Чумджит Буй

1 Катедра за насърчаване на здравето и образование, Училище за обществено здраве

Джеролд Петрофски

2 Катедра по физикална терапия, Училище за съюзни здравни професии

Лий Берк

1 Катедра за насърчаване на здравето и образование, Училище за обществено здраве

2 Катедра по физикална терапия, Училище за съюзни здравни професии

3 Катедра по патология и анатомия на човека, Медицински факултет

Давид Шавлик

4 Катедра по епидемиология и биостатистика, Училище за обществено здраве, Университет Лома Линда, Лома Линда, Калифорния, САЩ

Уилтън Ремиджио

2 Катедра по физикална терапия, Училище за съюзни здравни професии

Сюзън Монтгомъри

1 Катедра за насърчаване на здравето и образование, Училище за обществено здраве

Резюме

ВЪВЕДЕНИЕ

Затлъстяването експоненциално увеличава риска от развитие на сърдечно-съдови заболявания (ССЗ), един от водещите фактори за заболеваемостта и смъртността в световен мащаб (Wyatt et al, 2006). Разпространението на хората с наднормено тегло или със затлъстяване надвишава 60% сред възрастните американци и се очаква да достигне 75% в рамките на 10 години (Wyatt et al, 2006; Zheng and Berthoud, 2007). Известно е, че заболяванията, свързани със затлъстяването, в незападните страни са свързани с възприемането на по-урбанизиран начин на живот, при който по-високата консумация на мазнини в храната е често срещана (Chew et al, 1988; Huang et al, 1996; Jee et al, 1998; Kagawa et al, 2002; Khoo et al, 2003).

Има доказателства в подкрепа на това, че дори 2 часа след еднократно HF хранене, ендотелната функция е нарушена, както се оценява чрез съдова оклузия (Vogel et al, 1997; Bae et al, 2003; Plotnick et al, 2003; Tsai et al, 2004). Тези проучвания използват ултрасонография за измерване на разширението на брахиалната артерия и установяват, че повишените серумни нива на TG след поглъщане на HF хранене са обратно свързани с разширяването на брахиалната артерия в отговор на съдова оклузия и този ефект се запазва до 4 часа. Повечето от тези проучвания обаче са проведени върху здрави кавказци; малцина от азиатците и никой, който не използва едно и също хранене, за да сравнява директно отговора на азиатците към кавказците.

Няма публикувани доклади, сравняващи как азиатците срещу кавказците ще реагират на едно и също високочестотно хранене. Освен това са проведени изследвания на реакцията на кръвния поток, свързана с оклузията, с помощта на ултразвук за оценка на диаметъра на брахиалната артерия. Ограничението при този метод е, че промените в диаметъра на брахиалната артерия се дължат на напрежение на срязване в големите артерии, причиняващо забавяне на потока, а не на реакцията на местното съдово легло към аноксия (Vogel et al, 1997; Bae et al 2003; Plotnick et al, 2003; Pyke and Tschakovsky, 2005; Murphy et al 2007; Wu et al, 2007). Неотдавнашно проучване (Wu et al, 2007) показа, че тези промени в диаметъра на брахиалната артерия са причинени от активиране на преходни рецепторни потенциални канали ванилоид-4 (TRPV4), медиирани чрез междинно съединение на арахидонова киселина. Диаметърът на брахиалната артерия не отразява директно микросъдовата функция и тъй като ъгълът на ултразвуковата сонда често варира по време на тестването, съществува несигурност относно точността на тази техника (Pyke и Tschakovsky, 2005). Следователно, целта на това проучване е да се сравни ефектът на HF срещу LF хранене при азиатски и кавказки мъже върху микросъдовата функция, оценена чрез реакция на кръвния поток на предмишницата към 4-минутен период на съдова оклузия (FBFO), използвайки по-пряка мярка на ендотелната функция, обемна плетизмография (Уитни, 1953).

МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ

Субекти

Здрави субекти бяха наети и разпределени в групи според самоотчетената етническа идентификация. Демографията не се различава значително между азиатските и кавказките групи (Таблица 1). Азиатските субекти бяха тайландски, виетнамски, китайски, японски, индонезийски и филипински. Критериите за включване включват здрав мъж от Азия или Кавказка, индекс на телесна маса (ИТМ) от 18,5–24,9 kg/m 2, ≤25% телесни мазнини, непушач и ниска консумация на алкохол ( .

Общо (n = 19) бяла раса (n = 8) азиатци (n = 11) p-стойност b (95% CI)
Възраст (години)26,6 ± 4,326,7 ± 4,226,4 ± 4,20,89 (−4,68, 4,0)
ИТМ (kg/m 2)24,5 ± 1,624,8 ± 1,524,3 ± 1,50,57 (-2,1, 1,2)
% Телесни мазнини19,1 ± 4,918,7 ± 4,119,3 ± 5,30,83 (−4,5, 5,5)

Всички протоколи и процедури на това пилотно проучване бяха одобрени от Институционалния съвет за преглед на университета Лома Линда и всички субекти подписаха декларация за информирано съгласие.

Тествайте ястията

Изокалорични LF и HF ястия (726 kcal) се дават на субектите на мястото на изследване сутрин след пост през нощта. HF храненето (50,1 g мазнини, 14 g наситени мазнини, 443 mg холестерол, 22,3 g протеин, 43,8 g въглехидрати) се състоеше от две яйца, хеш кафяво със сирене чедър, сух препечен хляб, маргарин и доматен кетчуп. Изокалоричното LF хранене (5,1 g мазнини, 1 g наситени мазнини, 0 mg холестерол, 31,3 g протеин, 135,8 g въглехидрати) се състои от палачинки с мътеница, черешов топинг, заместител на яйца, доматен кетчуп и търговски плодов сок. За да се осигури съгласуваност между обектите, ястията бяха поръчани от същия търговски ресторант.

Кръв в предмишницата

Относителните промени в обема в кръвния поток на предмишницата се измерват чрез автоматична венозна оклузионна деформационна плетизмография (EC6, D.E. Hokanson, Bellevue, WA). Данните бяха преобразувани от система за събиране на данни (MP150, BIOPAC Systems, Goleta, CA) и получените наклони бяха цифровизирани със скорост от 2000 проби в секунда с 24-битов аналогово-цифров преобразувател, използвайки AcqKnowledge версия 3.9.1 (BIOPAC Systems, Goleta, Калифорния). Маншет за запушване на артериите беше поставен около китката и горната част на ръката. Деформаторът на Уитни беше поставен върху най-широката част на проксималната предмишница. Тридесет секунди преди измерване на дебита, маншетът за запушване на китката се надува до 200 mmHg, за да се изключи ръчния кръвоток. Маншетът на горната част на ръката се надува до подсистолично налягане (50 mmHg) за 5 секунди и се дефлира за 7 секунди, за да запуши периодично венозната циркулация. Изходните стойности бяха получени през първите две минути. След това маншетът на горната част на ръката се надува и притиска до налягане от 200 mmHg за 4 минути. Измерванията след оклузия бяха получени в продължение на 2 минути след дефлация. Данните от атипичната следа от кръвния поток на предмишницата са показани на фигура 1 .

ефект

Поток на кръв в покой и след 4-минутна съдова оклузия. Това се записва на всеки 12 секунди в продължение на 2 минути след освобождаването на маншета на артериалната запушване на брахиалната артерия. Максимален кръвен поток след оклузия беше измерен на 3 секунди след оклузията. Кръвният поток се изразява в ml/100 ml тъкан на предмишницата/минута.

Кръвно налягане и сърдечна честота

Непрекъснатото радиално артериално кръвно налягане (BP) и сърдечната честота (HR) бяха измерени с помощта на неинвазивно устройство (Fusion TM, BIOPAC Systems, Goleta, CA). Устройството Fusion използва сензор, прикачен към китката над предния дистален радиус. За всеки обект бяха използвани подходящи процедури за калибриране. Радиалният BP се измерва непрекъснато в 15-секундни цикли и се цифровизира онлайн със скорост от 2000 проби в секунда с 24-битов аналогово-цифров преобразувател, използвайки MP150 (BIOPAC Systems, Goleta, CA) и се изобразява на AcqKnowledge версия 3.9.1 от BIOPAC.

Процедури

Субектите са гладували 12 часа преди да участват в проучването. Редът на HF/LF ястията за закуска беше разпределен на случаен принцип и разделен с период на измиване от една седмица. Субектите бяха помолени да се въздържат от хранителни добавки в продължение на 1 седмица преди да участват в проучването и да избягват да се занимават с физически упражнения 48 часа преди експерименталното хранене. Измерванията бяха взети за период от 4 дни, 2 дни за получаване на изходни данни (без тестово хранене) и 2 дни по време на експеримента (тестови ястия). Надеждността на изходното измерване е установена, като се използват данните от двата дни (без тестово хранене) преди деня на експеримента. Преди измерванията, обектите лежат удобно на цокъл в термично неутрално помещение за 20 минути (23,8 ° C). Преди поглъщане на тестовото хранене за закуска, FBFO, HR и BP са били измерени, за да се установи средно изходно ниво. Измерванията на FBFO, HR и BP бяха взети на 2 часа и 4 часа след хранене. На субектите е било позволено да седят или да ходят бавно и е било разрешено само консумацията на вода по време на периода на оценяване.

Статистически и анализ на данни

Тъй като това беше пилотно проучване, нямаше достатъчно информация относно отклоненията, за да се изчисли размерът на пробата за сравняване на кръвния поток между двете етнически групи. Като алтернатива, размерът на пробата се определя с помощта на диапазон от средства и стандартни отклонения на кръвния поток след консумация на високочестотно хранене във всяка етническа група от предишни проучвания. Размерът на пробата, необходим за изследване на сравнението на кръвния поток между двете етнически групи, се определя чрез анализ на мощността. Диапазонът на средните стойности и стандартните отклонения за притока на кръв след консумация на високочестотно хранене при кавказци и азиатци е съответно от 584 ± 211 до 628 ± 249 ml/минута и 424 ± 89 до 711 ± 109 ml/минута. Критерият за значимост на това пилотно проучване беше определен на 0,1 поради голяма вариация между субектите и малкия размер на извадката. Размерът на извадката от 10 субекта във всяка група беше счетен за необходим за постигане на адекватна мощност от 80%.

РЕЗУЛТАТИ

HF хранене и кръвен поток на предмишницата

Когато основният отговор на кръвния поток към аноксия в азиатската група беше сравнен с този на 2 часа след поглъщането на високочестотно хранене, общият кръвен поток за 2 минути намаля от 271,3 ml/100 ml предмишни тъкани/минута (95% CI 201,9–364,4) на изходно ниво до 240,8 ml/100 ml тъкан на предмишницата/минута (95% CI 183,9–315,4) след поглъщане на високочестотно хранене (p = 0,12; Фиг. 2А). Освен това при азиатците пиковият кръвен поток след оклузия е значително намален от 62,2 ml/100 ml тъкан на предмишницата/минута. (95% CI 47,1–78,6) на изходно ниво до 49,0 ml/100 ml тъкан на предмишницата/минута (95% CI 38,3–62,7) след поглъщане на високочестотно хранене (p = 0,01; Фигура 2B). Артериалната резистентност значително се увеличава след поглъщане на HF хранене при азиатци (p = 0,01; Фиг. 2C). При азиатците сърдечната честота, кръвното налягане и индекса на сърдечната работа не се променят значително след поглъщане на високочестотно хранене (фиг. 2D). При белите хора не се наблюдава значителна промяна в общия отговор на кръвния поток към аноксия в продължение на 2 минути, пиковия кръвен поток след оклузия, сърдечната честота, кръвното налягане, артериалната резистентност или индекса на сърдечната работа, наблюдавани 2 часа след поглъщане на СН, в сравнение с изходното ниво.

Сравнение на азиатците с кавказците преди, 2 часа и 4 часа след поглъщане на единично високочестотно хранене в общия отговор на кръвния поток към аноксия за 2 минути (излишък от FBFO) (A); пиков приток на кръв след оклузия (пик FBFO) (B); артериална резистентност (С); и индекс на сърдечната работа (D). Излишъкът от FBFO се изчислява от площта под експоненциалната крива (2 минути след оклузията), извадена от кръвния поток в покой.

Сравнение на HF с LF хранене

Когато се сравнява HF с LF хранене в рамките на етнически групи, има значителна разлика в общия отговор на кръвния поток към аноксия за 2 минути при азиатци (240,8 срещу 336,9 ml/100 ml предмишни тъкани/минута, съответно; p = 0,018) (Фиг. 3), Разликата в пиковия кръвен поток след оклузия след поглъщане на HF хранене (49,9 ml предмишнична тъкан/минута) в сравнение с LF хранене (62,2 ml предмишнична тъкан/минута) също е значителна (p = 0,03) (Фигура 3), както беше разликата в артериалната резистентност след поглъщане на СН в сравнение с хранене с НЧ (съответно 1,89 ± 0,16 и 1,52 ± 0,16 mmHg. 100 ml тъкан/ml. минута) (р = 0,04). Разликата в индекса на сърдечната работа след поглъщане на СН, в сравнение с хранене с НЧ при азиатци (5472,9 ± 250,4 срещу 5928,52 ± 285,78 bpm.mmHg) е била статистически значима (р = 0,07). При белите хора промените в общия отговор на кръвния поток към аноксия в продължение на 2 минути, пиковия кръвен поток след оклузия, сърдечната честота, кръвното налягане, артериалното съпротивление и индекса на сърдечната работа след поглъщане на СН в сравнение с хранене с НЧ не са статистически значими (p> 0,1).

Сравняване на промяната в общия отговор на кръвния поток към аноксия в продължение на 2 минути (излишък на FBFO) и пиковия кръвен поток след оклузия (пик на FBFO) за 2 часа след поглъщането на HF срещу LF хранене при здрави азиатци.

Сравнение на азиатците с кавказците

Имаше статистически значима разлика (p = 0,09) в общия отговор на кръвния поток към аноксия в продължение на 2 минути след поглъщане на високочестотно хранене за 2 часа (азиатците са намалели с 12,6% в сравнение с кавказците, които са имали 10,6% увеличение) (Фигура 2А ). По същия начин имаше значителна разлика (p = 0,06) в пиковия кръвен поток след оклузия, между азиатците (21,9% намаление) и кавказците (14,3% увеличение) 2 часа след поглъщането на високочестотно хранене (Фигура 2В). Азиатците са имали значително по-голяма артериална резистентност (27,3% увеличение) (р = 0,054) в сравнение с кавказците (15,5% увеличение) 2 часа след поглъщането на високочестотно хранене (Фиг. 2С). Процентните промени в сърдечната честота, кръвното налягане и индекса на сърдечната работа (фиг. 2D) са сходни между двете групи.

ДИСКУСИЯ

Това беше пилотно проучване с цел да се сравнят острите ефекти от едно и също HF хранене върху отговора на кръвния поток на предмишницата към оклузия между азиатци и кавказци, използвайки плетизмография на венозна оклузия. Тъй като промяната в пестеливите гени, открити при азиатците, допринася за нарастващото разпространение на затлъстяването и ССЗ в азиатците (Kadowaki et al, 2002; Kagawa et al, 2002; Nakanishi et al, 2004; Tai et al, 2004; Radha et al, 2006), се чувстваше, че азиатците ще бъдат по-податливи на еднократно HF хранене.

В настоящото разследване имаше някои ограничения. Констатациите от това проучване могат да се прилагат само за млади здрави мъже в същия възрастов диапазон. Азиатците, които бяха използвани в това проучване, живееха по-скоро в САЩ, отколкото в Азия; следователно резултатите може да са различни от тези, които не са консумирали американска диета, която е особено богата на мазнини. Освен това има нужда от по-голям обем на извадката, тъй като данните от това проучване показват силна връзка между етническите групи, но разликата не достига конвенционалните нива на статистическа значимост (p≤0,05).

Въпреки че в това проучване не са измерени кръвната химия и възпалителните маркери, има достатъчно доказателства в подкрепа на това, че има реакция на биомаркер след поглъщане на HF хранене (Vogel et al, 1997; Nappo et al, 2002; Sejda et al, 2002; Plotnick et al, 2003; Bae et al, 2003; Tsai et al, 2004). Това беше пилотно проучване, за да се изследва дали е налице значителна разлика в ендотелната функция след поглъщане на едно и също високочестотно хранене между азиатци и кавказци, преди да се проведат допълнителни проучвания за изследване на кръвната химия и възпалителните цитокини, свързани със съдовата функция. Бъдещите проучвания, изследващи пестеливи гени, кръвна химия и възпалителни цитокини, свързани със съдовата функция, ще бъдат важни за определяне на основните механизми, участващи в отговора на високочестотно хранене, и ще подобрят нашето разбиране за физиологичните реакции, които могат да доведат до по-високи нива на ССЗ в момента наблюдавани при азиатски популации.