Abstract

fundal

Cunoașterea recentă a animalelor sugerează că metabolismul microbian intestinal poate afecta metabolismul gazdei, inclusiv hormonii care reglează apetitul. Scopul studiului de față a fost de a evalua efectele potențiale ale unui produs din miez de orz din cereale integrale, bogat în carbohidrați intrinseci indigestibili (fibre dietetice și amidon rezistent), asupra markerilor metabolismului și reglării apetitului la subiecții sănătoși.

Metode

Sâmburii de orz fiert (BK) sau pâinea de grâu alb (WWB; referință) au fost furnizați ca mese de seară târzii la 19 adulți tineri în ordine aleatorie, utilizând un design încrucișat. În timpul meselor de mic dejun și prânz standardizate ad libitum (10,5-16 ore), sângele a fost colectat pentru analiza glucozei, insulinei plasmatice, adiponectinei, grelinei, polipeptidei insulinotrope dependente de glucoză (GIP) și a peptidei de tip glucagon-1 (GLP-1) ), acizi grași fără ser (FFA) și interleukină (IL) -6. În plus, s-au determinat senzațiile de apetit, aportul voluntar de energie și respirația H2.

Rezultate

BK ca masă de seară a crescut GLP-1 în plasmă la post (P

fundal

Sindromul metabolic (MetS) reprezintă un grup de factori de risc care identifică subiecții cu risc crescut de a dezvolta diabet de tip 2 (T2D) și boli cardio-vasculare [1]. Prevalența obezității și a T2D crește la nivel global, iar Organizația Mondială a Sănătății estimează în 2012 numărul persoanelor care suferă de T2D la nivel mondial la 347 milioane și că numărul deceselor cauzate de diabet va crește cu două treimi între anii 2008 și 2030 [2]. . Nevoia de strategii preventive este astfel urgentă.

Obiectivul acestei lucrări a fost de a evalua efectul carbohidraților intrinseci nedigerabili din boabele de orz fiert (BK) consumate seara asupra glicemiei, senzațiilor de apetit, hormonilor de reglare a apetitului și aportului voluntar de alimente, la post și în faza post-prandială, după două mese consecutive (mic dejun și prânz). Variabilele determinate în sânge au fost glucoza, insulina, GLP-1, polipeptida insulinotropă gluco-dependentă (GIP), grelina, acizii grași liberi (FFA), adiponectina și interleukina (IL) -6. În plus, excreția de hidrogen (H2) prin respirație a fost determinată ca un marker al fermentației colonice. Micul dejun și masa de prânz au fost oferite ad libitum, permițând evaluarea efectelor peste noapte asupra metabolismului și reglării poftei de mâncare într-o situație de alimentație realistă. În acest scop, mesele echivalente cu carbohidrați, constând din BK fiert sau pâine de grâu alb (WWB, masă de referință), au fost oferite ca mese de seară subiecților sănătoși, utilizând un design randomizat încrucișat.

Materiale și metode

Subiecte

Nouăsprezece voluntari sănătoși, 6 bărbați și 13 femei cu vârsta de 24,2 ± 1,9 ani, cu indici normali de masă corporală (IMC) (medie ± SD = 22,3 ± 2,0 kg/m 2) au participat la studiu. Criteriile de includere au fost vârsta cuprinsă între 20 - 35 de ani, IMC între 18 - 25 kg/m 2, nefumător și nu se cunosc tulburări metabolice sau alergii alimentare. Aprobarea studiului a fost dată de Comitetul regional de evaluare etică din Lund, Suedia (Referință 668/2008).

Mese de seară și mese de referință

Mesele de testare și de referință s-au bazat pe 50 g amidon potențial disponibil.

BK, masă de testare; O porție (96,8 g) de boabe de orz uscate lustruite, uscate (Finax, Helsingborg, Suedia) a fost fiartă timp de 20 de minute în 150 ml de apă conținând 0,25 g de NaCI. Toată apa a fost absorbită în sâmburi. BK a avut aspectul unui orez-analog și a fost consumat cu 250-300 ml de apă.

WWB, masă de referință; WWB a fost coaptă conform unei proceduri standardizate într-o mașină de copt acasă (model Severin nr. BM 3983; Alegerea meniului, programul 2 [pâine albă, 1000 g, rapid (timp2: 35)]). Pâinea a fost făcută din 540 g de făină de grâu alb (Kungsörnen AB, Järna, Suedia), 360 g apă, 4,8 g drojdie uscată, 4,8 g NaCl. După răcire, crusta a fost îndepărtată și pâinea a fost feliată și porții (119,7 g pâine) au fost învelite în folie de aluminiu, puse în pungi de plastic și depozitate într-un congelator (-20 ° C). În ziua consumului, subiecților li s-a recomandat să dezghețe pâinea la temperatura ambiantă, încă învelită în folie de aluminiu și în punga de plastic. WWB a fost consumat cu 250-300 ml de apă.

Mic dejun ad libitum și prânz ad libitum

Micul dejun a constat din pâine comercială, cu conținut scăzut de fibre, cu indice glicemic ridicat de grâu alb (Dollar Storfranska, Lockarp, Malmö, Suedia), unt (BreGott, Arla Foods, Stockholm, Suedia) și șuncă. Sandvișurile au fost tăiate în bucăți mici (6,5 × 6,5 cm), servite ca sandvișuri duble întregi sau tăiate în diagonală. Subiecții trebuiau să aleagă liber suma ingerată. Micul dejun a fost servit cu 300 ml de apă.

Prânzul a constat în hash suedez, adică amestec prăjit de cartofi tăiați în cuburi, carne și ceapă (Felix Krögarpytt, Procordia Food AB, Eslöv, Suedia). Dacă ketchup-ul (Felix, Procordia Food AB, Eslöv, Suedia) a fost ales pentru a fi consumat cu hash, subiecții erau obligați să mențină cantitatea de ketchup la ambele situații de prânz. Apa a fost servită cu prânzul (250 ml).

Design de studiu

Designul a fost randomizat încrucișat. BK și WWB au fost incluse ca mese de seară târziu (21:30), separate de aproximativ 1 săptămână. Fiecare masă de seară a fost consumată de două ori, ceea ce înseamnă că subiectul testat a participat la patru ocazii separate. Măsurătorile postului au fost efectuate la toate cele patru vizite, iar măsurătorile postprandiale au fost efectuate la două dintre vizite (alese aleatoriu), o vizită după BK și respectiv WWB. În zilele pentru măsurători postprandiale, subiecților de test li s-a administrat ad libitum aportul de mic dejun și prânz, iar variabilele testelor fiziologice au fost măsurate în mod repetat în timpul zilei experimentale. S-au obținut valorile glicemiei, H2 de respirație, scala vizuală analogică (VAS) pentru apetitul subiectiv (foamea, sațietatea și dorința de a mânca) și probele pentru măsurarea insulinei, grelinei active, GIP total și GLP-1 activ la post și 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 210, 225, 240, 255, 270, 300 și 330 minute după începerea micului dejun. Probele pentru IL-6 și adiponectină au fost colectate la 0, 60, 120, 210, 270 și 330 minute, iar măsurătorile FFA au fost efectuate la momentul 0 și 210 min.

Procedură

Analiza compoziției nutrienților în mesele de seară, micul dejun și prânzul

Mesele de testare și de referință au fost analizate în ceea ce privește amidonul total [30], amidonul disponibil [31], RS [32] și DF [33]. Informațiile privind conținutul de amidon și DF în mesele de testare și de referință de seară sunt furnizate în Tabelul 1. Înainte de analiza amidonului total și disponibil și a DF, produsele au fost uscate la aer și măcinate. RS a fost analizat pe produsele consumate. Amidonul disponibil în masa BK a fost calculat prin scăderea RS din amidonul total, în timp ce conținutul de amidon potențial disponibil în referința WWB și pâinea comercială pentru micul dejun din grâu alb a fost analizată în conformitate cu Holm et. al[31].

Compoziția nutrițională a meselor pentru micul dejun și prânz este afișată în Tabelul 2. Înainte de analiză, sandvișurile pentru micul dejun au fost preparate ca fiind consumate și apoi tăiate în bucăți mici și uscate prin congelare. Prânzul (hash) a fost pregătit conform instrucțiunilor și apoi amestecat cu adăugarea de apă într-o pastă, urmat de liofilizare. Probele liofilizate au fost măcinate într-un mortar înainte de analiză. Probele au fost analizate pentru carbohidrați (amidon disponibil) [31], proteine ​​și grăsimi. Conținutul de proteine ​​brute a fost determinat folosind un analizor elementar (FlashEA 1112, Thermo Fisher Scientific Inc, Waltham, MA, SUA). Conținutul de grăsime a fost măsurat gravimetric folosind metoda Schmid-Bondzynski-Ratzlaff (SBR).

Analiza variabilelor fiziologice

Au fost prelevate probe de sânge capilar cu degete, pentru determinarea glicemiei (HemoCue®B-glucoză, HemoCue AB, Ängelholm, Suedia). Sângele venos a fost colectat pentru măsurarea serului (lor) FFA și s-IL-6 și a plasmei (p) adiponectinei, p-insulinei, p-ghrelinului, p-GIP și p-GLP-1.

Analizele Milliplex ™ MAP (HMH-34K Milliplex ™ MAP, Millipore, St.Charles, SUA) au fost efectuate pentru măsurarea simultană a insulinei, a grelinei active, a GIP total și a GLP-1 activ. S-au adăugat tuburi de colectare a sângelui pentru analiza cu Milliplex ™ MAP cu un cocktail de inhibare format din inhibitor DPPIV (10 μl/ml sânge) (Millipore, St Charles, SUA) și Pefablock SC (1 mg/ml sânge) (Roche Diagnostics, Mannheim, Germania) înainte de prelevarea de probe de sânge. Tuburile care conțin cocktail de inhibare au fost menținute la rece timp de maximum 6 zile până la prelevarea de probe de sânge. După recoltarea sângelui, tuburile destinate analizelor Milliplex ™ MAP au fost centrifugate în 30 de minute la 1000 × g timp de 10 minute la 4 ° C. Plasma a fost îndepărtată și stocată imediat (-20 ° C) în tuburile Eppendorf până la analiză. Probele de sânge au fost analizate folosind imunoanalize pe suprafața mărgelelor de microsferă marcate fluorescent și citite pe instrumentul Luminex 200 (Luminex Corporation, SUA). Milliplex ™ Analyst v.3.4 (VigeneTech Inc., Carlisle, SUA) a fost utilizat pentru evaluarea rezultatelor.

Plasma și serul pentru analiza FFA, IL-6 și adiponectină au fost lăsate să se coaguleze la temperatura ambiantă (ser) sau ținute pe gheață și centrifugate în decurs de 30 de minute (plasmă). Probele au fost separate (3500 rpm timp de 10 min la 4 ° C) și depozitate într-un congelator (-20 ° C) până când au fost analizate. Concentrațiile FFA au fost determinate printr-o metodă colorimetrică enzimatică (NEFA C, metoda ACS-ACOD, WAKO Chemicals GMbH, Germania). IL-6 a fost determinat cu un kit de imunoanaliză în fază solidă de înaltă sensibilitate (R&D Systems Inc, Minneapolis, SUA). Concentrațiile de adiponectină au fost măsurate cu un kit de imunoanaliză enzimatică cu 2 situsuri în fază solidă (Mercodia Adiponectin ELISA, Mercodia, Uppsala, Suedia). Hidrogenul din aerul expirat a fost măsurat ca indicator al fermentației colonului utilizând un EC 60 sau Gastro + (Bedfont EC60 Gastrolyzer, Rochester, Anglia).

Calcule și metode statistice

Rezultate

Respirația H2

Excreția H2 de respirație f (P Tabelul 3 Răspunsuri fiziologice, respirație H 2 și scoruri subiective ale poftei de mâncare la post, 10,5 ore după testul de seară sau masa de referință 1

asupra

Respirația H 2 excreție în timpul zilei experimentale. Excreția medie postprandială de H2 10,5-16 ore după ingestia meselor de seară cu BK sau respectiv cu WWB. Valorile sunt medii ± SEM. Liniile punctate la axele y indică media ponderată calculată pentru WWB (8,8 ppm) și respectiv BK (31 ppm). BK, miez de orz; H2, respirați hidrogen; WWB, pâine albă de grâu.

Aportul voluntar de energie la micul dejun și prânz

Aportul de energie ad libitum la micul dejun a fost de 400 kcal și 415 kcal după masa de seară BK și respectiv WWB, fără nicio diferență semnificativă în funcție de masa de seară anterioară (Tabelul 4). Când li s-a administrat BK ca masă târzie seara, subiecții testului și-au redus semnificativ aportul de energie la prânz cu 12%, comparativ cu aportul de energie la prânz după masa de seară WWB (Valoarea P 2 a fost mai mare după micul dejun, după masa de seară cu BK (P Figura 2

Răspunsul incremental al glicemiei și al insulinei plasmatice. Glicemie incrementală medie (A) și insulină plasmatică (B) modificări (Δ) de la concentrațiile de post după mesele de seară cu BK sau, respectiv, WWB. Valorile sunt medii ± SEM. BK, miez de orz; WWB, pâine albă de grâu.

Masa de seară BK a generat concentrații mai mici de f-FFA circulant comparativ cu WWB (P ⋅ min/L) comparativ cu după masa de seară WWB (10,7 ± 0,9 pg ⋅ min/L)P Figura 3

Răspuns GLP-1. Concentrația plasmatică medie de GLP-1 în timpul zilei experimentale următoare meselor de seară cu BK sau, respectiv, cu WWB. Valorile sunt medii ± SEM. BK, miez de orz; GLP-1, peptida-1 asemănătoare glucagonei; WWB, pâine albă de grâu.

Răspunsul la grelină după micul dejun. Concentrația medie de grelină plasmatică după ingestia meselor de seară cu BK sau, respectiv, cu WWB. Valorile sunt medii ± SEM. BK, miez de orz; WWB, pâine de grâu alb.

Variabile inflamatorii

A existat o tendință către scăderea concentrațiilor de f-IL-6 după masa de seară BK (P = 0,06) (Tabelul 3). Concentrația postprandială de IL-6 este prezentată în Figura 5. Nu au existat diferențe semnificative în starea de post a adiponectinei în funcție de masa de seară anterioară. Cu toate acestea, o scădere mai puțin pronunțată a concentrațiilor plasmatice de adiponectină din starea de repaus alimentar (0-330 min) a fost observată după BK ca masă de seară (-1,4%) comparativ cu după masă de seară WWB (-7,9%)P Figura 5

Modificări adiponectinei incrementale și răspunsul IL-6. Adiponectina plasmatică medie incrementală (A) modificări (Δ) și concentrația medie a IL-6 sericB) în timpul zilei experimentale următoare meselor de seară cu BK sau, respectiv, WWB. Valorile sunt medii ± SEM. BK, miez de orz; IL-6, interleukină-6; WWB, pâine albă de grâu.

Evaluări ale apetitului subiectiv

Rezultatele postprandiale pentru evaluările subiective ale apetitului sunt prezentate în Figura 6 și Tabelul 4. Nu au fost măsurate diferențe semnificative în evaluările subiective ale apetitului în starea de post, în funcție de masa de seară anterioară (Tabelul 3). A fost o mai mică senzație de foame la micul dejun și prânz (AUC 0-330 min) după masa de seară BK, în comparație cu masa de seară WWBP Figura 6

Răspunsuri post-prandiale de sațietate, foamete și dorință de a mânca. Evaluările subiective medii ale apetitului (VAS) în timpul a 5,5 ore după micul dejun și prânz, după o masă de seară, respectiv BK sau WWB. Valorile sunt medii ± SEM. BK, miez de orz; WWB, pâine albă de grâu.

Discuţie

Scopul prezentului studiu a fost de a examina efectele metabolice ale carbohidraților intrinseci fermentabili în boabele de orz fiert într-o perspectivă peste noapte. În comparație cu studiile anterioare [23, 35], designul experimental este nou prin faptul că perioada de eșantionare experimentală este semnificativ extinsă, acoperind o perioadă cuprinsă între 10,5-16 ore după ingestia mesei de testare și de referință. În plus, prezentul studiu a urmărit să investigheze influența meselor de seară asupra variabilelor de testare metabolică, a poftei de mâncare și a aportului voluntar de energie în urma meselor de mic dejun și prânz ad libitum; care se află într-o situație alimentară mai realistă decât studiile cu dimensiunea standardizată a mesei.

Concluzii

Rezultatele indică faptul că carbohidrații nedigerabili, prezenți în BK, au potențialul de a facilita reglarea glucozei la subiecții sănătoși într-o perioadă de timp de 10,5-16 ore, scad markerii inflamatori, scad FFA, scad senzațiile de foame și reduc aportul de energie la un prânz ulterior . Interesant este faptul că masa de seară BK a dus la o eliberare crescută de GLP-1 pe toată perioada experimentală. Se sugerează că efectele sunt mediate prin fermentarea microbiană intestinală, propunând un rol al microbiotei intestinale în modularea metabolismului gazdei la om. Fermentarea colonică a carbohidraților specifici nedigerabili poate oferi un posibil mecanism prin care WG s-au dovedit benefice în prevenirea obezității și a T2D. Luate împreună, efectele benefice ale BK susțin un potențial prebiotic al carbohidraților intrinseci nedigerabili în produsele pe bază de miez de orz.

Alte contribuții

ACN, EMÖ și IMEB au conceput cercetarea; EVJ, ACN, EMÖ și IMEB au supervizat și/sau au efectuat cercetarea; EVJ a analizat datele și a efectuat analize statistice; EVJ, ACN, EMÖ și IMEB au scris lucrarea; iar ACN, EMÖ și IMEB au avut responsabilitatea principală pentru conținutul final. Toți autorii au citit și au aprobat manuscrisul final.