Azonos makrotápanyag-profilú eukalorikus magas és alacsony szacharóz-tartalmú étrend hatása az inzulinrezisztenciára és az érrendszeri kockázatra

Véletlenszerű, kontrollált vizsgálat

R. Neil A. Fekete 1,
Michelle Spence 2,
Ross O. McMahon 1,
Geraldine J. Cuskelly 2,
Cieran N. Ennis 1,
David R. McCance 1,
Ian S. Young 2,
Patrick M. Bell 1 és
Steven J. Hunter 1

1 Regionális Endokrinológiai és Diabétesz Központ, Royal Victoria Kórház, Belfast, Egyesült Királyság
2 Táplálkozási és anyagcsere csoport, The Queen’s University of Belfast, Belfast, Egyesült Királyság

Címzett levelezés és újranyomtatási kérelem Dr. Steven J. Hunter, Regionális Endokrinológiai és Diabétesz Központ, Royal Victoria Kórház, Grosvenor Road, Belfast, Egyesült Királyság, BT12 6BA. E-mail: steven.hunterroyalhospitals.nhs.n-i.uk

Véletlenszerű, kontrollált vizsgálat

Absztrakt

Az inzulinrezisztencia a 2-es típusú cukorbetegség kulcsfontosságú jellemzője, és megelőzi a glükóz intolerancia megjelenését (1–3). Az inzulinrezisztencia az ateroszklerotikus érbetegségek független kockázati tényezője is (4–6). Az inzulinrezisztencia mértékét csökkentő tényezők csökkenthetik a cukorbetegség vagy az érelmeszesedés kialakulásának valószínűségét.

Az étkezési szokások megváltozása és a csökkent testmozgás a cukorbetegség prevalenciájának drámai növekedésével jár a fejlett országokban. A nyugati étrendet a túlzott energiafogyasztás, valamint a cukor és a zsír szintjének növekedése jellemzi (7). A finomított cukor, beleértve a szénsavas italokat is, fokozott fogyasztása hozzájárulhat a cukorbetegség fokozott kockázatához (8). Kombinált életmódbeli beavatkozás, beleértve a kalória-korlátozást és a fokozott fizikai aktivitást, különösen súlycsökkenéssel, javíthatja az inzulinérzékenység mértékét, és csökkentheti a jövőbeli cukorbetegség és érrendszeri betegségek kockázatát (9–12). A megközelítés különböző aspektusainak relatív jelentősége nem világos. Különösen, bár vannak bizonyítékok a különféle étrendi kalóriamérleg és makrotápanyag-profilok hatására, a szénhidrát-minőség szempontjaival kapcsolatban nincs bizonyíték.

A közelmúltban számos alacsony szénhidráttartalmú, magas zsírtartalmú étrendet (köztük az Atkins-étrendet) javasoltak az életmód kihívást jelentő módosításainak helyettesítésére, de az ilyen étrendek hosszú távú hatása a szív- és érrendszeri és a cukorbetegség kockázatára még mindig folyamatban van (21–22). Egy metaanalízis azt is kiemelte, hogy az ilyen étrendekhez kapcsolódó fogyás inkább a kalória-korlátozással, mint a csökkentett szénhidráttartalommal jár (23). Ebből arra lehet következtetni, hogy ugyanez a kapcsolat áll fenn az inzulinérzékenység változásában is. A szénhidrát minőség fogalma szintén felhívja a figyelmet, és a glikémiás indexre való összpontosítás képezi az alternatív étrendi megközelítés alapját (24–26). Hagyományosabb és beváltabb megközelítés a kiegyensúlyozott makrotápanyag-profil támogatása, kalóriakorlátozással és egyéb életmódbeli intézkedésekkel együtt, mind a súlycsökkentő, mind a testsúly-fenntartó étrendben.

Hagyományosan az étrendi cukor- vagy szacharóztartalom a fő hangsúly a szénhidrátalapú étrendi irányelvekben. A „cukrok” kifejezést hagyományosan a mono- és diszacharidok leírására használják. A „cukor” ezzel ellentétben a tisztított szacharóz (asztali cukor), valamint a „finomított cukor” és a „hozzáadott cukor” (27) kifejezések leírására szolgál. 2003-ban az Egészségügyi Világszervezet/Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezet iránymutatásokat adott ki a krónikus betegségek megelőzésére a makrotápanyagok egyensúlya tekintetében, és bár elismeri a bizonyítékok hiányát, ajánlást tartalmazott a szabad cukrok korlátozására a teljes energiafogyasztás 20% -ára (28). . Ilyen hatások voltak a HDL-szint csökkenése, a trigliceridek emelkedése, valamint a csökkent vitamin- és ásványianyag-tartalom. Az Egyesült Királyságban az Egészségügyi Minisztérium a közelmúltban javasolta az átlagos hozzáadott cukor bevitel 12,7% -ról 11% -ra csökkentését (29.

Az étrendi irányelvek tájékoztatása és a változó szacharózbevitel hatásával kapcsolatos tanácsok kidolgozása érdekében randomizált, kontrollált vizsgálatot végeztünk 10 és 25% -os szacharóz-diétákkal (a teljes energiafogyasztás százalékában). Az étrendek izokalorikusak voltak és testsúly-fenntartóak voltak, a makrotápanyagok profiljaival egyezően. (Pontosabban, a teljes szénhidrátmennyiség a kísérleti étrendben megegyezett, és a szénhidrát formája változatos volt.) Megvizsgáltuk ennek a két étrendnek az inzulinrezisztencia elsődleges eredményváltozójára gyakorolt hatását, amelyet izoglikémiás-hiperinsulinémiás bilincs és izotóphígítási technikák egészséges férfi önkéntesekben. Megvizsgáltuk a 24 órás glikémiás profilokat, a szérum lipideket és az érrendszeri megfelelést is.

KUTATÁSI TERVEZÉS ÉS MÓDSZEREK

Tizennégy egészséges férfi önkéntest toboroztak (a női alanyokat kizárták, hogy elkerüljék a menstruációs ciklusnak a vizsgálat végpontjaira gyakorolt hatását). A vizsgálat megkezdése előtt egy rövid klinikai kórelőzményt és vizsgálatot végeztek annak biztosítására, hogy a kiválasztottak ne szenvedjenek jelentős elhízást (BMI> 35 kg/m 2) vagy szív-, máj- vagy vesebetegséget. Egyéb kizárási kritériumok között szerepelt a cukorbetegség kórelőzménye, a vérnyomás> 140/80 Hgmm vagy a hiperlipidémia (LDL> 3,0 mmol/l és trigliceridek> 2,0 mmol/l). Valamennyi beteg írásos beleegyezését adta, és a vizsgálat protokollját a Queen Belfasti Egyetem kutatási etikai bizottsága és a Radioaktív Anyagok Adminisztrációs Tanácsadó Bizottsága hagyta jóvá.

Fogyókúrák.

Hétnapos ciklusos menetrend készült mindkét szacharóz-étrendre a WISP étrendelemző program (súlyozott beviteli szoftver; Tinuviel Software, Warrington, Egyesült Királyság) felhasználásával. Az alacsony és magas szacharóztartalmú étrend az étrendi teljes energia 10, szemben a 25% -át adta szacharózként (szilárd ételekből és italokból származó szacharóz). Az étrendek egyébként azonosak voltak makro- és rostbevitelükben, mindkettő ~ 55% energiát szolgáltatott szénhidrátból, 30–35% energiát szolgáltatott zsírból, 10–15% energiát szolgáltatott fehérjéből és 18 g/nap rostot.

Az önkéntesek naponta vagy alternatív napokon vettek részt a beavatkozás során, és minden diétájukhoz megfelelő (napi adagokba előre bemért) élelmiszerekkel látták el őket. Minden látogatás alkalmával a táplálkozási szakember megvitatta az aggályokat és értékelte az étrend betartását. A vizsgálat során a kalóriabevitelt úgy módosították, hogy a testtömeg (hetente kétszer mérve) két egymást követő alkalommal növekedett vagy csökkent. Az ad libitum ételek nem kalóriatartalmú italokat (víz, diétás kóla, fekete tea és kávé) és ételízesítőket tartalmaztak. Az alkohol nem volt megengedett. A magas és alacsony szacharóztartalmú étrendek egyetlen napjának reprezentatív étlapjait az 1. táblázat mutatja. A különböző étkezések közötti energiaeloszlás mindkét étrend esetében hasonló volt.

Az inzulin hatásának értékelése.

Analitikai technikák.

Az artériás vénás vért alkalmazták a glükózbilincs-vizsgálatok összes elemzéséhez. A glükózspecifikus aktivitás mérésére szolgáló plazmát Somogyi módszerével bárium-hidroxiddal és cink-szulfáttal deproteinizáltuk (32). A nyomjelző infúzió és a jelölt exogén glükóz infúzió alikvot részeit nemradioaktív plazmába helyeztük és párhuzamosan dolgoztuk fel, hogy lehetővé tegyük a [3- H] glükóz infúzió sebességének kiszámítását. A szérum inzulint enzimhez kapcsolt immunszorbens teszttel mértük (Abbot Imx; Abbott Laboratories, Berkshire, Egyesült Királyság). A glükózt automatizált glükóz-oxidáz módszerrel mértük Beckman Glucose Analyzer 2 alkalmazásával. Kereskedelmi készleteket használtunk a C-peptid (Dako Diagnostics, Ely, Egyesült Királyság) és nem észterezett szabad zsírsavak (Wako Chemicals, Neuss, Németország) becsléséhez.

Számítások.

Steele és munkatársai nem stabil állapotegyenletei. (33), De Bodo és mtsai. (34), meghatároztuk a glükóz megjelenését (Ra) és eltűnését (Rd), feltéve, hogy a pool frakció értéke 0,65, az extracelluláris térfogata pedig 190 ml/kg. Ezt három 30 perces időtartam alatt mérték: inzulin infúzió előtt (−30 és 0 perc), az alacsony dózisú inzulin infúzió utolsó szakaszában (90–120 perc) és a nagy dózisú utolsó szakaszában. inzulin infúzió (210–240 perc). A [3- 3H] glükóz infúzió sebességét a folyamatosan infundált nyomjelző és a jelölt exogén glükóz infúzióban lévő nyomjelző összegeként számítottuk ki. Ezután kiszámolták az endogén (máj) glükóztermelés sebességét, kivonva az euglikémia fenntartásához szükséges exogén glükóz infúziós sebességet a glükóz megjelenésének izotóposan meghatározott sebességéből.

Folyamatos glükózmonitoros rendszer.

A MiniMed (CGMS; MiniMed, Northrodge, CA) által kifejlesztett folyamatos glükóz monitorozó rendszert alkalmazták az intersticiális folyadék glükóz koncentrációjának 48–72 órán át történő monitorozására szubkután szenzor segítségével, és standard glükométerrel kalibrálták.

Artériás merevség.

Az artériás merevséget impulzus-hullám elemzéssel határoztuk meg (SCOR-Px modell; PWV Medical, Sydney, Ausztrália), a korábban leírtak szerint (35,36). Valamennyi önkéntes 15 percig fekvő helyzetben pihent, és a brachialis artéria vérnyomásának meghatározása után azonnal méréseket végeztek. A jobb artériás artériás vérnyomás hullámformáját tonométerrel rögzítettük, és a brachialis szisztolés és diasztolés nyomás szerint kalibráltuk. A SphygmoCor szoftver segítségével kapott központi aorta hullámforma elemzése azonosította a szisztolé során fellépő kimenő és visszavert nyomáshullámokat (fokozás). Az augmentációs indexet (százalékban kifejezve) a megnövekedés és a pulzusnyomás arányaként határoztuk meg, és ezt használtuk a teljes szisztémás artériás merevség becslésére (37). A visszavert hullámforma időzítését (a felmenő aorta és az első fő reflexiós hely közötti átmeneti idő mértékét) szintén meghatározták, és ezért az aorta pulzus-hullám sebességének és ennélfogva az aorta merevségének közvetett becslésére használták (38). Az artériás hullámformákat úgy is rögzítették, hogy egymást követően applikálták a carotis és a radiális artériákat egy háromvezetékes elektrokardiogramra, hogy lehetővé tegyék a pulzus-hullám sebességének korábban leírt számítását (39).

statisztikai módszerek.

A statisztikai elemzés a Hills és Armitage (40) ajánlásának megfelelően történt, lehetővé téve a kezelés hatásainak összehasonlítását az időszaki hatásokhoz igazítva. Az eredményeket átlag ± SE értékként írják le. A nem normálisan elosztott változókat mediánként írják le (alsó kvartilis, felső kvartilis), és az elemzés előtt logaritmikusan transzformálták őket. Ahol a paramétereket az alapvonalon és az egyes periódusok végén értékelték, az ANCOVA-t alkalmazták kovariátorként az alapértékekkel. A vizsgálat ereje, a korábbi clamp adatok alapján számolva, 90% esélyt adott az inzulin hatásának 10% -os változásának kimutatására az 5% -os szignifikancia szinten.

EREDMÉNYEK

Mindkét vizsgálati étrendet jól tolerálták (egy alany a tanulmányhoz nem kapcsolódó okokból távozott). Az önkéntesek klinikai és antropometriai jellemzőit a 2. táblázat tartalmazza. Az önkéntesek felnőtt férfiak voltak, akik átlagosan túlsúlyosak voltak (átlagos BMI 26,6 ± 0,9 kg/m 2), de normotenzívek voltak, normál éhomi lipidprofilokkal és glikémiás indexekkel. Az inzulinérzékenység egyszerű éhomi mérése (az inzulin és az inzulinrezisztencia homeosztázis modelljének értékelése) azt mutatta, hogy az alanyok közepesen inzulinrezisztensek voltak. A szokásos étrendi beviteli adatok (3. táblázat) azt sugallják, hogy a makrotápanyagok átlagos fogyasztása összehasonlítható volt az Egyesült Királyság felnőtt lakosságának jelentett bevitelével (41). A csoporton belül a szacharóz által biztosított teljes táplálkozási energia (preintervencia) 2 és 13% között mozgott. A magas és alacsony szacharóztartalmú étrend során az energia- és makrotápanyagok napi bevitelét a 3. táblázatban mutatjuk be.

A testsúly és a fizikai aktivitás a vizsgálat során állandó maradt. Bár a fizikai aktivitás összehasonlítására semmilyen formális eszközt nem használtak, mivel a testsúly és az energiafogyasztás minden étrend után megegyezett, feltételezhető, hogy az étrendi időszakok közötti fizikai aktivitás szintje egyenértékű volt.

Csipeszes vizsgálatok.

A szérum inzulinszintek éhomi állapotban és minden egyes infúziós periódus alatt mindkét étrendi időszakban azonosak voltak. A plazma glükózt állandó szinten tartották exogén glükóz infúzióval, variációs együtthatóval -1-1 perc -1, alacsony dózisú inzulin után, 47,5 ± 3,5 vs. 42,5 ± 3,0 μmol · kg -1, 1 -1 perc után -1 nagy dózisú inzulin infúzió; 1. ábra). Az endogén glükóztermelés éhomi állapotban hasonló volt, és hasonlóan elnyomta az alacsony és nagy dózisú inzulin infúziót követően a 25 és 10% -os szacharóz-diétákon (2. és 3. ábra). A perifériás glükózfelhasználás sem alacsony, sem nagy dózisú inzulin infúzió után sem különbözött a 25 és 10% -os szacharóz-diétáktól. A szérum nem észterezett zsírsavakat hasonlóan elnyomták 25 és 10% -os szacharóz-étrend után (5. táblázat).

Hemodinamikai vizsgálatok.

A diéta nem változtatta meg a vérnyomást, a központi augmentációs nyomást, a 75 ütés/perc pulzusra korrigált augmentációs indexet, a reflexióig eltelt időt és a pulzus-hullám sebességét (6. táblázat).

Metabolikus profilok.

Az éhomi plazma glükóz, a szérum inzulin és az interstitialis glükózszint 24 órán át nem változott az étrendi szacharóztartalom változásával (7. táblázat). A teljes és az LDL-koleszterin magasabb volt 25% -os szacharóz után, szemben a 10% -os szacharózzal. A HDL-koleszterin és az éhomi trigliceridek hasonlóak voltak a két étrendben.

VITA

Ez a tanulmány bebizonyítja, hogy a magas szacharóztartalmú étrend, a szacharóz teljes energiafogyasztásának 25% -ával, nincs káros hatása az inzulinrezisztenciára vagy az érrendszeri kockázat mértékére egészséges, cukorbetegeknél. A cukorbetegség globális járványának kezelése érdekében sürgősen bizonyítékokon alapuló táplálkozási irányelvekre van szükség. A szacharózra vonatkozó konkrét bizonyítékok hiánya egyes csoportok világos iránymutatásainak hiányát, mások ajánlásainak eltérését eredményezte. Az átlagos cukorbevitel sokkal magasabb az Egyesült Államokban, ahol a 19–50 éves férfiak 15% -ának és a nők 21% -ának a szacharóz-bevitele> 25% (42). Ebben a tanulmányban a 25% -os szacharózbevitel összehasonlítását választottuk, ami lényegesen meghaladja az ajánlott bevitelt, és egy olyan szint, amelyet egyes irányelvek szerint káros lehet az egészségre, 10% -os bevitel mellett, ami összehasonlítható a legalacsonyabb ajánlott korlátozással, miközben az összes szénhidráttartalom állandó marad.

Állatkísérletekből származó bizonyítékok általában azt mutatták, hogy a megnövekedett szacharózbevitel káros hatással van az inzulinérzékenységre és a kardiovaszkuláris kockázati tényezőkre. Azonban ezekben a vizsgálatokban a szacharózbevitel szintje, az étrendi energiaszükséglet akár 60–70% -a szacharózként vagy fruktózként, általában nem fiziológiai és a legtöbb ember számára ízléstelen. Továbbá a vizsgált étrendek sok esetben hiperkalórikusak voltak, ami lehetetlenné tette a szacharózbevitel és a súlygyarapodás relatív hatásának értelmezését (15). Az emberi tanulmányok ellentmondásos eredményeket hoztak. Az intervenciós vizsgálatok kimutatták az inzulinérzékenység változó hatásait, és sok esetben az inzulinrezisztencia értékelésének módszere nem volt optimális, de a vizsgálati időszak viszonylag rövid volt és a minta mérete kicsi (43).

A jelen tanulmány erőssége a randomizált kontrollált tervezés és a szigorú diétás felügyelet. Az inzulinrezisztencia mértékének széles interindividuális, de alacsony intraindividuális variációja miatt normál alanyoknál egy két periódusú kereszteződést választottak elmosási periódussal elválasztva, mindegyik alany saját kontrolljaként működött (44). A 6 hetes étrendi beavatkozás értékelési periódusonként összehasonlítható más releváns humán vizsgálatokkal; azonban nem lehet megjósolni a magas szacharóz-bevitel hatását hosszabb ideig. Bár lehetetlen mérni a vizsgált diéták betartását, az önkénteseket 2-3 naponta felülvizsgálták az étrendi időszakok alatt, és megkérdezték őket a vizsgálat időtartama alatt nyújtott íz és az ételnek való megfelelés tekintetében. Ezenkívül a súly változásának hiánya a táplálkozás gondos tervezésének és felügyeletének további bizonyítéka.

A teljes és az LDL-koleszterinszint emelkedését és a trigliceridszint emelkedésének tendenciáját figyelték meg a 25% -os szacharóz-diéta során, szemben a 10% -os szacharóz-diétával. Bár az átlagos változások viszonylag szerények voltak, és a szintek a normál tartományon belül maradtak, lehetséges, hogy markánsabb rendellenességek léphetnek fel a hiperlipidémiában szenvedő betegeknél a kiinduláskor. Más vizsgálatok kimutatták a megnövekedett trigliceridszintet 20% -nál nagyobb szacharóztartalommal; az LDL növekedése azonban szokatlanabb (46). A lipoprotein profilok hasonló változását figyelték meg a magas fruktóz tartalmú étrendben embernél (47). A fruktóz a lipogén komponens, mivel megkerüli a glikolízis egyik fő sebességszabályozó lépését (48). Az egyensúly eléréséhez szükséges ételválasztás a zsírminőség változását eredményezte, a teljes zsírmennyiség azonban nem változott. A magas szacharóztartalmú étrend energiatartalma 29% -kal volt magasabb a telített zsíroktól és 29% -kal alacsonyabb a többszörösen telítetlen zsírtartalomtól, mint az alacsony szacharóztartalmú étrendnél. Feltételezzük, hogy a telített zsírbevitel ezen változása hozzájárulhatott az LDL-koleszterinszint emelkedéséhez, nem pedig a szacharóz közvetlen hatásával.

Összegzésképpen elmondható, hogy a kiegyensúlyozott, eukalorikus, súlyt fenntartó étrend részeként a magas szacharóz-bevitel nem volt káros hatással az inzulinérzékenységre egészséges, nem cukorbetegeknél, az alacsony szacharózszintű étrendhez képest. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a cukorbetegséget és az érbetegségeket megelőző fontos patogén folyamatokat maga a szacharóz nem rontja jelentősen. Ezeket az eredményeket be kell építeni a cukorbetegség és a szív- és érrendszeri betegségek megelőzésére vonatkozó étrendi irányelvekbe. Valószínű, hogy más étrendi tényezők, például a kalóriatúllépés és az életmódbeli tényezők, mint például a fizikai inaktivitás és a súlygyarapodás, fontosabb meghatározó tényezők lehetnek az inzulin működésében, mint a szénhidráttípusban. Ennek a vizsgálatnak az eredményeit nem lehet extrapolálni a kialakult 2-es típusú cukorbetegségre, és további információkra van szükség a szacharóz-bevitel súlyos korlátozásának hatásáról alacsony szénhidráttartalmú súlycsökkentő étrendben is.