗ. Докато в литературата рядко се цитират проучвания за ползите от ограничаването на въглехидратите, отговорите дори на едно хранене с високо съдържание на наситени мазнини се приемат като убедително доказателство, дори ако са направени в присъствието на високо съдържание на въглехидрати. В крайна сметка обаче дългосрочните проучвания показват, че заместването на наситените мазнини с въглехидрати е в най-добрия случай неутрално [55, 56]. Постоянството на препоръките в лицето на продължаващия неуспех на големите опити да покажат ефект на наситените мазнини остава една от странните аномалии в съвременната медицинска наука.