Разтворимите ферментиращи диетични фибри (пектин) намаляват приема на калории, затлъстяването и липидемията в

bg.waykun.com - Диета и загуба на тегло, днес

Клер Л. Адам

Група за поглъщащо поведение, Отдел за затлъстяване и метаболитно здраве, Институт по хранене и здраве Rowett, Университет в Абърдийн, Абърдийн AB21 9SB, Шотландия, Великобритания,

Лин М. Томсън

Патриша А. Уилямс

Александър У. Рос

Замислил и проектирал експериментите: CLA AWR. Изпълнени експерименти: CLA LMT PAW AWR. Анализирани данни: CLA. Реактиви/материали/инструменти за анализ: LMT PAW. Написа хартията: CLA AWR.

Свързани данни

Всички съответни данни са в хартията.

Резюме

Въведение

Затлъстяването е глобален проблем на общественото здраве и намаляването на честотата му е очевидно желателно. Като алтернатива на хирургично или фармакологично лечение, използването на хранителни съставки за насърчаване на ситост и загуба на тегло може да предложи по-физиологично решение за управление на затлъстяването [1, 2]. Диетичните фибри получават все по-голямо внимание заради потенциала си като засищащ хранителен компонент [1–3], но липсват експериментални доказателства за дългосрочните им ефекти при затлъстели индивиди. Освен това, тъй като съвременната/западна диета с високо съдържание на мазнини допринася основно за широко разпространения проблем със затлъстяването, е уместно да се изследва диетичната комбинация от високо съдържание на фибри и високо съдържание на мазнини. Гризачите, отглеждани на диета с високо съдържание на мазнини, развиват индуцирано от диетата затлъстяване (DIO) и осигуряват признат животински модел на затлъстяване [4]. По-рано демонстрирахме намален прием на храна ad libitum, затлъстяване и наддаване на тегло при конвенционални плъхове, хранени с конвенционални диети с ниско съдържание на мазнини, допълнени с разтворими ферментируеми диетични фибри [5, 6]. Настоящото изследване сега изследва дали едно от тези разтворими ферментируеми диетични фибри (пектин) стимулира ситостта и загубата на тегло при DIO плъхове, получаващи диети с високо или ниско съдържание на мазнини.

Освен неговите ефекти върху приема на храна, телесното тегло и телесния състав, добавянето с разтворими ферментируеми диетични фибри пектин индуцира промени в морфологията на червата в нашия конвенционален модел на плъхове, особено увеличавайки размера на тънките черва и цекума [6]. В допълнение, плазмените концентрации на хормоните за ситост на червата PYY и общия GLP-1 се повишават успоредно с намаляването на приема на храна ad libitum [6]. Тук ние изследваме в нашия модел на DIO плъхове как морфологията на червата и хормоните на ситостта на червата реагират на диети с високо съдържание на мазнини и/или с високо съдържание на фибри. Съобщава се, че самият DIO влияе върху морфологията на червата [13–15] и хормоните на ситостта на червата [13, 16], но не е известно как биха взаимодействали допълнителни диетични фибри. Индуцираното с фибри намаляване на наддаването на тегло и натрупването на телесни мазнини в нашия конвенционален модел на плъхове изглежда се дължи на намаления прием на храна, отразяващ повишената ситост [5, 6] и тук изследваме дали същото се отнася и за модел на DIO плъхове.

Това изследване тества (и подкрепя) хипотезата, че приемът на храна ad libitum, наддаването на телесно тегло и затлъстяването намаляват при плъховете DIO чрез включване на разтворими ферментиращи фибри както в диети с високо съдържание на мазнини, така и с ниско съдържание на мазнини и че някои плазмени и чернодробни индекси на липидемия и метаболизъм здравето също се подобрява.

Материали и методи

Декларация за етика

Всички експериментални процедури с животни отговарят на институционални и национални насоки за грижа и употреба на животните. Те са лицензирани от Закона за домашните офиси на Обединеното кралство (научни процедури), изменен 2012 г., под лиценз за проект 60/4282 и са одобрени от местната комисия за етичен преглед към Института по хранене и здраве на Университета в Абърдийн Ровет (номера на одобрение SA12/17E и SA13/02E). Плъховете бяха евтаназирани чрез обезглавяване под обща инхалационна анестезия (изофлуран; IsoFlo, Abbott Animal Health, Maidenhead, Berkshire, UK).

Диети

Диетите бяха гранулирани, подхранвани ad libitum, на базата на пречистен AIN-93 (Американско дружество за хранене, Bethesda, MD, САЩ) и изработени и доставени от Special Diet Services Ltd, Witham, Essex, UK. Диетата с високо съдържание на мазнини, давана на всички плъхове в периода на отглеждане и за една група по време на основния експеримент, е стандартна пречистена 45% енергия от диета с мазнини (HF), докато експерименталната диета с ниско съдържание на мазнини е AIN-93M, която осигурява 10% енергия от мазнини (LF). Тези диети съдържат 5–6% неразтворими диетични фибри целулоза. Съответните диети с високо съдържание на фибри са пропуснали целулозата, но съдържат 10% разтворими пектинови влакна (P; висок метоксил, ябълков пектин с висок вискозитет; Solgar Apple Pectin, Revital Ltd., Ruislip, Middlesex UK), следователно HF с 10% w/w пектин (HF + P) и AIN-93M с 10% w/w пектин (LF + P) (Таблица 1).

маса 1

Състав на експерименталните диети (% w/w) и енергийно съдържание.

ДиетаHF 1 HF + PLF 2 LF + P

Свинска мас 3	17.9	19.4	0	0
Оризово нишесте	28.3	22.8	0	0
Царевично нишесте	0	0	46.6	41.6
Малтодекстрин	0	0	15.5	15.5
Захароза	10.5	10.5	10,0	10,0
Казеин	26.5	26.7	14.0	14.0
Соево масло	4.3	4.3	4.0	4.0
AIN-93 Минерален микс	4.3	4.3	3.5	3.5
AIN-93 Витаминен микс	1.2	1.2	1.0	1.0
Холин битартрат	0,30	0,30	0,25	0,25
L-цистин	0,40	0,40	0,18	0,18
Целулоза	6.2	0	5.0	0
Пектин 4	0	10,0	0	10,0
Енергия (kJ/g) 5	18.8	18.8	15.9	15.9

Диети, произведени и доставени от Special Diet Services Ltd, Witham, Есекс, Великобритания.

1 AFE 45% МАСЛЕНА диета.

2 AIN-93M диета (Американско дружество за хранене, Bethesda, MD САЩ).

3 Свинска мас съдържа 0,97 mg/g холестерол.

4 Ябълков пектин (100% чистота, висока метоксил, степен на естерификация> 50%; Solgar Apple Pectin; Revital Ltd., Ruislip, Middlesex UK).

5 Въз основа на стандартни енергийни стойности съответно 16,7, 16,7, 37,7 и 8,4 kJ/g за протеини, въглехидрати, мазнини и фибри.

Животни, експериментална процедура и събиране на тъкани

Шестдесет и четири безпородни мъжки плъха Sprague Dawley (Charles River Laboratories, Tranent, East Lothian, UK) бяха използвани в два независимо повторени експеримента. Те бяха закупени и отгледани до 12-седмична възраст от 6-седмична възраст (Изкл. 1) или от 3-4-седмична възраст (Изх. 2) на високочестотна диета, за да се генерира DIO. След това, след едноседмична аклиматизация в индивидуални жилища в пластмасови клетки, те получиха експериментални диети ad libitum за 28 дни (n = 8/диетична група/експеримент). Водата е била налична ad libitum, режимът на осветление е бил стандартна 12 часа светлина и 12 часа тъмнина, температурата е била постоянна при 21 ± 2 ° C и относителната влажност е била поддържана на 55 ± 10%; клетките съдържаха дървени стърготини с накъсана хартия за гнездене и пластмасови тунели за по-нататъшно обогатяване на околната среда. Доброволният прием на храна се измерва ежедневно чрез претегляне на непоядената храна всяка сутрин и телесното тегло се измерва два пъти седмично. Съставът на тялото е измерен при плъхове в съзнание в началото (ден 0) и края (28 дни) на експеримента чрез ядрено-магнитен резонанс (MRI; EchoMRI 2004, Echo Medical Systems, Хюстън, Тексас, САЩ), което осигурява обща телесна мазнина и данни за чиста маса.

След последното ядрено-магнитен резонанс, негладуващите плъхове бяха евтаназирани 1–3 часа след началото на дневната светла (не ядеща) фаза и след края на тъмната (хранителна) фаза [17]. Крайни (стволови) кръвни проби бяха събрани в охладени епруветки, съдържащи EDTA като антикоагулант и коктейл с инхибитор на пептидаза, съдържащ общ протеазен инхибитор (cØmplete; Roche Diagnostics Ltd, Burgess Hill, Западен Съсекс, Великобритания) и дипептидил пептидаза-4 инхибитор (Ile- Pro-Ile; Sigma-Aldrich, Gillingham, Dorset, UK), центрофугирано незабавно при 3000g в продължение на 12 минути, след което плазмата се съхранява при -20 ° C до анализ. Червата бяха разчленени, веднага бяха записани влажни тегла за стомаха, тънките черва, цекума и дебелото черво и бяха измерени дължините на тънките черва, цекума и дебелото черво. Чернодробни проби, взети от една и съща позиция и един и същ лоб при всяко животно, бяха замразени върху сух лед и съхранявани при -80 ° C.

Анализи на плазмените хормони

Концентрациите на хормони в плазмени проби бяха анализирани чрез търговски комплекти RIA в съответствие с инструкциите на производителя (Merck Millipore, Billerica, MA, USA). Общият GLP-1 беше измерен с комплект GLP1T-36HK, който открива всички форми на GLP-1 (долна граница на откриване 3 pM). Активният GLP-1 не е измерван, тъй като има много кратък полуживот в плазмата, но измерването на общия GLP-1 дава точна индикация за цялостната секреция на GLP-1, тъй като включва както непокътнатия хормон, така и неговия първичен метаболит [18] . PYY се измерва с комплект RMPYY-68HK (долна граница на откриване 15,6 pg/ml), който открива и двете циркулиращи биологично активни форми на PYY, а именно PYY (1–36) и PYY (3–36). Лептинът се измерва с комплект RL-83K (долна граница на откриване 0,6 ng/ml) и инсулин с комплект RI-13K (долна граница на откриване 0,08 ng/ml).

Плазмени и чернодробни липидни анализи

Липидните концентрации в плазмата са измерени с помощта на клиничен анализатор Thermo Konelab 30 с комплекти за общ холестерол, HDL холестерол, триглицериди (Thermo Scientific, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) и неестерифицирани мастни киселини (NEFA; Wako Chemicals GmbH, Neuss, Германия), съгласно инструкциите на производителите. По същия начин, общите липиди, триглицеридите и общият холестерол бяха измерени в извлечени чернодробни проби.

Статистически методи

Ежедневните приема на храна и данните за телесното тегло два пъти седмично се анализират чрез повтарящи се мерки ANOVA с времето, диетата, експеримента и техните взаимодействия като фактори (Общ линеен модел (GLM); Minitab Версия 16, Minitab Inc., State College, PA). Груповите сравнения за всички други данни бяха извършени от GLM ANOVA с експеримент, диета и тяхното взаимодействие като фактори. ANOVA бяха последвани от post hoc тестове на Tukey. Корелацията на продукта и момента на Pearson е използвана за изследване на връзките между измерените параметри, когато е посочено (Minitab). Стойностите на Р от 0,05 или по-малко се считат за статистически значими.

Резултати

Тегло и състав на тялото

Първоначалното телесно тегло е било по-голямо в Expt 2, отколкото Expt 1 (562 срещу 521g, т.е. 10.8; P Expt 1; P Фиг. 1). Степента на наддаване на телесно тегло от началото до края на диетичните лечения се повлиява значително от диетата (в низходящ ред HF> LF> HF + P и LF + P групи, P Таблица 2). Общите промени в мастната маса и процента на телесните мазнини са били значително повлияни от диетата (в низходящ ред HF> LF> HF + P> LF + P групи, и двете P Таблица 2). Промените в общата чиста маса и общия процент на чистата телесна тъкан се влияят само от диетата (P Таблица 2). Крайната обща маса на телесните мазнини и процентът на телесните мазнини са по-ниски във всички групи в сравнение с HF (P Expt 1; P Table 2).

Дискусия

Тези данни подкрепят хипотезата, че приемът на калории, наддаването на телесно тегло и затлъстяването намаляват при плъховете DIO чрез добавяне на разтворими фибри както към диети с високо съдържание на мазнини, така и към ниско съдържание на мазнини и че някои плазмени и чернодробни индекси на липидемия и метаболитно здраве също се подобряват. Плъховете показаха нормално разпределение на наддаването на тегло през периода преди експериментално хранене с високо съдържание на мазнини, без доказателства за бимодална DIO резистентност и чувствителност, в съгласие с предишни доклади за безплодни плъхове Sprague Dawley [19] и имитиращи податливостта към затлъстяване в човешката популация.

Докато преминаването от диета с високо съдържание на ниско съдържание на мазнини само в продължение на 4 седмици води до намалено наддаване на тегло, добавянето на пектин към която и да е диета има много по-голям ефект, като предотвратява цялостното наддаване на телесно тегло. Тези групови различия се дължат частично на разликите в печалбата на чиста тъкан, но се забелязват по-поразителни различия в данните за телесните мазнини. По този начин преминаването към диета с ниско съдържание на мазнини предотврати продължаващото натрупване на телесни мазнини, наблюдавано при диетата с високо съдържание на мазнини, но добавянето на диетичен пектин доведе до загуба на телесни мазнини, докато все още е на диета с високо съдържание на мазнини и дори по-голяма загуба, когато се добави към диетата с ниско съдържание на мазнини. Тези открития до голяма степен се съгласяват с докладваните защитни действия на диетичните фибри срещу увеличаване на телесните мазнини при плъхове след въвеждане на диета с високо съдържание на мазнини [7–9], но това е първият доклад за диетични фибри, подобряващи съществуващото затлъстяване при животински модел. От особен интерес е, че диетичните фибри са ефективни в това отношение дори като част от „нездравословната“ диета с високо съдържание на мазнини.

Диетичният пектин, консумиран както при диети с високо, така и с ниско съдържание на мазнини, води до увеличаване на теглото на тънките черва и цекума при настоящите DIO плъхове, което се дължи на повишената диетична ферментация, както се наблюдава, когато пектинът се дава на конвенционални постни плъхове [5, 6]. Няма данни за ефект на диета с високо съдържание на мазнини спрямо ниско съдържание на мазнини, нито за нивото на мазнините в храната, влияещо върху морфологичния отговор на червата към диетичния пектин. Очевидно се провежда чревна ферментация на диетите с високо съдържание на фибри, което би довело до увеличено производство на ферментационни продукти, късоверижните мастни киселини (SCFA). Вероятно е да се повишат и циркулиращите концентрации на SCFA, което може да е повишило сигнала за ситост, осигурен от циркулиращия PYY, тъй като както се съобщава, че и ацетатът, и пропионатът действат централно в мозъка за насърчаване на хипофагия [38, 39].

Способността както да се консумира вкусна диета за апетит, така и да се избегне възстановяването на хиперфагичното тегло осигурява ключови характеристики на успешната диета за отслабване. Настоящите данни показват, че добавките с ферментиращи диетични фибри или с високо съдържание на мазнини, или с ниско съдържание на мазнини отговарят на тези критерии, поне при плъхове, насърчавайки намален прием на калории и загуба на тегло (мазнини) при затлъстяване, като същевременно се поддържа засищане; освен това, увеличеният прием на диетични фибри подобрява свързаната със затлъстяването дислипидемия. Въпреки че нивото на включване на диетични фибри в настоящата диета с високо съдържание на мазнини за плъхове (10% w/w или 5,3 mg/kJ) е по-високо от препоръчаното за мъже (3,3 mg/kJ [40, 41]), нашите по-ранни открития от постни плъхове показват, че по-ниските нива на включване на диетични фибри (пектин), до 10% тегл./тегло, предизвикват дозозависима ситост и реакции на загуба на тегло [6]. Изкушаващо е да се спекулира, че всяко добавяне на високомаслена (или нискомаслена) човешка диета с разтворими ферментиращи диетични фибри би било полезно за метаболитното здраве при затлъстяване.

Благодарности

Благодарим на Дона Уолъс и нейния персонал от Института по хранене и здраве Rowett за ежедневните грижи за опитни плъхове и за телесното тегло, приема на храна и измерванията на ЯМР. Също така благодарим на Вив Бучан и нейния персонал (Аналитичен отдел на Ровет) за липидните анализи.

Популярен

Те четат сега