Grace J. Campbell

1 Centrul Charles Perkins, Școala de Științe ale Vieții și Mediului, Universitatea din Sydney, Sydney, NSW 2006, Australia; [email protected]

Damien P. Belobrajdic

2 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO), Health and Biosecurity, Adelaide, SA 5000, Australia; [email protected]

Kim S. Bell-Anderson

1 Centrul Charles Perkins, Școala de Științe ale Vieții și Mediului, Universitatea din Sydney, Sydney, NSW 2006, Australia; [email protected]

Abstract

Indicele glicemic (IG) este un instrument util pentru a compara răspunsurile glicemice ale alimentelor. Numeroase studii raportează efectele favorabile ale dietelor cu IG scăzut asupra sănătății metabolice pe termen lung, comparativ cu dietele cu IG ridicate. Cu toate acestea, nu a fost posibil să se lege aceste efecte de IG în sine din cauza altor componente, cum ar fi macronutrienții și fibrele dietetice, despre care se știe că afectează GI. Acest studiu a avut ca scop crearea și evaluarea dietelor izocalorice care diferă în GI, independent de conținutul de macronutrienți și fibre. IG-urile a opt diete diferite în ceea ce privește sursa de carbohidrați au fost evaluate la șoareci; amidon de porumb gătit (CC), amidon de porumb crud (RC), chow, maltodextrină, glucoză, zaharoză, izomaltuloză și fructoză. A fost testat și un control al glucozei. Indicatorii geografici ai tuturor celor opt diete au fost diferiți de indicele de control al glucozei (IG: 100; p Cuvinte cheie: indicele glicemic, șoareci, diete de rozătoare, zahăr, carbohidrați

1. Introducere

Obezitatea este în creștere la nivel mondial, atingând proporții epidemice [1,2]. Unul dintre factorii majori în dezvoltarea obezității este alegerile alimentare slabe. Industrializarea procesării alimentelor a schimbat alimentele disponibile în societatea occidentală, ducând la o creștere a alimentelor ultra-procesate, cum ar fi alimentele rafinate cu amidon, și o creștere ulterioară a energiei din glucoză [3]. O modalitate de a caracteriza calitatea carbohidraților alimentelor este indicele glicemic (IG). IG este o măsură a ratei de modificare a nivelului de glucoză din sânge după o masă [4,5]. Mesele cu IG scăzut mențin un nivel stabil de glucoză în sânge, fără un vârf dramatic și sunt asociate cu o gestionare a greutății îmbunătățită, sensibilitate la insulină, HbA1C redus și risc redus de diabet zaharat de tip 2 atunci când sunt urmate timp de cel puțin șase luni (revizuite în [6 ]), dar mecanismul (mecanismele) responsabil nu au fost complet elucidate.

În multe studii de rozătoare, care evaluează efectele dietelor cu IG crescute față de dietele cu IG scăzut, dietele cu IG scăzut conțin niveluri ridicate de amidon rezistent. Defalcarea exactă a acestui amidon rezistent a fost dată rar, dar toate conțineau o porțiune semnificativă care ar fi fermentată în intestinul gros sub formă de fibre. Ulterior, dietele cu conținut scăzut de IG conțin niveluri mult mai ridicate de fibre dietetice, ceea ce face dificilă determinarea dacă modificările metabolice se datorează impactului glicemic mai redus al dietei, conținutului de fibre dietetice sau ambelor. Într-o meta-analiză recentă, am concluzionat că nu a fost încă posibil să se elucideze mecanismele moleculare ale dietelor cu conținut ridicat de GI la rozătoare din cauza eterogenității metodologiilor, mai ales a diferențelor în alte componente dietetice [15]. Doar una dintre cele treizeci de lucrări examinate a controlat atât conținutul de macronutrienți, cât și conținutul de fibre, dar acești șobolani au fost studiați doar timp de două săptămâni, producând rezultate metabolice limitate [16]. Unele studii au încercat să testeze IG-urile dietelor lor, dar niciun studiu nu a făcut acest lucru într-un mod riguros din punct de vedere metodologic.

2. Materiale și metode

IG-urile a opt diete au fost testate in vivo, într-un design încrucișat, la zece șoareci femele C57BL/6, urmând standardul pentru testarea GI la om [17]. Zece șoareci femele C57BL/6 de șase săptămâni au fost achiziționați de la Australian BioResources (ABR, Moss Vale, NSW, Australia). Șoarecii au fost adăpostiți câte cinci pe cușcă în condiții de ciclu de lumină inversă, luminile aprinse la ora 17:45. la 5:45 a.m., la 21 ° C și 60% umiditate în casa de animale de la Charles Perkins Center, Universitatea din Sydney. Șoarecii au fost antrenați în masă timp de aproximativ 16 săptămâni și li s-au furnizat 0,3 g de carbohidrați disponibili din dieta testată în timpul testelor. Au fost testate opt diete și un control al glucozei: chow standard, raw (RC) și amidon de porumb gătit (CC) și diete bogate în următoarele zaharuri: maltodextrină, glucoză, zaharoză, izomaltuloză și fructoză.

Toate procedurile la animale au fost aprobate de numărul de protocol al Comitetului de etică animală al Universității din Sydney 2015/814.

2.1. Pregătirea meselor

2.2. Testarea GI

2.3. Compoziția mesei

Controlul glucozei a fost achiziționat sub formă de tablete Glucodin Energy (Chemist Warehouse, Virginia, QLD, Australia), iar chow-ul a fost furnizat de la casa de animale cumpărată de la Specialty Feeds („dietă fără șobolan și șoareci fără carne”, Glen Forest, WA, Australia) conținând 65% carbohidrați, 23% proteine ​​și 12% grăsimi în funcție de conținutul de energie și 59,4% carbohidrați în greutate. Celelalte șapte diete au fost făcute intern, așa cum este descris în Tabelul 1, pe baza formulării standard AIN-93 a Institutului American de Nutriție și toate au fost aproximativ 64% carbohidrați, 22% proteine ​​și 14% grăsimi prin conținut de energie [20] . Toate dietele, cu excepția dietei CC, au fost preparate amestecând toate ingredientele și apoi adăugând apă la 5 g din dietă până când a putut fi comprimată într-o bilă. Dietele au fost uscate într-o hotă de fum peste noapte și dimensiunea de servire calculată astfel încât să conțină 0,3 g carbohidrați. CC a fost preparat adăugând încet amidon de porumb la apă clocotită într-un pahar de sticlă pe o placă fierbinte astfel încât să se gelatinizeze, asigurându-se că apa a reluat fierberea între fiecare adăugare de amidon de porumb. Apoi a fost lăsat să se răcească timp de 20 de minute înainte de a fi amestecat, frământând, cu restul ingredientelor dietetice înainte de a se usca într-o hotă peste noapte, în același mod ca celelalte diete.

tabelul 1

Componente dietetice, pe baza unei diete AIN-93 modificate [20]. AIN - Institutul American de Nutriție; RC - amidon de porumb crud; CC - amidon de porumb gătit.

INGREDIENTE (G/KG) RCCCMALTODEXTRINGLUCOSESUCROSEISOMALTULOSEFRUCTOZĂ
AMIDON DE PORUMB 600600-----
MALTODEXTRIN --600120120120120
GLUCOZĂ ---480---
SUCROZA ----480--
ISOMALTULOZĂ -----480-
FRUCTOZĂ ------480
CASEINAT DE CALCIU 200200200200200200200
ULEI DE ȘOFRĂNEL 70707070707070
TĂRÂȚE DE GRÂU 50505050505050
AIN-93M MINERAL MIX 45454545454545
GELATINĂ 15151515151515
AIN-93 VITAMIN MIX 13131313131313
CHOLINE BITARTRATE 4444444
DL-METIONINA 3333333
CARBOHIDRAT (%) A 555559.262.162.159,562.1
APĂ: DIETĂ (G) 7:109: 53:201: 53:201: 51:10

A Calculat pe baza conținutului de carbohidrați al tuturor ingredientelor.

2.4. Statistici

Indicatorii geografici au fost calculați pentru fiecare dietă la fiecare șoarece prin compararea suprafeței incrementale a glicemiei sub curba dietei testate și a controlului glucozei, utilizând metoda suprafeței incrementale sub curba (iAUC) și mediată la cei 10 șoareci [21 ]. Toate graficele au fost create în limbajul de programare statistică R folosind pachetele gglpot2 și dplyr [22,23,24]. Indicele IG și valorile maxime ale glicemiei de 15 min au fost analizate prin analiza varianței (ANOVA) și testul t Student în R, cu semnificație statistică la p Figura 1. Greutățile pentru toți cei 10 șoareci au scăzut la începutul antrenamentului de masă, dar au început să crească încet în decurs de 10 zile, odată cu stabilirea modelului de antrenament. Greutatea corporală a variat pe tot parcursul studiului ca urmare a comportamentului individual al șoarecelui, dar toți șoarecii au avut tendința de a-și crește greutatea corporală în timp, așa cum era de așteptat. Un șoarece trebuia să fie îndepărtat de la antrenament și să i se ofere chow ad libitum dacă pierdea peste 15% cronic sau 10% din greutatea sa corporală, pe baza Ghidului pentru promovarea bunăstării animalelor folosite în scopuri științifice (Nation Health and Medical Research Council, Canberra, ACT, Australia), dar niciun mouse nu a atins această limită.

determinarea

Netezit greutatea corporală a șoarecelui în cadrul studiului. Săgețile și adnotările din panou indică modificări în hrănire: ziua 3, expunerea la masă a început; ziua 11, a început pregătirea mesei; ziua 14, a început hrănirea în grup pentru ora 16:00. masă; ziua 16, ora mesei a scăzut la 1 oră; ziua 21, ora mesei redusă la 30 min; ziua 27, ora mesei redusă la 15 min; ziua 114, a început testele propriu-zise; ziua 175, repetițiile testului au început; ziua 244, ultimul test. GI - indicele glicemic.

3.2. Consumul de alimente

Aportul alimentar atât pentru mesele individuale, cât și pentru cele de grup a fost înregistrat pentru fiecare șoarece (Figura 2). După ce accesul la alimente a fost restricționat, a existat o reducere considerabilă a aportului de la 2,3 ± 0,2 g la 1,9 ± 0,1 g pe șoarece pe zi. Cu toate acestea, odată ce a fost atins un program constant, șoarecii și-au menținut aportul, permițând fluctuații datorate comportamentului animalelor.

Medie netedă de aport alimentar (A) începutul fazei întunecate (7 a.m. - individual); (b) sfârșitul fazei întunecate (16:00 - grup); și (c) zilnic pentru cei zece șoareci din studiul de 250 de zile. Șoarecii au fost hrăniți în grup pentru marea majoritate a orei 16:00. hrăniri, dar individual în timpul orei 7 a.m. mese (puncte gri).

Aproximativ în ziua 125, a existat o perioadă de consum redus de alimente datorită unei erori în protocolul de hrănire, rezultând o scădere mică și tranzitorie a greutății corporale. Ulterior, șoarecii au primit hrană timp de 2 ore în dimineața următoare, ceea ce a restabilit cea mai mare parte a greutății pierdute. Protocolul de pregătire a meselor a fost ajustat pentru următoarele zile pentru a permite șoarecilor să se recupereze și au revenit la programul normal și la greutate într-o săptămână.