A zöld leveles membránok használata az étvágycsökkentés elősegítésére, a hedonikus éhség és a testtömeg csökkenésére

Charlotte Erlanson-Albertsson

Kísérleti Orvostudományi Tanszék, étvágyszabályozó egység, Bio-Medical Center (BMC), B11, Lundi Egyetem, Sölvegatan 19, SE 221 84 Lund, Svédország

Per-Åke Albertsson

Biokémiai és Strukturális Biológiai Tanszék, Kémiai Központ, Lundi Egyetem, SE 221 00 Lund, Svédország

Absztrakt

A folyamatban lévő kutatások arra a kérdésre adnak választ, hogy melyik jóllakottság jele a legerősebb, vagy a jóllakottság jeleinek melyik kombinációja a leghatékonyabb az evés abbahagyására. Cél továbbá olyan élelmiszerek vagy élelmiszer-adalékanyagok megtalálása, amelyek felhasználhatók az élelmiszer-bevitel terápiás csökkentésére. A testtömeg és a glikémia egyedüli szerekkel történő normalizálására irányuló terápiás kísérletek általában csalódást okoztak. A bariatrikus műtét sikere szemlélteti több hormon alkalmazásának indokoltságát az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség kezelésére. Megállapítottuk, hogy a zöld levelek egyes komponenseinek, a tilakoidoknak, ha orálisan adják őket, hasonló indokuk van egyidejűleg több bélhormon felszabadulásának kiváltásában. Ily módon elősegíti a jóllakottságot és elnyomja az éhséget, ami a testtömeg és a testzsír csökkenéséhez vezet. A mechanizmus a bél lipid hidrolízisének csökkentett sebessége, amely lehetővé teszi a lipolitikus termékek eljutását a disztális bélbe és a jóllakottsági hormonok felszabadulását. A tilakoidok a bél glükózfelvételét is szabályozzák, és prebiotikus irányban befolyásolják a bél mikrobiotájának összetételét. A tilakoidok használata újszerű stratégia az elhízás kezelésére és megelőzésére.

Bevezetés

Az elhízás járvány gyorsan terjed az egész világon. Az elhízási járvány eredete egyértelműen több paramétertől függ. Ilyen például a magas zsír- és szacharóztartalmú, energiasűrű és tápanyag-szegény élelmiszerek fogyasztása [1].

Az étvágyszabályozás két rendszeren keresztül történik, a homeosztatikus szabályozáson és a hedonikus szabályozáson keresztül [2]. A homeosztatikus szabályozás magában foglalja az energiafogyasztás, a hedonikus szabályozás pedig az étkezési szenzoros öröm szabályozását. A hatékony étvágyszabályozás elvesztése vagy a homeosztatikus út megzavarása és/vagy a hedonikus út nem megfelelő érzékenyítése lehet.

A homeosztatikus és a hedonikus rendszerek között egyértelműen kölcsönhatás van [3]. Együtt modulálják az éhséget és a jóllakottságot, de bizonyos ételek kiválasztását és tetszését is. Az étvágykontroll elérése és a testtömeg-szabályozás befolyásolása érdekében ezért fontos figyelembe venni az energiaháztartásért felelős folyamatokat és az étkezés hedonikájában szerepet játszó folyamatokat [4]. Az étvágyszabályozás egyik fontos tényezője a bélben található baktériumflóra.

Megállapítottuk, hogy a tilakoidok, a zöld levelek fotoszintetikus membránjai elnyomják az éhséget és elősegítik a jóllakottságot. Ez a gyomor-bélrendszeri étvágy-peptidek modulációja és a bél mikroflóra modulációja révén történik. Hosszú távú vizsgálatok során a tilakoidok fogyást eredményeznek, csökkentve a vér lipidjeit és a vércukorszintjét. A tilakoidokat kapó alanyoknak a zsírok és az édes iránti kedvük is alacsonyabb. Az ételekhez adott tilakoidok ezért hasznosak lehetnek a fogyás és az egészség javításában.

Tilakoidok - Tulajdonságok és összetétel

A növényi sejt kloroplasztokból áll, ahol a fotoszintézis zajlik. A sejtet sejtfal veszi körül, ellenáll az emberi emésztésnek. A vizes vakuola a sejt térfogatának 80% -át veszi fel. A tilakoidok olyan membránok, amelyek a kloroplaszt fotoszintetikus készülékét építik fel. A tilakoidok galaktolipidekből, fehérjékből, pigmentekből, vitaminokból és antioxidánsokból állnak

A thilakoidok hatása

Hatás a lipáz/kolipáz aktivitásra

Első felfedezésünk a tilakoidok hatásáról a hasnyálmirigy lipáz/kolipáz katalizált zsírhidrolízisének erőteljes gátlása volt (2. ábra) [18]. A hasnyálmirigy-lipáz és annak fehérje-kofaktor-kolipáza a fő enzim, amely felelős az étrendi zsír hidrolíziséért a bélben [21]. A lipáz vagy a kolipáz hiánya károsítja a zsír emésztését és a steatorrea-t [22]. Az az elképzelés, hogy a zsír emésztésének csökkent sebessége befolyásolja az étvágyat, egyértelmű volt a kolipáz kiütött egerekből, amelyek heterozigóta formájukban lassabban növekedtek [23]. Ezt az elképzelést tovább mozdította egy olyan vegyület felfedezése, amely gátolta a hasnyálmirigy lipázát/kolipázt és egyidejűleg csökkentette a patkányok táplálékfelvételét orális beadás után [24].

Tilakoidok és zsíremésztés. A tilakoidok dózisfüggő módon gátolják a lipáz/kolipáz aktivitást [18]. A gátlás a tilakoidok triglicerid-határfelülethez való kötődésének köszönhető, amely így lefedi a hidrolizálandó szubsztrátot [18, 19]. A tilakoidok megkötik a hasnyálmirigy lipáz/kolipáz komplexét is [20]. Az olajcseppek hidrolízise tehát lassabban megy végbe. A bélenzimek fokozatosan lebontják a tilakoidokat, ami lehetővé teszi a zsír emésztését. Ezért nincs steatorrea

A tilakoidok, mint a lipáz/kolipáz gátlóinak megállapítása azon az elgondoláson alapult, hogy a galaktolipidek a lipáz/kolipáz erőteljes inhibitorai, és hogy a tilakoidok a galaktolipidek gazdag forrása. A hasnyálmirigy-lipázról és a kolipázról kimutatták, hogy monorétegekben adszorbeálódnak a galaktolipidekbe [25], lassítva a lipolízist, ami fontos lehet a jóllakottság elősegítésében [26]. Jelen ismereteink szerint a tilakoidokban több olyan komponens van, amely fontos a megfigyelt étvágycsökkentés szempontjából, nemcsak a galaktolipidek. Ezek a komponensek a fehérjék, azaz a könnyű betakarító komplexek és az antioxidánsok. Az étvágycsökkentés optimális hatásához a tilakoidok teljes komplex makromolekuláris szerkezetére van szükség. A tilakoidok dózisfüggő gátlást mutatnak a hasnyálmirigy lipáz/kolipáz aktivitásában in vitro. Meglepetésünkre a lipideket a tilakoidokból extraháltuk, így a lipidektől mentes tilakoid termék még mindig képes volt gátolni a hasnyálmirigy lipázát/kolipázt. Így inkább a tilakoidokban található hidrofób fehérjék felelősek a megfigyelt gátlásért [18].

Növényekből, gombákból, algákból, borból, zöld teából és kávéból kivont különféle polifenolokról kiderült, hogy in vitro teszteléskor gátolják a hasnyálmirigy lipázát [35]. Számos tanulmány az elhízás elleni hatásokat jelzi állatkísérletekben, a hatásmechanizmus a fokozott szimpatikus aktivitás, a megnövekedett energiafelhasználás és a zsír fokozott oxidációja [36], valamint a tápanyagok alacsonyabb felszívódása [37]. További vizsgálatokra van szükség az étvágy és a testsúly elnyomásának dokumentálásához, ha embernek adják be.

Az étrendi rostok elősegíthetik a jóllakottságot. Az árpából származó betaglukán, ha fehér rizshez adják, elősegíti a jóllakottságot [38], és elnyomja az élelmiszer-bevitelt. A rostok megköthetik az étkezési zsiradékot is, amely azután ürülékbe ürül. A zsír eltávolításának másik módja a kalciumionok hozzáadása. Megállapították, hogy a magas kalciumtartalmú étrend napi 10 g zsírt választ ki az alacsony kalciumtartalmú étrendhez képest, ami 5 g zsír kiválasztásához vezet [39]. A mechanizmus a kalcium kötését a zsírsavakhoz, amelyek kicsapódnak és kiválasztódnak a székleten keresztül. A kalcium kicsapja az epesót is, amelyre szükség van a zsírsavak bélbe jutásához.

Különféle módon lehet növelni a széklet zsírkiválasztását, ezek a mechanizmusok egyikük sem érvényesül a tilakoidokra. A tilakoidok a hasnyálmirigy lipáz/kolipáz ideiglenes gátlásával működnek a zsír emésztése során. A zsíremésztés késése miatt a lipidek eljutnak a bél távoli végébe, ahol felszívódnak. Az általános fontos mechanizmus az, hogy az étel emésztése „kényszerül” a bél disztális részeire. Ezáltal a jóllakottsági hormonok hatékonyan szabadulhatnak fel. A hasnyálmirigy-lipáz/kolipáz gátlásának mechanizmusa a tilakoidok kötődése a hidrolizálandó triglicerid-szubsztrátot borító lipidfelülethez (2. ábra) [18]. Egy másik mechanizmus a hasnyálmirigy lipáz/kolipáz kötése a tilakoidokhoz. A hasnyálmirigy-lipáz/kolipáz azonban csak kis százaléka kötődik a tilakoidokhoz, ami arra utal, hogy a lipáz/kolipáz aktivitás gátlása a triglicerid felületének tilakoidokkal történő borításának köszönhető. A tilakoidok emulgeáló tulajdonságokkal rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy vonzódnak a lipid felületekhez, stabil zsíremulziókat képezve. Annak érdekében, hogy étvágycsökkentőként aktívak lehessenek, fontos, hogy a tilakoidok feloldódjanak egy lipid formulában, amely optimálisan eloszlatná őket, hogy monoréteget képezzen a lipid részecskék körül és a felületeken.

A jóllakottság és az éhezés visszaszorítása

A tilakoidok beadása gátolja az étkezést és elősegíti a jóllakottságot, amint azt patkányok [18, 40], egerek [32] és emberek [31, 33, 41, 42] mutatják. A tilakoidok krónikus beadása hatékonyan csökkenti a testsúlyt és javítja a glükóz/lipid anyagcserét a túlsúlyos egyéneknél, ami azt sugallja, hogy a tilakoidok hatékony terápiás lehetőséget kínálnak a túlsúlyos betegek számára. Állatkísérletekben a tilakoidokat elkeverték étellel, humán vizsgálatokban pedig a thilakoidokat az étkezés összetevőivel egy teljes étkezés részeként vagy lé formájában étkezés előtt. A tilakoidok hatékonyan elnyomják a táplálékfelvételt, függetlenül az étrend összetételétől, azaz a magas zsírtartalmú [18, 31] vagy a magas szénhidráttartalmú étrendtől [33, 40–42]. A táplálékfelvétel elnyomása közvetlen hatással volt az emberre ugyanazon étkezés során [33, 42].

Emberben magas zsírtartalmú ételt szolgáltak növekvő koncentrációjú tilakoidokkal, 5-ről 50 g-ra [31]. A tilakoidokat összekeverték repceolajjal (26 g) és kesudióval (25 g), mésszel, sóval és bazsalikommal, és pesto szószként fogyasztották kenyéren, paradicsommal. A zsír százalékos aránya 65 energia%, szénhidrát 25 E% és fehérje 10 E% volt. Egy ilyen étkezésnél a CCK dózisfüggő módon szabadult fel, lényegesen eltérően a kontrolltól 4 órával és 6 órával az étkezés kezdete után. A kontroll étkezés optimális CCK felszabadulást nyújtott az étkezés kezdete után 30 perccel, míg tilakoidokkal a CCK korai felszabadulása következett be 30 perc múlva, és egy új csúcs 4 óra múlva következett be (3. ábra).

A CCK felszabadulása étkezés után tilakoidokkal és anélkül emberben. Tilakoidokkal a CCK késői felszabadulása volt a korai felszabadulás mellett. Irányítás alatt csak a CCK korai kiadása volt. Így a tilakoidok hosszabb ideig indukálják a CCK jóllakottsági hormon felszabadulását, fontosak az étkezések közötti nassolás megelőzésében [31]

Az idő lefutása azt sugallja, hogy a CCK felszabadulásának ingere 6 órán át folytatódik. Mivel az étkezés magas zsírtartalmú étkezés volt, arra lehetett következtetni, hogy az étkezési zsírsavak okozzák a CCK felszabadulását, és hogy a zsírsavak a kontrollhoz képest hosszabb ideig képződnek. Így a tilakoidok lelassítják az emberben az étkezési zsír emésztését, oly módon, hogy hosszabb időn keresztül elősegítse a CCK felszabadulását. A késleltetett zsíremésztés további bizonyítéka a zsírsavak késői megjelenése a vérben a kontrollhoz képest [31]. Ezeknek a vizsgálatoknak a során a leptin szignifikánsan megemelkedett a kontrollhoz képest a 6 órás időpontban [31]. Mivel a delipidált tilakoidok ugyanolyan hatékonyan gátolják a lipázt, mint a normál tilakoidok [18], érdekes volt megvizsgálni lehetséges étvágycsökkentő hatásukat. A CCK felszabadulása hasonló volt a normál tilakoidokéhoz; azonban a leptin nem szabadult fel [31]. A lipidált tilakoidok, amelyekben nincsenek pigmentek és membrán lipidek, nem annyira hatékonyak az étvágy szabályozásában, mint a kezeletlen tilakoidok.

Mivel a tilakoidok jóllakottságot váltanak ki a zsírban gazdag ételekben, nyilvánvaló kérdés volt, hogy a tilakoidok étvágycsökkentőként is működnek-e a szénhidrátban gazdag étkezésekben. A túlsúlyos nőknek szénhidrátban gazdag reggelit kínáltak tilakoidokkal és anélkül [33]. Az étkezés müzliből, fehér kenyérből, vajból, sajtból, sonkából, fekete aktuális lekvárból, joghurtból, narancsléből és banánból állt, kávéval együtt, és 4 órán át követte. Az étkezés 71 E% szénhidrátból, 11 E% zsírból és 18 E% energiafehérjéből állt. A tilakoidokat összekeverték a lekvárral, és joghurttal és müzlivel ették. A tanulmány crossover kialakítású volt. A túlsúlyos nők elfojtották az éhséget és az étkezési motivációt a tilakoidokkal dúsított reggeli elfogyasztása után a kontroll reggelihez képest [33]. Az étvágycsökkentés nyilvánvalóvá vált a reggeli kezdetétől számított 2 óra elteltével. A CCK szintjének szignifikáns emelkedését regisztrálták 3 órától kezdve a kontrollhoz képest. A tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a tilakoidok képesek voltak késői jóllakottságot adni és elnyomni az éhség motivációját, még a magas szénhidráttartalmú étkezés mellett is [33]. Fontos megjegyezni, hogy a tilakoidok már az étkezés kezdete után 2 órával elfojtották az éhséget és a jóllakottságot elősegítették, szokásos szénhidrát alapú reggelivel mérve [42].

Az étkezés utáni jóllakottság magyarázata még a magas szénhidráttartalmú, alacsony zsírtartalmú étkezés esetén is arra utal, hogy a tilakoidok étvágycsökkentő hatásának más mechanizmusai relevánsak lehetnek, amelyek nem kapcsolódnak a zsír emésztésének csökkent sebességéhez. Ilyen mechanizmus lehet a tilakoidok hatása a glükóz homeosztázisra és az inzulin szekréciójára. A tilakoidokkal dúsított reggeli a vér glükózszintjének kétfázisú válaszát mutatta, míg a kontroll reggeli egyszeri glükózemelkedést, majd étkezés utáni hipoglikémiát mutatott [33]. A kontrollreggeli hipoglikémia korrelált az éhség fokozásával. A hipoglikémia tudvalevőleg serkenti az éhséget, míg a vércukorszint emelkedése jóllakottságot okoz [43].

A tilakoidok által megnövekedett jóllakottság másik magyarázata a CCK és a GLP-1 felszabadulása lehet. Úgy vélik, hogy a CCK felszabadulása csak zsír- és fehérjében gazdag étkezés után következik be. Még szénhidrátban gazdag étkezésről is kiderült, hogy emeli a CCK szintjét [44]. A túlsúlyos nőknél a reggeli fogyasztása során a tilakoidok jelentősen stimulálták a GLP-1 felszabadulását (4. ábra) [41]. A GLP-1 egy jóllakottsági hormon, amelyet a bélsejtek termelnek szénhidrátokra és zsírokra reagálva. A zsírsavak különösen hatásos felszabadítói a GLP-1-nek. A GLP-1 olyan hormon, amelyet elhízás elleni gyógyszerként fejlesztenek ki. Kezünkben a tilakoidok okozták a GLP-1 endogén felszabadulását, amely könnyebb és fiziológiásabb módja a GLP-1 szintjének növelésére a jóllakottság és az energiaegyensúly elérése érdekében.

Elfojtott késztetés az édesre és a GLP-1 (glükagon-szerű peptid 1) felszabadítására tilakoidok fogyasztásával és anélkül. A túlsúlyos nőknek reggelit adtak a nulla időpontban 5 g tilakoidokkal vagy anélkül, valamint egy ebédet 360 percen belül. Az édes késztetést a VAS-on keresztül, valamint a GLP-1-et vérmintával mértük. A tilakoidokat kapó alanyok a kontrollhoz képest 90 napos testsúlycsökkenés után is jelentősen elnyomták az édes és fokozott felszabadulás iránti vágyat a GLP-1 felszabadulására [41].

Az éhségjelző ghrelin tilakoidok általi elnyomását figyelték meg a nagy dózisú tilakoid után 60% zsírtartalmú egyetlen étkezés során, ahol a tilakoidokat pesto szószban adták hozzá [31]. A ghrelint hasonló módon elnyomták a tiszta szénhidrátot kapó disznókban a tilakoidok, mint a kontrollban [45]. A tilakoidok étvágyszabályozásra és étvágyszabályozó hormonokra gyakorolt hatása tehát mind szénhidrát-, mind zsírtartalmú étkezésnél jelentkezik.

A hedonikus éhség elnyomása

A hedonikus éhséget 1) az ételre való gondolkodás jellemzi, bár éppen most ettél, 2) egy kontrollálatlan késztetés egy nagyon ízletes, cukrot, sót vagy zsírt tartalmazó étel fogyasztására és 3) a túlevés. A túlsúlyos személyek fokozottan kedvelik az ízletes ételeket, különösen a cukrot [46] és a zsírt [47]. Ezért nagyon fontos olyan stratégiákat találni, amelyek elősegíthetik a hedonikus éhség ellenőrzését.

A testtömeg és a testzsír csökkenése

A tilakoidok hatásmechanizmusa az étvágyszabályozásban. A tilakoidok elfogyasztása késlelteti a zsír emésztését és felszabadítja a bélhormonokat a kolecisztokinint (CCK) és a glükagonszerű peptid-1-et (GLP-1). Ezek a hormonok elősegítik a jóllakottságot és elnyomják az éhséget, különös tekintettel a hedonikus éhségre, vagyis édes és zsíros késztetésre. A tilakoidok a bélben lévő baktériumokat prebiotikus módon is megváltoztatják, növelve a Lactobacillus reuteri törzseket. Ezekkel a hatásokkal a thilakoidok fontosak az elhízás és a cukorbetegség megelőzésében

Összeférhetetlenség

A szerzők mind a Greenleaf Medical AB tudományos tanácsadói, mind a Thylabisco AB részvényesei.