A rövid távú nagyon alacsony kalóriatartalmú étrend hatása az intramyocelluláris lipid- és inzulinérzékenységre nem cukorbetegeknél és 2-es típusú cukorbetegeknél

Cristina Lara-Castro

1 Táplálkozástudományi Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Alabama

Bradley R Új jövevény

2 Diagnosztikai és terápiás tudományok tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Alabama

Jennifer Rowell

3 Orvosi Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Alabama

Penny Wallace

1 Táplálkozástudományi Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Alabama

Sara M Shaughnessy

4 Orvostudományi Kar, Dél-Karolinai Orvostudományi Egyetem, Charleston, Dél-Karolina

Egy Julian Munoz

1 Táplálkozástudományi Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Alabama

Alanna M Shiflett

1 Táplálkozástudományi Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Alabama

Dana Y Rigsby

1 Táplálkozástudományi Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Alabama

Jeannine C Lawrence

1 Táplálkozástudományi Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Alabama

Daryl E Bohning

5 Radiológiai Tanszék, Dél-Karolinai Orvostudományi Egyetem, Charleston, Dél-Karolina

Steven Buchthal

2 Diagnosztikai és terápiás tudományok tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Alabama

W Timothy Garvey

1 Táplálkozástudományi Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Alabama

4 Orvostudományi Kar, Dél-Karolinai Orvostudományi Egyetem, Charleston, Dél-Karolina

6 Birmingham Veterans Affairs Medical Center, Birmingham, Alabama

Absztrakt

Célkitűzés

A rövid távú, nagyon alacsony kalóriatartalmú étrend (VLCD) hatásainak vizsgálata az intramyocelluláris lipidekre (IMCL), a teljes testzsírra és az inzulinérzékenységre elhízott, nem cukorbeteg és 2-es típusú diabéteszes (T2DM) betegek csoportjában.

Kutatási módszerek és eljárások

Hét kezeletlen T2DM-t és 5 elhízott, nem diabéteszes egyedet vizsgáltak egy 6 napos VLCD előtt és után proton-mágneses rezonancia spektroszkópia segítségével az IMCL, a DXA számának meghatározására a testzsír értékelésére és a hiperinsulinémiás-euglikémiás bilincsekre a perifériás inzulinérzékenység mérésére.

Eredmények

Mindkét csoportban a teljes testzsír és a BMI csökkenése kicsi volt, de statisztikailag szignifikáns. Ezzel szemben a diéta az IMCL kifejezett csökkenését eredményezte a kiindulási értékekhez képest a nem cukorbetegeknél (56% -os csökkenés) és a T2DM (40% -os csökkenés), P Kulcsszavak: a testzsír megoszlása, a kalória korlátozása, a metabolikus szindróma

Bevezetés

Kutatási tervezés és módszerek

A tantárgy jellemzői

12 (10 nő, 2 férfi) túlsúlyos és elhízott személyt vizsgáltunk T2DM-mel és anélkül (10), és a vizsgálati csoport klinikai jellemzőit az 1. táblázat tartalmazza. Az átlagos HbA1c T2DM-ben 8,6 ± 1,3 volt. A vizsgálat előtt minden T2DM-ben szenvedő beteget (n = 7) diétával vagy szulfonilkarbamiddal és/vagy metforminnal kezeltek, de legalább 3 hétig abbahagyták őket a terápiából, és ambulánsan követték őket. Az átlagos kiindulási súlynak a vizsgálat előtt legalább 3 hónapig stabilnak (± 3%) kellett lennie, és egyik vizsgálati alany sem folytatott rendszeres testmozgást. Az önkéntesek egyike sem szenvedett szív- és érrendszeri, vese- vagy májbetegségben, és mindegyikük kémiailag eutireoid volt. Egyetlen alany sem fogyasztott olyan farmakológiai anyagokat, amelyekről ismert, hogy befolyásolják a szénhidrát homeosztázist, a lipideket vagy a lipoprotein anyagcserét. A jegyzőkönyveket az Intézményi Felülvizsgálati Testület hagyta jóvá, és minden tantárgytól írásos tájékozott beleegyezést kaptak.

ASZTAL 1

A testösszetétel és az anyagcsere-paraméterek változása a kiindulási helyzetben és a 6 napos nagyon alacsony kalóriatartalmú étrend után a vizsgálati csoportokban

Nem cukorbetegek
(n = 5 §, F) 2. típusú cukorbetegek
(n = 7 §, 5F/2M)BeforeAfterBeforeAfter

Kor	38 ± 12	43 ± 6
BMI (kg/m 2)	36 ± 5	35 ± 5 *	37 ± 7	35 ± 7 †
Zsírtömeg (kg)	44 ± 10	43 ± 10	45 ± 19	44 ± 18
Sovány testtömeg (kg)	43 ± 4	42 ± 4	58 ± 10	56 ± 9
% zsír	49 ± 5	49 ± 5	41 ± 11	41 ± 11
derék (cm)	99 ± 10	96 ± 9 *	117 ± 14	113 ± 15 *
IMCL (más néven)	7,9 ± 3,0	3,6 ± 2,0 †	18,6 ± 13,7	11,2 ± 10,9 *
Az éhomi plazma glükóz (mmol/l)	5,05 ± 0,55	4,77 ± 0,22	11,93 ± 4,44 ‡	9,82 ± 3,71
Éhomi plazma inzulin (pmol/l)	144 ± 72	84 ± 18	90 ± 72	78 ± 72
GDR (mg · kg −1 · perc)	13,3 ± 2,2	14,7 ± 1,8	6,4 ± 1,5 ‡	7,5 ± 1,1
HOMA-IR	5,5 ± 2,6	3,8 ± 1,4 *	6,9 ± 4,0	5,4 ± 5,1 *
Adiponektin (μg/ml)	7,4 ± 1,8	7,8 ± 0,8	7,8 ± 2,1	6,2 ± 2,1
RQ	0,85 ± 0,02	0,79 ± 0,06	0,78 ± 0,05 ‡	0,80 ± 0,02
Zsír oxidáció (g/kg lbm/nap	1,3 ± 0,2	1,9 ± 0,6	2,0 ± 0,7 ‡	1,8 ± 0,1
Glükóz oxidáció (g/kglbm/nap)	3,7 ± 1,2	2,5 ± 1,4	1,5 ± 1,2 ‡	1,9 ± 0,7
FFA (mmol/l)	400 ± 120	680 ± 90 †	570 ± 100	710 ± 180 *

A csoporton belül jelentősen eltér az alapvonaltól:

Hipokalorikus etetési protokoll

Az orvosi szűrés után az önkénteseket délután fekvőbetegként vették fel a GCRC-be, és a következő 3 napban 50% szénhidrátot, 30% zsírt és 20% fehérjét tartalmazó izokalorikus étrenden egyensúlyozták be egy regisztrált dietetikus segítségével, aki dolgozott a betegekkel a protokoll időtartama alatt. Alapvető vizsgálatokat végeztek, beleértve az antropometriát, az orális glükóztolerancia tesztet (OGTT), a kettős energiájú röntgenabszorpciósometriát (DEXA) a testösszetételhez, az IMCL proton mágneses rezonancia spektroszkópiás (1 H MRS) értékelését, az indirekt kalorimetriát és a hiperinsulinémiás clamp vizsgálatot értékelje az inzulinérzékenységet. A felvétel 4. napján a betegek elkezdték a nagyon alacsony kalóriatartalmú étrendet (VLCD), amely 700 kcal/nap mennyiséget tartalmazott, ugyanolyan makrotáp-eloszlással, mint a kezdeti étrendben. A betegek 6 napig ezen a diétán maradtak. Ezen időszak végén a kiindulási anyagcsere-vizsgálatokat megismételték az étrendi beavatkozás hatásainak felmérése érdekében. Ezen ismételt mérések során a VLCD továbbra is biztosította, hogy az alanyok negatív energiamérleg-állapotban maradjanak. A vizsgálat során a résztvevők fekvőbetegek maradtak, és az összes ételt a GCRC metabolikus konyhája készítette és biztosította.

A standard 75 g-os orális glükóz-tolerancia teszteket 12 órás éjszakai böjt után végeztük el (10). Az 5 nem cukorbeteg alany közül 4 alanyot normál OGTT-nek minősítettek, 1-nél pedig megállapították, hogy károsodott az éhomi glükózszint. Hét betegnél volt T2DM.

Inzulinérzékenység

HOMA inzulinérzékenységi index

A homeosztatikus modell értékelési indexét alkalmazták az inzulinrezisztencia szintjének meghatározására az éhomi inzulin- és glükózszintek felhasználásával, és a képlet = [glükóz (millimol/liter) x inzulin (mikróegység/milliliter)]/22,5. A HOMA indexet minden alanyra kiszámolták a beavatkozás előtt és után, és a hiperinsulinémiás bilincsek adatait egészítik ki, amelyek nem minden beteg számára voltak elérhetőek, a fentiek szerint.

Intramyocelluláris lipid

Hasonló módon, elhízott, nem cukorbetegeknél (n = 5) minden vizsgálatot 4,1 T teljes test képalkotó és spektroszkópiai rendszeren futtattunk, összekapcsolva egy Bruker konzollal (Bruker Instruments, Billerica, MA). Minden alany lábát egy laboratóriumban épített 1 H madárketrec tekercsbe helyezték, a térd meghosszabbítva, a boka semleges helyzetben. Az IMCL-t ezen a rendszeren mértük egy kereskedelemben kapható szelektív 2D mágneses rezonancia spektroszkópos képalkotó (MRSI) szekvencia alkalmazásával. A technikával és a módszerek reprodukálhatóságával kapcsolatos részleteket korábban publikálták (12). Röviden, az elsajátítást követően egy 6 × 6 voxel érdekes régióból (ROI) származó 36 spektrum sorozatát összegeztük, így egyetlen spektrumot kaptunk, amely a talpizom 2,25 cm3 területét jelentette. Ezt az egyetlen összesített spektrumot elemezték minden alany esetében. Az ebben a betegcsoportban végzett összes utólagos vizsgálat során az MRSI szelet helyét és az összesített ROI helyét állandó értéken tartották.

Az összes spektrumot úgy analizáltuk, hogy a csúcspozíciókat és területeket illesztettük az időtartomány illesztésével a jMRUI (Java-alapú mágneses rezonancia felhasználói felület) használatával (13). Ugyanazokat az illesztési eljárásokat alkalmazták, függetlenül a spektrumok megszerzéséhez használt rendszertől, és minden illesztési modellt és előzetes tudáskészletet korábban publikáltak (14–17). A rendszer teljesítményének napi változásainak figyelembevétele érdekében protokollunk normalizálta az IMCL csúcsamplitúdókat a megfelelő belső vízcsúcs-amplitúdóhoz ugyanazon az izomhelyen. Ez hasonló a Krssak et al. (18) A vizsgálat összes csúcsterületét tetszőleges egységekben fejezzük ki pixelterületenként a belső vízhez viszonyítva, és a relaxációs hatásokat korrigáltuk a publikált T1 és T2 értékek felhasználásával a víz és az IMCL esetében 1,5T (19) és 4T (20) értéken. A belső víz kombinációjának intenzitás referenciaként történő felhasználása a T1 és T2 relaxációs hatások korrekciójával lehetővé teszi az IMCL 1,5T és 4,1T méréseinek összehasonlítását alanycsoportjainkban.

Közvetett kalorimetria

Egy éjszakán át tartó gyors, nyugalmi energiafogyasztás után a zsír oxidációját és a szénhidrát oxidációt mértük közvetett kalorimetriával, Deltratrac metabolikus monitor segítségével (Deltratrac II, SensorMedics, Yorba Linda, Kalifornia), a korábban leírtak szerint (21). A mérések 30 perc pihenés után kezdődtek, miközben hanyatt feküdt az ágyban. A lejárt levegőt felnőtt méretű szellőztetett előtető rendszerrel gyűjtöttük 20 percig, 10 perces egyensúlyozás után. A teljes test oxigénfogyasztását (VO2) és a CO2 termelését (VCO2) kiszámítottuk az arc gradiensének és a levegő áramlási sebességének Haldane transzformációval történő mérésével. A lipid- és szénhidrát-oxidáció sebességét a légzési hányadosból határoztuk meg, és normalizáltuk a metabolikusan aktív testtömeg-kilogrammonként, a korábban leírtak szerint (21).

Antropometriai és testösszetétel

A testtömeg-indexet (BMI) a tömeg kilogrammban elosztva osztották a négyzetméter magasságával (kg/m 2). A zsíreloszlást derék és csípő kerülete (cm) alapján értékeltük, a Novel Products feszültség-vezérelt mérőszalaggal. A DEXA szkennelést DPX-L (Lunar Radiation Corp., Madison, WI) alkalmazásával, az 1.33-as szoftververzió (Lunar Corp.) alkalmazásával végeztük, és a testösszetétel mértékét a teljes testzsír, a testzsír% és a sovány testtömeg függvényében adtuk meg. csonttömegből. A glükóz eltávolításának és az üzemanyag oxidációjának normalizálásához sovány testtömeget használtunk.

Egyéb vizsgálatok

A plazma glükózszintet glükóz-oxidáz módszerrel mértük glükózanalizátorral (YSI 2300; Yellow Springs Instruments, Yellow Springs, OH). A szérum inzulinszintet elektrokemilumineszcens immunvizsgálattal (Roche Diagnostics, Mannheim, Németország) mértük. Laboratóriumunkban ennek a vizsgálatnak az intra-assay átlagos variációs együtthatója 5%, a tesztek közötti átlagos variációs együttható pedig 6%. A plazma adiponektin szintjét ELISA kit (Linco Research Co®) segítségével mértük. A plazma szabad zsírsavakat NEFA C kit (Wako Chemicals, Richmond, VA) segítségével mértük a gyártó által leírt módon, a vizsgálaton belüli variációs együttható 0,8%.

statisztikai elemzések

A 6 napos, nagyon alacsony kalóriatartalmú étrend hatása nem cukorbetegeknél és T2DM-nél

Lábjegyzetek

Kiadói nyilatkozat: Ez egy szerkesztetlen kézirat PDF-fájlja, amelyet kiadásra elfogadtak. Ügyfeleink számára nyújtott szolgáltatásként a kéziratnak ezt a korai változatát biztosítjuk. A kézirat átmásolásán, szedésén és a kapott bizonyíték felülvizsgálatán átesik, mielőtt a végső hivatkozható formában közzétennék. Felhívjuk figyelmét, hogy a gyártási folyamat során olyan hibákat fedezhetnek fel, amelyek befolyásolhatják a tartalmat, és a naplóra vonatkozó minden jogi felelősségvállalás vonatkozik.