Az étrendi telített zsír korlátozott hatása a plazma telített zsírokra alacsony szénhidráttartalmú étrend esetén

Absztrakt

Bevezetés

A korlátozott szénhidráttartalmú étrend (CRD) kísérleti környezetben való alkalmazásának az az oka, hogy az étrendi szénhidrát a glükóz-inzulin tengely fő ingere, amely viszont mély hatással van számos anyagcsere folyamatra. Az anabolikus állapottól való elmozdulás a zsír oxidációjának növekedéséhez vezet, ezáltal megváltoztatva a lipoprotein anyagcserét és a kardio-metabolikus profilt [1]. Az alacsony szénhidráttartalmú étrend következetesen csökkenti az éhgyomri és az étkezés utáni plazma triacilglicerin (TAG) értékét, növeli a HDL-koleszterin (HDL-C) szintet, csökkenti a plazma inzulinszintjét és javítja az inzulinérzékenységet [2]. Míg az LDL-koleszterin (LDL-C) válaszok változékonyabbak, következetes elmozdulás tapasztalható a kis részecskékről a nagyobbakra [3]. Ezek a válaszok a szénhidrát-korlátozásra izokalorikus kísérletek során fordulnak elő [4–6], jelezve, hogy a hatások nem kizárólag a fogyásnak köszönhetők.

A hipokalorikus CRD-t fogyasztó, túlsúlyos férfiak és nők korábbi vizsgálatában az egyik legszembetűnőbb válasz a CRD-re adott válaszként a plazma SFA-szint szignifikánsan nagyobb csökkenése volt az alacsony zsírtartalmú étrendhez képest, annak ellenére, hogy a étrendi SFA a csökkentett szénhidráttartalmú étrendben [7]. A lipid anyagcsere, különösen az SFA elérhetőségének ellenőrzése egy aktuális érdeklődésre tarthat számot egy friss meta-elemzés miatt, amely azt mutatja, hogy az étrendi SFA nem kockázati tényező a szív- és érrendszeri betegségek szempontjából [8], valamint annak jelzése, hogy különösen a szénhidráttal történő helyettesítés növelheti a kockázatot [ 9]. Az, hogy a plazma SFA mennyiben tükrözi az étrend telített zsírfogyasztását, nem egyértelmű, és a szénhidrát jelenléte jelentősen befolyásolja [3, 7]. Cassady és mtsai. [10] például azt találta, hogy a plazma palmitinsav és a sztearinsav nem függ két különböző CRD telített zsírtartalmától. Két másik tanulmány arról számolt be, hogy alacsonyabb az SFA plazmaszintje olyan diétákra adott válaszként, amelyek két-háromszor nagyobb SFA-bevitelt tartalmaztak, de alacsonyabb volt a szénhidráttartalom, mint a szokásos bevitelnél [11, 12].

Itt kibővítjük korábbi vizsgálatunk eredményeit a plazma zsírsav-összetételre adott válaszok értékelésével azoknál a férfiaknál, akik két 6 hetes testsúly-fenntartó CRD táplálási periódusban vettek részt, amelyek csak zsírsav-összetételben változtak. Az egyik CRD-t magas SFA-tartalommal (a tejzsír és a tojás hangsúlyozásával), a másikat alacsonyabb telített zsírtartalomban, következésképpen magasabb többszörösen telítetlen (PUFA) és egyszeresen telítetlen (MUFA) zsírsavak telítetlen zsírjában (hangsúlyozva a halakat), dió, omega-3 dúsított tojás és olívaolaj). A célkitűzések a következők voltak: (1) annak megállapítása, hogy az étrendi és a plazma SFA-szintek közötti összefüggés fennmarad-e izokalorikus körülmények között, (2) annak meghatározása, hogy a súlystabil CRD növeli-e a plazma ARA-t és a kapcsolatot a gyulladásos markerekkel és izoprostánokkal, és (3) annak meghatározása, hogy Az étrendi EPA és a dokozahexaénsav (DHA; 22: 6n-3) növekedése a CRD-n enyhíti a plazma ARA növekedését és annak társulását gyulladásos markerekkel és izoprostánokkal.

Kísérleti eljárások

A tanulmány résztvevői

Nyolc, 38–58 éves férfi, 25–35 kg/m 2 BMI-vel vett részt ebben az ellenőrzött étrendi beavatkozásban. A kórtörténetet, a családtörténetet és az étrendi bevitelt a 3 napos étrend nyilvántartásából összegyűjtötték az alapszintnél. A kizárási kritériumok a kóros glükózszint, a hiperkoleszterinémia, az I vagy II típusú cukorbetegség diagnosztizálása, a máj vagy más metabolikus vagy endokrin diszfunkció, a magas vérnyomás, vagy a koleszterin vagy a diabéteszes gyógyszerek alkalmazása voltak. Az alanyokat akkor is kizárták, ha olyan kiegészítőket szedtek, amelyekről ismert, hogy befolyásolják a szérum lipoprotein szintjét (azaz halolaj, niacin, psyllium rost) vagy gyulladást (azaz aszpirint). Az alanyokat nem zártuk ki, ha már CRD-t követtek, de kizárták őket, ha fogyni próbáltak, vagy testtömegük az elmúlt 3 hónapban ± 3 kg-ot változott. Az alanyokat arra kérték, hogy a kísérleti időszak alatt tartsák fenn azonos aktivitási szintjüket (aktivitási nyilvántartások igazolták), és a mozgásszegény személyeket nem engedték meg, hogy új edzésprogramot indítsanak annak érdekében, hogy figyelembe vegyék a függő változókra gyakorolt esetleges zavaró hatásokat.

Tanulmányterv és étrendi beavatkozás

Véletlenszerű, keresztezett, kontrollált felépítésben az izokaloros szénhidráttal korlátozott, magas telített zsírtartalmú étrendet (CRD-SFA) összehasonlították a telítetlen zsírban magasabb CRD-vel (CRD-UFA). Minden étrendi táplálkozási időszak 6 hét volt, korábbi kutatások alapján, amelyek azt mutatták, hogy a PL plazma zsírsav-összetétele az étrend megváltoztatását követő 4–6 héten belül stabilizálódik [19], a vér lipidjei pedig a CRD-t követő 6 héten belül stabilizálódnak [20]. Három héttel a 6 hetes étrendi táplálkozási időszakok megkezdése előtt mindegyik alanynak azt tanácsolta, hogy fogyasszon be befutó, szabad életet fenntartó súlyt fenntartó CRD-t (

10% en szénhidrátból, 65% en zsírból és 25% en fehérjéből), kutató laboratóriumunk szabványosított eljárásaival. Ennek a befutási időszaknak az volt a célja, hogy: segítsen meghatározni a testtömeg fenntartásához szükséges megfelelő energiaszintet; szabványosítsa az alany fiziológiai állapotát minden diéta előtt; és metabolikus adaptációkat kezdeményez a szénhidrát-korlátozáshoz. A vizelet ketonokat a teljes CRD bejárási periódus alatt és az intervenció során reagenscsíkok (Bayer Corporation, Elkart, IN) alkalmazásával figyeltük meg a megfelelés biztosítása és a táplálkozási ketózis jelenlétének biztosítása érdekében. A befutási periódus után az alanyokat randomizálták a két diétás kar egyikébe, a fentiek szerint. A 6 hetes táplálkozási időszakot követően az alanyok 4 hétre visszatértek az egyéni alap diétához. Miután kimosták, még 3 hétig visszatértek ugyanarra a bejáratott CRD-re, majd átmentek a következő 6 héten át ellenőrzött CRD etető karra.

Az egyes alanyok étrendi energiáját a testtömeg fenntartására írták fel, a Harris-Benedict-egyenlet segítségével becsülték meg, és megszorozták az aktivitási tényezővel 1,2-től 1,55-ig az egyéni aktivitási szinttől függően. Ezt átlagolták a kalóriabevitelükkel a kiindulási étrendi bevitel és a befutott CRD időszak alatt. A kísérleti étrendek összetételét olyan tápelemző szoftver segítségével fejlesztették ki, amely normál ételekből állt, amelyek csak a telített és telítetlen zsírsavak relatív mennyiségében különböztek meg, de megfeleltek az étel típusának, energiájának, összes zsírjának, élelmi rostjának., ford zsír és koleszterin (Élelmiszer-feldolgozó 7.71, ESHA Research, Salem, OR). A napi tápanyag-összetétel validálását kémiai analízissel igazoltuk (Covance Inc, Princeton, NJ). Az 1. táblázat kémiai analízissel mutatja a 7 napos rotációs menü átlagos 3 napos tápanyag-bevitelét. Az alanyoknak az RDA ≥ 100% -ának megfelelő napi többvitamin- és ásványianyag-kiegészítést is adtak, és az egész beavatkozás során elfogyasztották a megfelelő mikroelem-állapot biztosítása érdekében.

Minden 6 hetes táplálási periódusban minden ételt és italt az alanyok számára biztosítottak egy 7 napos rotációs menüben, és más ételeket vagy italokat nem engedélyeztek, hacsak nem kalóriatartalmúak vagy nagyon alacsony kalóriatartalmúak (azaz víz, diétás szóda). A CRD-SFA-ban domináns ételek a magas zsírtartalmú tejtermékek (tejszín, vaj, sajt és alacsony szénhidráttartalmú tej), tojás, hús, baromfi és fehér hal, valamint néhány alacsony omega-3 dió és mag (például mandula) ). A CRD-UFA-ban az ételek túlnyomó része folyékony omega-3 PUFA-tojás volt (Egg Creations, Burnbrae Farms Ltd, ON, Kanada. EPA-t, DPA-t és DHA-t tartalmaz), kemény héjas omega-3 tojás (magas ALA- és DHA-tartalommal), lazac, szardínia, hús, baromfi, olívaolaj, repceolaj, alacsony zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú tejtermék, dió és magvak. Az alanyok elkészített, csomagolt ételeket vettek fel minden hétfőn, szerdán és pénteken. Minden kivett élelmiszer-edényt mosatlanul visszaküldtek és megvizsgálták, hogy minden étel és zsír elfogyott-e.

Antropometria

A testsúlyt hetente reggel mértük étkezés előtt, és az étrendi beavatkozás során ± 2 kg-on belül tartottuk. A kalóriabevitelt úgy módosították, hogy a testtömeg ezen paramétereken belül maradjon. A testösszetételt kettős energiájú röntgenabszorpciós módszerrel (Prodigy, Lunar Corporation, Madison, WI) mértük az alapvonalon, valamint az egyes diétás táplálkozási beavatkozások kezdetén és végén. Az elemzéseket ugyanaz a megvakult technikus végezte.

Vérvétel és elemzés

Vérmintákat vettünk kiinduláskor, az étrend előtti és az étrend utáni beavatkozások során mindkét táplálkozási időszakra. A mintát egy kari vénából nyertük, miután az alanyok 10 percig csendesen pihentek hanyatt fekvő helyzetben. A teljes vért tartósítószert és EDTA-t nem tartalmazó csövekbe gyűjtöttük, és 1500x-on centrifugáltukg 15 percig és 4 ° C-on, majd azonnal különálló tárolócsövekbe osztjuk, amelyeket elemzésig -75 ° C-on tárolunk. Egy adag szérum (

3 ml) azonnal elküldtünk egy hitelesített orvosi laboratóriumba (Quest Diagnostics, Wallingford, CT) az összkoleszterin (TC), a HDL-C, a TAG és az LDL-C koncentráció automatizált enzimes eljárásokkal történő kiszámítása céljából (Olympus America Inc., Melville, NY).

24 órás vizeletgyűjtést végeztek a kiindulási és az étrend utáni beavatkozás során. A vizelet 10 ml-es alikvot részét -75 ° C-on tároltuk az F2-izoprostán (8-izo-PGF2a) koncentrációk későbbi elemzéséhez. Valamennyi mintát három párhuzamosan elemeztük oszlopkivonással, majd egy ACE TM kompetitív enzim immunvizsgálattal, 8-izoprostán enzimmel kapcsolt immunszorbens assay (EIA) készlettel (Cayman Chemicals, Ann Arbor, MI). Röviden, 2 ml fagyasztott felolvasztott vizeletet 8-izoprostán affinitás oszlopon (Caymen Chemicals) tisztítottunk, oszloppufferrel és ultratiszta vízzel mostuk, és etanol: víz (95: 5) eleggyel eluáltuk. Az eluálást nitrogénnel szárítjuk; a szárított minta térfogatát enzim immunoassay pufferral 1:10 hígítással 2 ml-re állítottuk. Az abszorpciót 420 nm-en olvastuk le, és az adatokat log-logit görbe illesztéssel (CV 5,7%) elemeztük. Az eredményeket a Jaffe-féle kolorimetriás módszerrel (Cayman Chemicals) 490 nm-es abszorbanciánál leolvasott kreatinin-koncentrációkhoz viszonyítva fejeztük ki (CV 3,2%).

Zsírsav-összetétel

A lipidosztályú zsírsav-metil-észter összetételt kapilláris gázkromatográfiával határoztuk meg. A metil-észter mintákat nitrogénatmoszférában szárazra fújtuk és hexánban szuszpendáltuk. Az eredményül kapott zsírsav-metil-észtereket elkülönítettük és Shimadzu kapilláris gázkromatográffal (GC17) számszerűsítettük, 30 m Restek szabad zsírsavfázisú (FFAP) bevonat és EZChrom szoftver alkalmazásával. A műszer hőmérsékletét 190 ° C és 240 ° C között programoztuk 7 ° C/perc sebességgel 10 perc utolsó tartással, 12: 0 és 24: 1 közötti zsírsav-metil-észterek elválasztásával és mérésével. A detektor hőmérséklete 250 ° C volt. Hélium hordozógázt alkalmaztunk 1,4 ml/perc áramlási sebességgel. és az osztási arány 1:25. A kromatográfiai adatokat az EZChrom szoftverrel (Scientific Products, CA) gyűjtöttük és dolgoztuk fel. A zsírsavakat az autentikus zsírsav standardokkal összehasonlítva azonosítottuk, és a csúcs területével és a belső standarddal számszerűsítettük. Különböző csúcsokat különböztettünk meg, amelyek a zsírsav-metil-észterek alig 0,05% -át tették ki. A zsírsavadatokat relatív (mol%) és abszolút (nmol/ml) értékekben fejezzük ki.

Statisztika

Az ismételt mérésekkel ellátott ANOVA-t alkalmazták az étrendek közötti kiindulási értékek változásainak értékelésére. Azokat az adatokat, amelyeket normálisan nem osztottak el, naplózással transzformálták. A jelentős fő hatásokat Tukey post hoc teszt alkalmazásával tovább elemeztük. A CRD-SFA és CRD-UFA értékek közötti különbségeket párosított diákok segítségével értékeltük t teszt. Az alfa szint a szignifikancia szempontjából

Eredmények

Étrendi bevitel

Testtömeg és összetétel

Az alanyok testzsírszázaléka és testtömege a két kísérleti étrend után nem különbözött szignifikánsan az alapvonaltól. Egy kicsi, de jelentős (P 2. táblázat Az alanyok testösszetétele és vérjelző reakciói a kiindulási helyzetben és a két alacsony szénhidráttartalmú étrendet követve

Vérjelzők

A vér lipid-, metabolikus és gyulladásos markereit a 2. táblázat mutatja be. A szérum-ketonok közepesen emelkedtek a szénhidrát-korlátozás következtében. Az éhomi plazma TC és LDL-C változó volt, de átlagosan magasabb volt a CRD-SFA után, mint a CRD-UFA. A HDL-C növekedése a CRD-SFA (14%) és a CRD-UFA (8%) után a kiindulási értékhez képest nem eredményezett szignifikáns változást a TC/HDL vagy az LDL/HDL arányban.

Számos CRD-vizsgálattal összhangban, még fogyás nélkül is, a plazma TAG drámai csökkenését tapasztalták. A TAG a CRD-SFA után 39% -kal, a CRD-UFA után 34% -kal esett vissza. Ugyancsak csökkent a TAG/HDL arány mind a CRD-SFA (-39%), mind a CRD-UFA (-43%) esetében. A két étrendet követő LDL átlag és a részecskeméret szignifikánsan magasabb volt, mint a kiindulási érték.

A vércukorszint, az inzulin és a HOMA-IR nem különbözött szignifikánsan az alapvonaltól vagy a diétáktól. Az inzulinrezisztencia meghatározásához a 2.29-et határértékként alkalmazva [21] két alany inzulinrezisztens volt (HOMA-IR = 3,06 és 5,53) a kiinduláskor. A HOMA-IR értékek a 3. táblázatban voltak a plazma TAG, PL és CE zsírsav válaszok a kiinduláskor és a két alacsony szénhidráttartalmú diéta után.

Plazma többszörösen telítetlen zsírsavak

A plazma PUFA-ban a fő változások a PL-frakcióban voltak. A plazma PL hosszú láncú n-6 és n-3 PUFA-ban egyértelmű különbségek voltak a CRD között (3. táblázat). A kiindulási ponthoz képest minden alany 20: 4n-6 arányban növekedett a CRD-SFA után, és ezek az értékek egy kivételével mindegyiknél magasabbak voltak a CRD-UFA után 20: 4n-6 értéknél. Érdekes, hogy a CRD-SFA hatására a 20: 4n-6 arány növekedése ellenére a közvetlen 20: 3n-6 prekurzor nem növekedett, és valójában alacsonyabb volt, mint a kiindulási érték. Az összes n-3 PUFA a CRD-UFA után szignifikánsan magasabb volt, mint a kiindulási és a CRD-SFA értékek, elsősorban a 20: 5n-3 (EPA) és a 22: 6n-3 (DHA) nagyobb növekedése miatt. A PL n-6/n-3 arány (az összes n-6 PUFA összegének és az összes n-3 PUFA összegének az összegével számítva) szignifikánsan alacsonyabb volt a CRD-UFA nyomán, mint a CRD-SFA és az alapvonal. A kiindulási értékhez képest az ARA/EPA arány a CRD-SFA után szignifikánsan nőtt, míg a CRD-UFA után csökkent. A kiindulási ponthoz képest az ARA/EPA arány minden alanyban csökkent a CRD-UFA után, és magasabb volt a CRD-SFA alatt, mint a CRD-UFA minden alanyban.

Intuitívan azt feltételezhetjük, hogy a PL ARA növekedése a 8-izo PGF2α megfelelő növekedését eredményezi, ennek ellenkezőjét azonban megfigyeltük. Mindkét alacsony szénhidráttartalmú étrendnél szignifikáns fordított összefüggés volt a vizelet 8-izo-PGF2α és a PL ARA változásai között (r = −0,82 CRD-SFA, P = 0,007; r = −0,62 CRD-UFA, P = 0,05), jelezve, hogy azoknál az egyéneknél, akiknél a plazma ARA nagyobb növekedést mutatott, nagyobb volt a 8-izo PGF2α csökkenése.

Vita

Telített zsír

A palmitoleinsav (16: 1n-7) jelenléte a de novo zsírsavszintézis [30], mivel a vegyület étrendjében korlátozott. Mindkét izokalorikus CRD táplálási periódus ebben a tanulmányban szignifikánsan csökkentette a TAG 16: 1n-7 értéket, ami arra utal, hogy korábbi, hipokalorikus CRD-t használó kísérleteink hasonló csökkenései [3, 7] inkább a szénhidrát-korlátozás, mint a kalória-csökkentés vagy a fogyás következményei voltak. Az alsó 16: 1n-7 magyarázatot ad az étrendi és a plazma SFA közötti kapcsolat hiányára is, mivel a 16: 0 faj a zsírsavszintézis elsődleges terméke. A 16: 0 és 16: 1n-7 párhuzamos csökkentése azt sugallja, hogy a sztearoil-CoA deszaturáz-1 (SCD-1), a 16: 0 deszaturációért felelős enzim, a lipogenezistől függetlenül nem volt lefelé szabályozva, mivel ebben az esetben a 16: 0 arány növekedése várható. Az elhízott serdülőknél [31] és a MetSyn-ben szenvedő felnőtteknél megnövekedett SFA-szintet és 16: 1n-7-t jelentettek, a magasabb 16: 1n-7 pedig fokozott hasi elhízással, lipogenezissel és hipertrigliceridémiával jár [33, 34].

Erősen telítetlen zsírsavak

A PL ARA növekedése a testsúlystabil férfiaknál a CRD-SFA után (2 egység nagysága mol% -ban kifejezve) hasonló a hipokalorikus étrenden túlsúlyos férfiaknál korábban közölt hatáshoz [7], jelezve, hogy ez utóbbi nem a súly miatt következett be veszteség. Az SFA cseréje telítetlen zsírral, beleértve az n-3 PUFA-t, megakadályozta a plazma ARA növekedését, és emellett a plazma EPA és DHA jelentős növekedését is eredményezte, valószínűleg a CRD-UFA magasabb étrendi bevitelének eredményeként (1,5 g vs. 0,4 g/nap). Korábbi vizsgálatok szoros összefüggést mutattak ki az étrendi EPA és a DHA, valamint a plazma EPA és a DHA között [35]. A CRD-SFA következtében megnövekedett plazma ARA következménye lehet az n-3 PUFA kisebb versenye a foszfolipidek sn-2 helyzetébe történő preferenciális acil-beépülésért [36]. Az ARA étrendi bevitele magas volt mind a CRD-UFA, mind a CRD-SFA esetében. Fontos lehet az n-3 és n-6 PUFA közötti verseny a zsírsavbioszintézis deszaturációjának és láncnyúlásának szintjén.

Diétás ajánlások

A jelenlegi eredmények tovább vitatják a telített zsír korlátozására vonatkozó átfogó ajánlást, különösen azért, mert ezeket a kalóriákat valószínűleg szénhidrátokkal helyettesítik. Felülvizsgáltuk a zsírbevitel és a zsírsavösszetétel kapcsolatához hozzájáruló számos tényezőt [54], és eredményeink hangsúlyozzák az alacsony szénhidrátbevitel jelentős hatását az étrendi és a plazma SFA kapcsolatának szabályozásában. A magasabb telített zsírbevitel hatékonyan metabolizálható alacsony szénhidrát jelenlétében, és következetes javuláshoz vezethet a CVD kockázatának markereiben. Míg a szénhidrát-korlátozás előnyeinek tanulmányozására ritkán hivatkoznak az irodalomban, a telített zsírtartalmú egyetlen étkezés válaszait is meggyőző bizonyítéknak tekintik, még akkor is, ha magas szénhidrát jelenlétében végezzük őket. Végül azonban hosszú távú tanulmányok azt mutatják, hogy a telített zsír szénhidráttal történő helyettesítése legjobb esetben semleges [55, 56]. Az ajánlások kitartása a telített zsírok hatásának kimutatására irányuló nagy kísérletek folyamatos kudarca esetén továbbra is a jelenlegi orvostudomány egyik furcsa rendellenessége.