Abstract

fundal

S-a demonstrat că dietele bogate în amidon sau proteine ​​rezistente ajută la controlul greutății. Am examinat efectele meselor bogate în amidon nerezistent sau rezistent cu și fără aport crescut de proteine ​​asupra utilizării substratului, cheltuielilor de energie și sațietate la femeile slabe și supraponderale/obeze.

Metode

Femeile cu diferite niveluri de adipozitate au consumat una dintre cele patru mese de testare a clătitelor într-un design încrucișat, randomizat, unic orb: 1) amidon de porumb ceară (martor) (WMS); 2) amidon de porumb ceros și proteine ​​din zer (WMS + WP); 3) amidon rezistent (RS); sau 4) RS și proteine ​​din zer (RS + WP).

Rezultate

Cheltuielile totale de energie post-prandială nu au diferit după oricare dintre cele patru mese de testare (WMS = 197,9 ± 8,9; WMS + WP = 188 ± 8,1; RS = 191,9 ± 8,9; RS + WP = 195,8 ± 8,7, kcals/180 min), deși combinația de RS + WP, dar nici una dintre intervenții, a crescut semnificativ (P

Introducere

Amidonul rezistent la dietă (RS) a primit o atenție considerabilă ca metodă nouă de control al greutății corporale și de prevenire a obezității [1]. Amidon rezistent, larg clasificat, este orice amidon care trece nedigerat și neabsorbit prin intestinul subțire către colon [2]. Odată ajuns în colon, RS poate fi ușor utilizat ca substrat pentru fermentarea microbiană, rezultând în producerea de acizi grași cu lanț scurt și alți metaboliți care pot avea proprietăți metabolice benefice.

Un număr din ce în ce mai mare de studii la animale [3, 4] și la oameni [5] susțin sugestia că RS dietetic poate ajuta la controlul greutății și au fost propuse mai multe mecanisme pentru a media acest efect benefic. În primul rând, având în vedere rezistența sa la digestie și absorbție, înlocuirea unei porții a mesei cu RS reduce numărul de calorii metabolizabile [6]. În al doilea rând, producția de acizi grași cu lanț scurt ca urmare a fermentării RS poate spori consumul total de energie și/sau oxidarea grăsimilor [7]. În al treilea rând, RS poate reduce aportul voluntar de energie, în parte prin creșterea producției de semnale de sațietate, cum ar fi peptida YY (PYY) și polipeptida asemănătoare glucagonului -1 (GLP-1) [8].

Există patru tipuri majore de RS (RS1-RS4), fiecare dintre care conține proprietăți chimice specifice care îl fac rezistent la digestie [9]. De exemplu, RS1, care se găsește în cerealele integrale și pastele cu dur, conține o matrice de proteine ​​care îi împiedică digestibilitatea. RS2, care se găsește în alimente obișnuite, cum ar fi cartofii nefierți și bananele necoapte, sunt rezistente la carbohidrazele până la coacere sau gătit. RS3 se dezvoltă în alimentele cu amidon după depozitare datorită formării de spirale duble care o fac rezistentă la legarea enzimatică. RS4 este un amidon modificat chimic, care rezistă hidrolizei enzimatice. Până în prezent, RS2 a primit cea mai mare atenție pentru proprietățile sale metabolice benefice [1]. Cu toate acestea, s-a demonstrat recent că RS4 reduce greutatea corporală mai mult decât RS2 într-un model murin de obezitate [10]. RS4 a crescut, de asemenea, cheltuielile de energie de repaus și utilizarea grăsimilor, comparativ cu un control de porumb ceros la bărbații slabi după o singură masă de testare [11]. Astfel, RS4 reprezintă o formă subestudiată de RS care poate afecta în mod benefic obezitatea umană și comorbiditățile acesteia.

Creșterea aportului de proteine ​​peste nivelurile recomandate în mod obișnuit este o altă strategie dietetică care a fost susținută pentru controlul greutății și prevenirea obezității [12]. Similar cu RS4, efectele dietelor bogate în proteine ​​sunt mediate, cel puțin parțial, prin sporirea sațietății și a cheltuielilor de energie [13]. Recent am demonstrat că creșterea consumului de proteine ​​la 35% din aportul zilnic total timp de opt săptămâni a îmbunătățit compoziția corporală și a crescut cheltuielile de energie la adulții obezi [14].

Cheltuielile ridicate de energie și sațietatea provocate de dietele bogate în proteine ​​sau RS4 pot apărea prin intermediul unor mecanisme comune, dar nu tuturor, [15, 16]. Astfel, este rezonabil să speculăm că dietele bogate atât în ​​proteine ​​dietetice, cât și în RS pot avea efecte benefice mai mari decât oricare dintre intervenții. Pentru a începe să abordăm această problemă, am comparat în mod sistematic efectele meselor bogate în constituenți non-RS sau RS4 cu și fără aport crescut de proteine ​​asupra utilizării substratului, cheltuielilor de energie, sațietate și hormonii gastro-entero-pancreatici la femeile slabe și supraponderale/obeze.

Materiale și metode

Participanți

Un total de 70 de femei din zona Saratoga Springs, NY, au fost recrutate prin reclame de ziare și pliante și au fost inițial selectate pentru participare, dintre care 24 erau eligibile pentru participare. Participanții au fost femei nefumătoare, sănătoase, fără boli cardiovasculare sau metabolice cunoscute, după cum au fost evaluate de un istoric medical și de examinarea de către medicii lor personali. Participanții au fost de vârstă mijlocie (45,8 ± 2,5 ani), supraponderali/obezi (IMC = 31,9 ± 1,4 kg/m 2;% grăsime corporală = 41,2 ± 2,3) sau slabi (IMC = 21,0 ± 0,5 kg/m 2;% grăsime corporală ) = 23,9 ± 1,4) și greutatea stabilă (± 2 kg) timp de cel puțin 6 luni înainte de începerea studiului. Fiecare participant a furnizat consimțământul scris în cunoștință de cauză, în conformitate cu comisia de revizuire a subiecților umani ai Colegiului Skidmore, înainte de participare, iar studiul a fost aprobat de Comitetul de revizuire instituțională a subiecților umani ai Colegiului Skidmore. Toate procedurile experimentale au fost efectuate în conformitate cu Federal Wide Assurance și cu reglementările aferente statului New York, care sunt în concordanță cu Comisia Națională pentru Protecția Subiecților Umani ai Cercetării Biomedice și Comportamentale și în conformitate cu Declarația de la Helsinki, revizuită în 1983. studiul a fost înregistrat la clinictrials.gov ca NCT02418429.

Masa de testare a clătitelor

La patru vizite separate la Laboratorul de nutriție și metabolizare umană, toți subiecții au consumat una din cele patru mese de testare a clătitelor într-un design încrucișat cu măsuri repetate aleatoriu: 1) amidon de porumb (control) ceros (WMS), n = 16); 2) amidon de porumb ceros și proteine ​​din zer (WMS + WP, n = 9); 3) amidon rezistent (RS, n = 16); sau 4) RS și proteine ​​din zer (RS + WP, n = 16). Datorită disponibilității subiectului și a constrângerilor de timp, doar 9 subiecți (slab, n = 5; atârna, n = 4) a finalizat starea mesei testului WMS + WP. Fiecare masă de testare a clătitelor a fost consumată împreună numai cu apă (180 ml). Clătitele au fost pregătite urmând instrucțiunile instituționale folosind amidon de test pre-gelatinizat, zahăr, maltodextrină, ulei vegetal, praf de copt, ou, lapte praf uscat fără grăsime și apă. Toate ingredientele uscate și umede au fost amestecate separat și apoi combinate. Fiecare masă consta din trei clătite care au fost gătite pe o plită antiaderentă până se rumenesc. Compoziția nutrițională a celor patru mese de testare este prezentată în Tabelul 1.

Proiectare experimentală

Cu o zi înainte de fiecare dintre cele patru zile de testare, participanților li s-a cerut să își pregătească propriile mese și să urmeze un plan de meniu zilnic standardizat care conține 25% proteine, 50% carbohidrați și 25% grăsimi, pe baza nevoilor calorice estimate. Masa finală de seară din seara dinaintea fiecărei condiții de test a fost consumată între 1800 și 2000 de ore și a fost identică pentru toate cele patru condiții de testare. Toate testele de laborator au fost efectuate între 0600 și 0700 după un post de 12 ore (apa a fost permisă) și cel puțin o restricție de 24 de ore a activității fizice, a cofeinei și a consumului de alcool. Detalii cu privire la cronologia zilei de testare sunt prezentate în Fig. 1. Pe scurt, la sosirea în laborator, s-a măsurat greutatea corporală (Befour Inc., numărul de model FS0900), participanții purtând doar pantaloni scurți și un tricou. Ca urmare a

15 minute de repaus în decubit dorsal într-o încăpere liniștită, slab luminată, rata metabolică de repaus (RMR) a fost măsurată timp de 30 de minute urmată de o extragere de sânge la jeun (pentru insulină plasmatică, glucoză, GIP, GLP-1, PYY, grelină și leptină) și finalizarea scărilor analogice vizuale (VAS) ale foamei, dorinței de a mânca și sațietății (a se vedea procedurile de testare de mai jos). Subiecții au consumat apoi una dintre cele patru mese de testare (WMS; WMS + WP; RS; RS + WP) în decurs de 12 minute. Timp de 3 ore după finalizarea meselor de testare, subiecții au rămas într-o poziție sedentar și culcat în timp ce au fost prelevate probe de sânge în serie și VAS au fost finalizate (minute 60, 120, 180). Calorimetria indirectă a fost utilizată pentru a determina efectul termic al mesei (TEM) (min 45–60, 105–120, 165–180). După finalizarea primei mese de testare, participanții au fost măsurați pentru compoziția corpului folosind sistemul de măsurare a vieții BODPod Body Composition Tracking System (Concord, CA).

proteine

Cronologia zilei de testare

Rata metabolică de repaus (RMR) și Efectul termic al unei mese (TEM)

RMR (kilocalorii pe minut) a fost măsurat folosind tehnica hotei ventilate [17] cu un calorimetru indirect computerizat cu circuit deschis (Parvomedics, Truemax 2400, Salt Lake City, UT). Participanților nu li s-a permis să doarmă și toate măsurătorile au fost obținute în decubit dorsal după cel puțin 15 minute de odihnă liniștită într-o cameră semi-întunecată termo-neutră (22-24 ° C). În urma RMR, a fost administrat un efect termic al unei mese (TEM) provocare și termogeneza postprandială a fost măsurată la fiecare 45 de minute timp de 180 de minute (TEM 45-60; 105-120; 165-180 min). Starea de echilibru a fost atinsă pentru toți participanții în ultimele 10 minute ale fiecărei perioade de măsurare de 15 minute și utilizată în calculul TEM (minutele 0-5 au fost aruncate). TEM-ul total de 180 de minute a fost calculat luând o medie a fiecărei măsurători TEM de 10 minute și înmulțindu-l cu 60 de minute (0-60; 61-120; 121-180 min). Fiecare dintre cele trei perioade TEM de 60 de minute a fost apoi însumată pentru valoarea TEM de 180 de minute.

Utilizarea RQ și a substratului a fost, de asemenea, calculată din datele de schimb de gaze folosind software de calculator din calorimetru (Parvomedics, Truemax 2400) pentru a furniza rate de oxidare a grăsimilor și a carbohidraților pe baza echivalenților calorici standardizați. Ratele totale de oxidare de 180 de minute (grăsimi și carbohidrați) au fost calculate utilizând exact aceeași metodă descrisă mai sus pentru TEM. RMR (kcal/d) a fost calculat ca medie a perioadei de testare. A fost ales un TEM de 180 de minute pentru a capta majoritatea răspunsului postprandial. Kilocalorii totale consumate pentru fiecare dintre cele 4 mese de test au fost izocalorice și au diferit doar în ceea ce privește tipul de amidon și conținutul de proteine ​​(Tabelul 1). Acest proiect de studiu a permis compararea directă a diferențelor în compoziția amidonului și distribuția macronutrienților a conținutului de proteine ​​pe răspunsul termogen. Test-retest corelația intraclasă (r) și coeficientul de variație (CV) în n = 14 este: RMR (Kcal/min) r = 0,92, respectiv 4,2%.

Biomarkeri plasmatici

Probele de sânge venos (

20 ml) s-au obținut după RMR și la fiecare oră după ingestia mesei (TEM, minute 60, 120, 180). Datorită constrângerilor de participare și resurse, nu s-a obținut sânge pentru WMS + WP. Sângele a fost colectat în tuburi de vacutainer acoperite cu EDTA și centrifugat (Hettich Rotina 46R5) timp de 15 minute la 2500 rpm la 4 ° C. Plasma a fost apoi separată și depozitată la -70 ° C în alicote mici până când a fost analizată. Insulina, grelina, PYY și GIP au fost determinate folosind kituri ELISA disponibile comercial (Millipore, Inc. și DSL, Inc.). Concentrațiile de glucoză plasmatică au fost determinate cu un analizor de glucoză utilizând tehnica glucozei oxidazei (GM7 Analyzer, Analox Instruments, Lunenberg, MA). GLP-1 a fost analizat utilizând o radioimunotest cu antiser (nr. 89390).

Sentimente de foame, saturație și dorință de a mânca

Ritmul cardiac și tensiunea arterială

Ritmul cardiac în repaus și tensiunea arterială au fost obținute manual în poziția culcat, așa cum s-a descris anterior [18]. Ritmul cardiac și tensiunea arterială au fost obținute de un investigator instruit în fiecare dintre cele patru zile de masă de testare după măsurarea RMR.

analize statistice

Analizele statistice au fost efectuate utilizând software-ul SPSS (Ver. 21; IBM-SPSS Inc.). Semnificația a fost stabilită la p FIG. 2

Efectul meselor de testare asupra răspunsului termic. Modificarea ratei metabolice de odihnă în perioada de 180 de minute imediat după cele patru mese de test. WMS făină de amidon pentru controlul porumbului ceros; WMS + WP făină de proteină din amidon și zer din controlul porumbului; RS făină rezistentă de amidon; RS + WP făină rezistentă de amidon și proteine ​​din zer

Efectul meselor de testare asupra raportului de schimb respirator. Modificarea raportului de schimb respirator în perioada de 180 de minute imediat după cele patru mese de test. WMS făină de amidon pentru controlul porumbului ceros; WMS + WP făină de proteină din amidon și zer din controlul porumbului; RS făină rezistentă de amidon; RS + WP făină rezistentă de amidon și proteine ​​din zer

Efectul meselor de testare asupra oxidării substratului. A Modificarea (kcal/zi) a oxidării carbohidraților în perioada de 180 de minute imediat după cele patru mese de testare; (b) Modificarea (kcal/zi) a oxidării grăsimilor în perioada de 180 de minute imediat după cele patru mese de testare; (c) Modificarea procentuală a oxidării grăsimilor în perioada de 180 de minute imediat după cele patru mese de testare; WMS făină de amidon pentru controlul porumbului ceros; WMS + WP făină de proteină din amidon și proteine ​​din zer pentru controlul porumbului; RS făină rezistentă de amidon; RS + WP făină rezistentă de amidon și proteine ​​din zer

Rezultate

Participanți și conformitate

Opt participanți nu au fost incluși în analiza datelor din cauza conflictelor de programare (n = 5), abandonn = 2), și nerespectarean = 1). Caracteristicile fizice de bază ale celor 16 subiecți care au finalizat testarea sunt prezentate în Tabelul 2 pe baza stării obezității. După cum era de așteptat, femeile obeze au avut o greutate corporală semnificativ mai mare,% grăsime corporală, IMC și trigliceride, dar niveluri mai scăzute de HDL-colesterol comparativ cu femeile slabe. Deoarece nu s-au observat diferențe specifice compoziției corpului în răspunsurile termogene la cele patru mese de test, femeile slabe și supraponderale/obeze au fost reunite pentru toate analizele.

Evaluarea aportului de energie

Aporturile dietetice cu o zi înainte de fiecare masă de test de laborator au fost consistente între toate condițiile (datele nu sunt prezentate). Prin proiectare, aportul caloric total a reflectat o cantitate calorică care nu a inclus costul energetic al activității fizice, deoarece participanții au fost obligați să se abțină de la activitatea fizică cu o zi înainte de fiecare zi de testare de laborator. În plus, aportul de macronutrienți a asigurat un echilibru de carbohidrați (50%), proteine ​​(25%) și grăsimi (25%).

Rata metabolică de repaus și efectul termic al unei mese

Rata metabolică de repaus (RMR) a fost similară între toate cele 4 condiții de testare pentru fiecare participant. A existat un efect principal al timpului (P FIG. 5

Efectul meselor de testare asupra factorilor circulanți. Schimbați factorii circulanți în perioada de 180 de minute imediat după cele patru mese de testare. A glucoză; (b) insulină; (c) glucagon ca peptida-1; (d) inhibitori ai polipeptidelor gastrice; (e) peptida AA 3–36; (f) grelină; WMS făină de amidon pentru controlul porumbului ceros; RS făină rezistentă de amidon; RS + WP făină rezistentă de amidon și proteine ​​din zer

Sentimente de foame, saturație și dorință de a mânca

Sentimentele de foame, de saturație (cantitatea de alimente care pot fi consumate) și dorința de a mânca toate au scăzutP FIG. 6

Efectul meselor de testare asupra sentimentelor de sațietate, foamete și dorința de a mânca. Modificarea scorurilor de foame (A); cantitatea de alimente deși ar putea mânca (b); sentimente de plenitudine (c); și dorința de a mânca (d) în perioada de 180 de minute imediat după cele patru mese de testare; WMS făină de amidon pentru controlul porumbului ceros; WMS + WP făină de proteină din amidon și proteine ​​din zer pentru controlul porumbului; RS făină rezistentă de amidon; RS + WP făină rezistentă de amidon și proteine ​​din zer Efect de timp: P = 0,001

Discuţie

Scopul principal al studiului actual a fost de a examina efectele amidonului rezistent (RS) singur și în combinație cu suplimentarea cu proteine ​​din zer asupra cheltuielilor de energie, utilizarea substratului și a markerilor de foame și sațietate. Am constatat că combinația RS + WP, dar nu și intervenția singură, a crescut semnificativ oxidarea grăsimilor și PYY (la 180 min) după ingestie. Mai mult, măsurile de plenitudine și sațietate au fost crescute după suplimentarea cu proteine ​​din zer, fără efect independent al RS.

Nu au existat efecte semnificative ale amidonului rezistent sau proteine ​​din zer asupra cheltuielilor totale de energie postprandiale. Acest lucru este în conformitate cu majoritatea studiilor anterioare care au examinat această problemă [19-21]. Cu toate acestea, Shimotoyodome și colab., Au descoperit recent că înlocuirea amidonului cu RS4 într-o masă mixtă a crescut cheltuielile de energie cu aproximativ 70% pe o perioadă de 3 ore postprandială [11]. Autorii au sugerat că discrepanța dintre datele lor și studiile anterioare s-a datorat lipsei de grăsimi dietetice ca substrat energetic în mesele de testare din studiile anterioare. Cu toate acestea, având în vedere că mesele de testare din studiul actual conțineau grăsimi dietetice, alți factori joacă probabil un rol. O posibilă explicație a fost că studiul anterior a inclus doar bărbații slabi, în timp ce studiul actual a inclus femei slabe și obeze.

Poate că cea mai interesantă constatare a studiului actual a fost că, comparativ cu masa de control, oxidarea grăsimilor a crescut semnificativ atunci când RS a fost combinată cu proteina din zer, dar nu și atunci când RS sau proteina din zer a fost consumată singură. Studii recente au indicat că înlocuirea amidonului digestibil cu RS (tipurile doi și patru) într-o masă de testare mărește oxidarea grăsimilor pe o perioadă de 3-6 ore [1, 11]. Acest efect se poate datora producerii de acizi grași cu lanț scurt după fermentarea RS în intestin [22, 23], deși lipsa acestor măsurători în] studiul actual ne împiedică capacitatea de a trage concluzii ferme. Cu toate acestea, efectul marcat al combinării RS și proteine ​​din zer asupra oxidării grăsimilor justifică o investigație suplimentară.

Deși am constatat o reducere a RQ în masa de test RS comparativ cu masa de control (p = 0,05), a existat în mod clar un efect suplimentar al combinării RS cu proteina din zer. Aceste rezultate confirmă constatările anterioare că mesele bogate în proteine ​​(50%), în special cele care conțin proteine ​​din zer, cresc oxidarea grăsimilor în comparație cu un nivel scăzut de proteine ​​(

Concluzie

În concluzie, am constatat că o masă care conține RS4 și proteine ​​din zer a crescut semnificativ oxidarea grăsimilor și PYY (la 180 de minute după ingestie) la femeile sănătoase. Amploarea modificării oxidării grăsimilor este relevantă din punct de vedere biologic și ar putea avea implicații importante pentru controlul greutății corporale dacă este menținută în condiții cronice. Datele noastre oferă, de asemenea, sprijin suplimentar rapoartelor anterioare care demonstrează că proteina din zer crește sațietatea subiectivă și reduce foamea. Studiile viitoare ar trebui să examineze discrepanța dintre literatura animală și cea umană cu privire la efectele RS asupra sațietății circulante și a semnalelor de foame.