Комбинираните резултати от малкомащабно рандомизирано проучване при хора и проучвания върху мишки предполагат, че консумацията на пропионат, често срещана хранителна съставка, която се използва широко за предотвратяване на мухъл, повишава нивата на хормоните, свързани с диабет и затлъстяване. Изследването, ръководено от екип от Харвард T.H. Училище за обществено здраве Чан установи, че при мишки излагането на ниски дози пропионат активира симпатиковата нервна система, предизвиква производството на хормони на гладно, което води до инсулинова резистентност и хиперинсулинемия.

рискът

Тестовете показват, че животните постепенно напълняват при хронично излагане на доза пропионат, еквивалентна на тази, използвана за консервиране на храна, докато малко проучване при доброволци при хора показва, че пропионатът може да наруши метаболитните процеси и да доведе до хиперинсулинемия. Изследователите казват, че техните констатации имат важни последици за общественото здраве, тъй като няма определени ограничения за употребата на пропионат съгласно одобреното от FDA етикетиране.

„Разбирането на това как съставките в храната влияят на метаболизма на организма на молекулярно и клетъчно ниво може да ни помогне да разработим прости, но ефективни мерки за справяне с двойните епидемии от затлъстяване и диабет“, каза Гьокхан С. Хотамисгигил, професор по генетика и метаболизъм на Джеймс Стивънс Симънс и директор на Центъра за изследване на метаболизма на Сабри Юлкер в училище Харвард Чан. Hotamisligil е старши автор на публикуваната статия на екипа в Science Translational Medicine, която е озаглавена: „Пропионатът на късоверижните мастни киселини увеличава производството на глюкагон и FABP4, влошавайки действието на инсулина при мишки и хора.“

Диабетът засяга около 415 милиона души по света и се очаква, че заболеваемостта ще се увеличи с повече от 50% до 2040 г., пишат авторите. Генетичните фактори не могат да обяснят бързото нарастване както на затлъстяването, така и на диабета, което се е случило през последния половин век, което предполага, че факторите на околната среда и диетата трябва да бъдат включени. Диетичните фактори могат да включват химикалите, които се използват за консервиране, обработка и пакетиране на нашите храни. „Ние сме изложени на стотици тези химикали ежедневно и повечето не са тествани подробно за потенциалните им дългосрочни метаболитни ефекти“, казва д-р Амир Тирош, доцент по медицина в Университета на Саклер в Тел Авив Медицина, директор на отдела по ендокринология в Медицинския център Шеба в Израел и научен сътрудник в училище Харвард Чан.

Един от тези химикали, пропионат (пропионова киселина) е естествено срещаща се късоверижна мастна киселина (SCFA), която се използва широко като консервант за храна за предотвратяване на растежа на плесени в сирена, хлебни изделия, фуражи за животни и ароматизанти. Предишни проучвания показват, че съединението стимулира производството на глюкоза при животните и затова се използва и като енергиен източник за млечните крави и овце и за увеличаване на съдържанието на глюкоза в млякото, отбелязват изследователите. Предишно малкомащабно проучване при хора също демонстрира, че добавянето на пропионат към хляба е свързано с високи нива на инсулин след хранене, „което предполага потенциална индукция на инсулинова резистентност след хранене“.

В новите си докладвани проучвания екипът демонстрира, че прилагането на пропионат директно на мишки е свързано с повишено дозово повишаване на кръвната глюкоза и хипергликемия и повишени нива на инсулин в кръвта. Впоследствие беше установено, че повишеното производство на глюкоза в черния дроб, свързано с пропионат, се предизвиква от увеличеното производство на хормоните на гладно глюкагон, който се произвежда от панкреатичните островчета, и FABP4, който се секретира от мастната тъкан.

Пропионатът обаче не стимулира директно секрецията на глюкагон или FABP4 от изолирани тъкани на панкреаса или островчетата на мишки. По-скоро пропионатът активира симпатиковата нервна система и задейства освобождаването на норепинефрин, което след това стимулира секрецията на глюкагон и FABP4. Тестовете потвърдиха, че химически блокиращото освобождаване на норепинефрин или инхибирането на стимулацията на симпатиковата нервна система също предотвратява индуцираната от пропионат хипергликемия и инхибира индуцираното от пропионат повишаване на плазмените концентрации на глюкагон и FABP4.

По-нататъшни проучвания върху мишки показват, че хроничното излагане на ниски дози на количество еквивалент на пропионат, което може да присъства в преработената хранителна диета на човека, е свързано с това, че животните слагат значително повече тегло, като мастна маса, отколкото контролните животни . Още преди покачването на теглото да стане очевидно, животните, на които се дава пропионат в питейната си вода, показват повишена кръвна глюкоза, хиперглюкагонемия, повишени нива на FABP4 в кръвта и хиперинсулинемия.

Интересното е, че генетичното изтриване на FABP4 при мишки, хронично изложени на пропионат, беше достатъчно, за да им попречи да напълнеят и предотврати инсулиновата резистентност. „Тези резултати предполагат, че ефектите от лечението с хроничен пропионат се медиират, поне отчасти, от FABP4“, пишат авторите. „В това проучване съобщаваме, че излагането на SCFA пропионат, консервант на храна, е довело до бързо активиране на симпатиковата нервна система и едновременно с това увеличаване на хормоните на гладно, глюкагона и FABP4, в постпрандиалното състояние при мишки.“

За да тества ефектите на пропионат при хората, екипът разработи рандомизирано проучване в малък мащаб, включващо 14 здрави доброволци. Едната група яде храна, съдържаща приблизително същото количество пропионат, което би се намерило в преработена храна, а другата група яде същото ястие, но без съдържанието на пропионат. Седмица по-късно тестът беше повторен, но групите бяха сменени. Резултатите показват, че индивидите, получаващи пропионат-съдържащо хранене, са имали значително увеличение на епинефрин, глюкагон и FABP4 скоро след хранене. Констатациите показват, че пропионатът може да действа като „метаболитен разрушител“, който потенциално увеличава риска от диабет и затлъстяване при хората “, предполагат изследователите.

„Подобно на нашите наблюдения при мишки, съдържащото пропионат хранене, взето от човешки участници, доведе до значително увеличение на плазмения норепинефрин и след хранене увеличение както на глюкагон, така и на FABP4, в сравнение с плацебо-допълнено хранене ... Това покачване на постпрандиалния инсулин контрарегулаторните отговори от пропионат доведоха до значително намаляване на чувствителността към инсулин след хранене ... с компенсаторно повишаване на серумния инсулин и С-пептида ... Тези резултати подкрепят заключението, че пероралната консумация на много ниска доза пропионат е била достатъчна за освобождаване на норепинефрин и освобождаване хормоните на гладно глюкагон и FABP4. "

Изследователите също така анализират данни от рандомизирано контролирано проучване с диетична интервенция (DIRECT), за да изследват всички ефекти от интервенциите за отслабване върху нивата на циркулиращия пропионат и метаболизма. DIRECT е проектиран като двугодишно проучване за изследване на ефектите върху индивиди със затлъстяване или различни диети за отслабване, включително диета с ниско съдържание на мазнини, ограничена калория, диета с ограничено съдържание на средиземноморски среди и диета с ниско съдържание на въглехидрати, без ограничения.

Проучване на данните от проучването показа, че на изходно ниво плазмените нива на пропионат директно корелират с инсулиновата резистентност, измерена с помощта на хомеостатичния модел на оценка на инсулиновата резистентност (HOMA-IR) индекс. Анализите показват, че след коригиране на загубата на тегло след шестмесечна диетична интервенция, колкото по-голям е спадът на нивата на пропионат от изходното ниво, толкова по-добро е подобрението на инсулиновата резистентност. "По този начин при участниците със затлъстяване при хора циркулиращият пропионат директно корелира с инсулиновата резистентност и по-голямото намаляване на пропионата по време на диетична интервенция е свързано с по-голямо подобрение в индекса HOMA-IR, независимо от диетичната намеса или първоначалното телесно тегло."

Авторите казват, че техните констатации предизвикват особено безпокойство предвид широкото добавяне на пропионат към преработените храни и „убедителните доказателства, че хроничната хиперинсулинемия може да доведе до затлъстяване и метаболитни аномалии“. Те предполагат, че трябва да се извършват проучвания в по-големи човешки кохорти с по-дълго време на излагане на различни дози пропионат, за да се разберат по-добре метаболитните ефекти на съединението. И ако е подходящо, трябва да се търсят потенциални алтернативи на пропионат.

„Нашите открития може да имат последици за настоящата практика на консервиране на храни“, заключиха те. „Като се има предвид, че FDA обяви пропионат за общопризнат като безопасен, без известни неблагоприятни ефекти, понастоящем няма ограничение за неговото използване освен изискванията на добрата производствена практика ... многократно ежедневно излагане на пропионат за продължителни периоди, както е видно от нашите хроничното пропионатно лечение на мишки, може да има важни последици за общественото здраве и трябва да стимулира нов интерес към изследване на потенциалните действия и основните механизми, свързани с хранителни компоненти като пропионат при хората. "