Резюме

ОБЕКТИВЕН—В епидемиологичните наблюдения приемът на зърнени влакна е свързан с намален риск от диабет тип 2. Патогенният фон на това явление е неизвестен. Въз основа на скорошни констатации предположихме, че приемът на пречистени неразтворими овесени влакна може да подобри чувствителността на цялото тяло към инсулина.

инсулин

ПРОЕКТИРАНЕ И МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНИЯТА- Проведено е рандомизирано, контролирано, единично сляпо, кръстосано проучване и са анализирани 17 пациенти с наднормено тегло или затлъстяване с нормален метаболизъм на глюкозата. След консумация на девет порции, обогатени с макронутриенти, обогатен с фибри хляб (бял хляб, обогатен с 31,2 g неразтворими фибри/ден) или контрол (бял хляб) за период от 72 часа, чувствителността към инсулин на цялото тяло се оценява чрез еугликемично-хиперинсулинемично скоба. Приемът на енергия се регулира индивидуално чрез осигуряване на стандартизирани течни ястия. Бяха проведени тестове за дишане с водород, за да се контролира спазването на диетата.

РЕЗУЛТАТИ—При анализиране на цялата кохорта, изхвърлянето на глюкоза в цялото тяло се подобрява след консумация на фибри (М стойност 6,56 ± 0,32 срещу 6,07 ± 0,27 mg · min −1 · kg −1; P = 0,043). Тринадесет субекта са имали повишени концентрации на тест за дишане с водород след консумация на фибри, което показва вероятна хранителна придържане. Ограничавайки анализа до тези субекти, подобрения в М стойността (6.85 ± 0.34 срещу 6.06 ± 0.32 mg · min -1 kg/-1; P = 0.003) и инсулиновата чувствителност, изразена като съотношение M/I (M стойност, разделена на средната стойност на серума инсулин в стационарно състояние: 3,73 ± 0,23 срещу 3,21 ± 0,27; P = 0,02), след консумацията на фибри са по-изразени. Концентрациите на плазмените липиди, серумния магнезий, грелин и адипонектин, както и използването на субстрата и телесното тегло, не се променят значително при прием на фибри (P> 0,15).

ЗАКЛЮЧЕНИЯ—Увеличеният прием на неразтворими диетични фибри за 3 дни значително подобри чувствителността към цялото тяло към инсулин. Тези данни предполагат потенциален механизъм, свързващ приема на зърнени влакна и намален риск от диабет тип 2.

Малко се знае за ефектите на диетите с високо съдържание на фибри върху чувствителността към инсулин. Само няколко проучвания оценяват чувствителността към абсорбция на инсулин след прием на фибри чрез еугликемично-хиперинсулинемична скоба (или чрез хипергликемична скоба). Тези проучвания се фокусират основно върху комбиниран прием на трици, зърнени храни, плодове или зеленчуци (3,4) или върху ефектите на разтворимите вискозни влакна (5,6). Fukagawa et al. (7) показва повишена периферна чувствителност към инсулин след диета с ниско спрямо високо неразтворимо фибри. Проучването обаче не е рандомизирано и значителни разлики (главно в съдържанието на мазнини в диетите) вероятно са объркали резултатите.

Към днешна дата не е проведено рандомизирано контролирано проучване, измерващо ефектите на пречистените неразтворими зърнени влакна върху инсулиновата чувствителност. Наскоро показахме, че приемът на неразтворими овесени или пшенични влакна за период от 24 часа подобрява реакциите на глюкоза и инсулин след хранене при поглъщане на контролно хранене (8). Поради различния дизайн на изследването обаче, подобрената чувствителност към инсулин може да бъде само хипотеза. Съответно, целта на настоящото проучване беше да се изследват ефектите от приема на неразтворими зърнени влакна върху чувствителността към инсулин в цялото тяло, оценено от евгликемично-хиперинсулинемичната скоба.

ПРОЕКТИРАНЕ И МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНИЯТА

Експерименталният протокол беше одобрен от местната етична комисия и всички субекти дадоха писмено информирано съгласие. Като компенсация за участие, субектите получиха диетични съвети от обучен клиничен диетолог след завършване на проучването. Осемнадесет жени с наднормено тегло (n = 7) или с наднормено тегло (n = 11) с нормална глюкоза на гладно и нормален глюкозен толеранс съгласно критериите на Световната здравна организация (9) бяха наети чрез обява в местните вестници. Средната (± SD) възраст е 52,9 ± 8,7 години и ИТМ 30,4 ± 2,0 kg/m 2. Всички участници бяха изследвани за сериозни здравословни проблеми и изключени, ако бяха открити съдови, бъбречни или чернодробни заболявания. Допълнителни критерии за изключване са менструални нарушения, анамнеза за тютюнопушене или лекарства с антидиабетни лекарства. Петима от пациентите са имали заместителна терапия с l-тироксин, двама са били на ниски дози аспирин и трима са били на терапия с β-блокери през цялото проучване. Седемнадесет от субектите бяха включени в окончателния анализ. Един участник трябваше да бъде изключен, тъй като по време на една от евгликемично-хиперинсулинемичните скоби не беше постигнато стабилно състояние. Никой от участниците не съобщава за странични ефекти или нежелани събития.

Изследването е проведено с рандомизиран, контролиран, единично-сляп, кръстосан дизайн в рамките на субекта. Субектите бяха рандомизирани, използвайки компютърно генерирани списъци с произволни числа. Разпределението за лечението беше извършено от лице, което не участва в процеса на рандомизация. Приготвянето и заслепяването на тестовите ястия се извършва от Института за преработка на зърнени култури (IGV, Potsdam-Rehbruecke, Германия), който не участва в рандомизацията, процеса на разпределение или анализа на данните. Субектите бяха поканени в метаболитната единица след 10-часови гладувания през нощта (в 8:00 ч. Сутринта) два пъти за 180 минути. Субектите са останали в изправено седнало положение по време на експериментите. Всички инфузии се прилагат в предтекубитална вена, докато кръвни проби за анализ се вземат от антекубитална вена в контралатералната ръка.

Диетична намеса

Субектите поглъщат три порции контрол с макронутриенти (бял хляб) или обогатен с овесени влакна бял хляб (обогатен с 10,4 g неразтворими фибри на порция) на ден в продължение на 3 дни (на закуска, обяд и 22:00 ч.). Обогатяването на влакната е в рамките на препоръчителния дневен диапазон на прием на фибри (10). Калоричният прием се коригира от допълнителния прием на стандартизирани течни ястия (Biosorp; Pfrimmer Nutricia, Erlangen, Германия), за да се покрие скоростта на метаболизма и да се избегне загуба на тегло. За индивидуално регулиране на енергийния прием, енергийният разход в покой (REE) се определя преди проучването и се умножава с коефициент 1,5, за да се коригира за лека физическа активност. По време на периодите на изследване не бяха разрешени други ястия и само некалорични напитки (без кофеин). Имаше период на измиване от поне 7 дни между интервенционните периоди.

Тест хляб

Тестовите хлябове бяха произведени и анализирани в една партида от Института за преработка на зърнени култури (IGV, Potsdam-Rehbruecke, Германия). IGV предостави и продукта от овесени влакна (Vitacel OF 101; Rettenmaier & Söhne, Rosenberg, Германия). Етапите на обработка бяха извършени, както е описано по-горе (8). Продуктът от овесени влакна има размер на частиците 50 μm и съдържа 96% общо фибри (93% неразтворими фибри и 3,0% разтворими фибри [70% целулоза, 25% хемицелулоза, 3-5% лигнин, 0,2% β-глюкан, 0,1% мазнини и 0,25% протеин]). По-специално, повечето от разтворимите фибри и нишесте, както и протеините и липидите се отстраняват. Съставът на макроелементите на тестовите хлябове е показан в Таблица 1.

Оценка на инсулиновата чувствителност

Евгликемично-хиперинсулинемичните скоби се извършват в продължение на най-малко 2 часа, като се използва 100 mU/m 2 на минута човешки инсулин (Actrapid; Novo Nordisk, Bagsværd, Дания) и променлива инфузия на 10% глюкоза (Serag Wiessner, Naila, Германия). В стационарно състояние на скобата глюкозата в капилярната кръв се регулира на 5,5 mmol/l за поне 30 минути. Отклонение на единична капилярна концентрация на глюкоза> 10% по време на предполагаеми стационарни условия беше определено като нестационарно състояние. Взети са кръвни проби на изходно ниво, на всеки 10 минути по време на скобата и на всеки 5 минути по време на стационарно състояние. С използваната доза инсулин може да се очаква изцяло потискане на чернодробната глюкоза (11). Следователно изхвърлянето на глюкоза в цялото тяло (М стойност) може да се изчисли от скоростта на инфузия на глюкозата. Действието на инсулина също се изчислява като съотношение M/I, което изразява съотношението M към средната стойност на стационарната серумна концентрация на инсулин и умножено по фактор 100. Скоростта на постхепатален клирънс на серумния инсулин е изразена като съотношение на скоростта на инфузия на инсулин до средната серумна концентрация на инсулин в стационарно състояние (12).

Измервания и лабораторни параметри

Извършен е допълнителен ден на изследване за характеризиране на субектите преди проучването, включително извършването на орални тестове за толерантност към глюкоза и оценка на индивидуалните метаболитни нива. Обучен персонал извършва антропометрични измервания. Телесното тегло се измерва през всеки учебен ден. Чистата телесна маса се оценява върху почиващи участници чрез анализ на биоелектричния импеданс (Nutriguard-M; Data Input, Франкфурт на Майн, Германия), като се използва формулата на Sun et al. (13). Проведени са три измервания и е изчислена средната стойност. Използването на субстрата и дихателният коефициент се определят с помощта на индиректен калориметър (SensorMedics, Билтовен, Холандия) след 20-минутна почивка. Производството на CO2 и консумацията на O2 се измерват за 30 минути в покой, докато субектът е в легнало положение. REE се изчислява съгласно уравнението на Weir (14).

Площта на телесната повърхност е изчислена като 0,007184 × височина (в сантиметри) 0,725 × тегло (в килограми) 0,425 според Дюбоа и Дюбоа (15). ИТМ се изчислява като телесно тегло (в килограми), разделено на квадратен ръст (в метри).

Параметри на кръвта

Кръвните проби бяха анализирани в случаен ред, за да се изключи системно пристрастие поради вариация в интерсеси. След вземане на проби в ETDA или серумни епруветки, кръвта незабавно се охлажда върху лед и се центрофугира и аликвотни части веднага се замразяват при -20 ° C, докато се анализират. Кръвните проби бяха анализирани за инсулин, свободни мастни киселини, холестерол, LDL и HDL холестерол и триглицериди с Cobas Mira (Roche, Lörrach, Германия) (коефициент на вариация в интраанализа [CV]: инсулин, 6.0%; свободни мастни киселини, 10,5%; холестерол, 5,1%; HDL холестерол, 5,4%; и триглицериди, 5,1%). Концентрациите на адипонектин са измерени чрез ензимно-свързан имуносорбентен анализ (Biovendor, Nashville, TN) (интра-тест CV 6,7%). Глюкозата в капилярна кръв се измерва с помощта на метода на глюкозната оксидаза на глюкозен анализатор на Dr. Müller Super-GL (Freital, Германия). С-пептидът беше измерен, като се използва ензимно-свързан имуносорбентен анализ (Mercodia, Uppsala, Швеция) (интра-тест 5% CV). Общите имунореактивни концентрации на човешки серумен грелин се измерват чрез търговско достъпен радиоимуноанализ (Phoenix Pharmaceuticals, Mountain View, CA), като се използва 125 I-маркиран биоактивен грелин като проследяващо средство и поликлонално антитяло, отгледано при зайци срещу COOH-крайния край на човешкия грелин. Интра- и интерактивно CV са 5,3 и 13,6%.

Анализ на дишането на водород

Всички субекти са били в състояние да произвеждат дъх водород. Вземат се проби за въздушен дъх и се измерват с помощта на анализатор на водороден дъх (Quintron Model-12i-Microlyzer; Quintron Instruments, Milwaukee, WI).

Статистика и анализ на данните

Параметри на кръвта

Постабсорбтивни параметри на кръвта след 72 часа фибри спрямо консумация на контрол са дадени в Таблица 2. Няма значителни промени в плазмената глюкоза, кръвните липиди, серумния инсулин, С-пептид, адипонектин, грелин и магнезий след концентрация на фибри в сравнение с контрола. Концентрациите на инсулин на гладно обикновено намаляват след консумация на фибри и по-големият размер на пробата може да е показал достатъчна мощност за откриване на разлика.

Други параметри

Телесното тегло, чистата телесна маса и ИТМ не се променят значително след поглъщане на хляб с високо съдържание на фибри спрямо контрола. Освен това няма разлика в REE и дихателния коефициент (Таблица 2). Съответно изчислените скорости на субстратно окисляване на въглехидрати, липиди и протеини са непроменени (P> 0,15).

Тест за дишане с водород

Приемът на обогатен с фибри хляб за 72 часа води до значително подобрена ферментация на дебелото черво в постабсорбционно състояние в сравнение с консумацията на контролен хляб (9,5 ± 2,0 срещу 5,5 ± 1,3 ppm; P = 0,012) (фиг. 1А). Ферментацията на дебелото черво се засилва при 13 от 17 субекта след прием на много фибри, докато при 4 субекта ферментацията е непроменена или намалена в сравнение с контрола.

Субанализа

Стойностите на М се подобряват при 11 от 17 субекта след висока консумация на фибри за 3 дни в сравнение с контрола. Три от останалите 6 субекта (но само 1 от 11 субекта с подобрени М стойности) не показаха повишени концентрации на теста за водороден дъх след предполагаем прием на фибри, което показва, че тестовите ястия вероятно не са били погълнати от тези участници (или, алтернативно, показващи ниски способност за ферментация на дебелото черво на диетични фибри). Следователно е разумно анализът да се ограничи до субекти с повишени концентрации на тест за дишане на водород след прием на фибри (n = 13). След това приемът на обогатен с фибри хляб в продължение на 72 часа значително подобрява изхвърлянето на глюкоза в цялото тяло (М стойност: фибри 6,85 ± 0,34 спрямо контрола 6,06 ± 0,32 mg · мин −1 · kg −1; P = 0,003), еквивалентно до 13% подобрение на инсулиновата чувствителност (фиг. 1В). Средните концентрации на инсулин (I) по време на стационарно състояние на скобата не се променят значително (186,3 ± 6,3 срещу 194,5 ± 6,2 mU/l; P = 0,300), а средното инсулиново действие, изразено като съотношение M/I, е значително засилено с 16% след прием на фибри (3,73 ± 0,23 срещу 3,21 ± 0,27 mg · мин −1 · kg −1 на mU/l; P = 0,02). Скоростта на постхепатален инсулинов клирънс в стационарно състояние също не е намалена в подгрупата (1,01 ± 0,04 срещу 0,97 ± 0,04 l/min; P = 0,382).

ЗАКЛЮЧЕНИЯ

В рандомизирано, контролирано, кръстосано проучване, Robertson et al. (24) наскоро описа повишена чувствителност към инсулин след 4-седмичен прием на резистентно нишесте, оценено от еугликемично-хиперинсулинемична скоба. Авторите извършват мускулни и мастни биопсии и не могат да открият никакви разлики в експресията на редица скелетни мускулни гени, включително инсулинови рецепторни субстрати 1, фосфатидилинозитол-3-киназа или GLUT-4. Въпреки това, сложна мрежа от транскрипционни фактори и коактиватори надолу по веригата вероятно ще бъде засегната от диетични интервенции и може да повлияе на инсулиновата сигнализация в различни тъкани, включително черния дроб. Освен това основните компоненти на зърнените влакна са целулозата и хемицелулозата, които е вероятно да имат различни биологични ефекти и физикохимични свойства в сравнение с устойчивото нишесте.

A: Концентрации на водород след абсорбция, измерени в цялата кохорта (n = 17) след 72 h диета с високо съдържание на фибри и контролна. Б: Изхвърляне на глюкоза в цялото тяло, изразено като стойност на М в подгрупата (n = 13), включително само пациенти, които са показали повишени концентрации на водород в дишането след диета с високо съдържание на фибри, което показва вероятна хранителна придържане. ▪ след 72 часа прием на фибри; □, след 72 часа контролен прием. * P Вижте тази таблица:

  • Преглед на линия
  • Преглед на изскачащия прозорец

Състав на макроелементите на тестовите хлябове