Metabolisk effekt af nye fødevarer gennem tarm-hjerne-aksen (CHECKMATE)

Overvægt og fedme er sundhedsproblemer af største betydning for verdensbefolkningen. Den kontinuerlige udvikling og indtagelse af højenergifødevarer til en lav pris er korreleret med en øget risiko for diabetes og insulinresistens ud over vægtøgning. For at opretholde kropsvægten skal der opnås en balance mellem energiindtag og energiforbrug. Da vægtøgning er et almindeligt resultat med en energitæt diæt, er den bedste tilgang til at reducere kalorieindtaget gennem indtagelse af frugt og grøntsager. Men denne tilgang er normalt utilfredsstillende på lang sigt, da tabet af velsmagende mad og den lave belønning af sunde måltider ofte underminerer den ernæringsmæssigt forsigtige kost. En mulig alternativ tilgang er at producere velsmagende fødevarer med lav kalorietæthed og mæthedsfremkaldende forbindelser, der kan reducere kalorieindtaget og øge mæthedsfornemmelsen.

Den menneskelige krop regulerer energiindtaget gennem et komplekst og indbyrdes forbundet biologisk system, der involverer tarm-hjerne-aksen, det endocannabinoide system og hypothalamus-hypofyse-binyreaksen. Biomarkører i hypothalamus-hypofyse-binyre-aksen regulerer fødeindtagelse og den fysiologiske reaktion på stress. I mangel af mad mærker hjernen sult gennem forhøjelsen af ​​mave-tarmhormonet ghrelin. Når først mad er indtaget, falder ghrelinniveauet, mens andre biomarkører i tarm-hjerne-aksen frigives for at øge mæthedsfornemmelsen gennem forsinkelse af mavetømning, fald i appetit og fald i fødeindtagelse. Nylige undersøgelser i mus har forbundet det endocannabinoide system med hypothalamus-hypofyse-binyreaksen gennem fysiologisk stress og energihomeostase. Desuden er endocannabinoiderne anandamid og 2-arachidonoylglycerol begge forhøjede under sult, men falder efter fodring.

Naturlige fødevarer med lav energitæthed, såsom frugt og grøntsager, indeholder normalt en høj mængde kostfibre. Kostfibre klassificeres som enten opløselige fibre (beta-glucaner) eller uopløselige fibre (hvedeklid), men både opløselige og uopløselige fibre har været stærkt forbundet med øget mæthedsfornemmelse. Kostfibre er vigtige for en korrekt fungerende mave-tarmkanal ved at give en næringskilde for bakterier i tyktarmen. Når en 3 % portion byg beta-glucaner blev tilsat til en frugtdrik eller brød og indtaget til morgenmad, blev der observeret en reduktion i energiindtaget på 30 % over 24 timer sammen med gavnlige ændringer i post-prandiale gastrointestinale hormoner involveret i biologisk kontrol af sult og mæthed. Indtagelse af uopløselige fibre forbedrer insulinfølsomheden og beriget bygfiberbrød eller hvedefiberbrød forbedrer ghrelin- og peptid YY (PYY) hormonrespons sammenlignet med kontrolbrød. En nylig karakteriseret klasse af fødevareforbindelser, melanoidiner, har vist sig at udvise lignende egenskaber som kostfibre i mave-tarmkanalen. Melanoidiner dannes ved Maillard-reaktionsprocessen gennem reaktionen af ​​proteiner med reducerede kulhydrater og sukkerarter under tilberedning af varmebehandlede fødevarer. Melanoidiner er store uopløselige eller delvist uopløselige komplekser, der er til stede i kaffe, brød, kakao og øl. Imidlertid er de vigtigste kilder til melanoidiner i kosten fra kaffe og brød med et bidrag på 0,5-2,0 g/dag kaffemelanoidiner og 1,8-15 g/dag brødmelanoidiner. Forskning har vist, at kaffemelanoidiner fermenteres i mave-tarmkanalen, mens brødmelanoidiner stimulerer bifidobakterier i tyktarmen.

Bitre forbindelser er også for nylig blevet impliceret i at øge mætheden og have en gavnlig effekt på mave-tarmkanalens hormoner. Nylig forskning i dyr indikerer, at adskillige bitre forbindelser kan reducere hastigheden af ​​mavetømning, inducere sekretionen af ​​mæthedsinducerende hormoner cholecystokinin og glukagon-lignende peptid 1 (GLP-1) og reducere fødeindtagelsen. Dyreforsøgene krævede dog, at de bitre forbindelser blev leveret direkte til maven til handling. Et par bittert smagende grøntsager, herunder broccoli og cikorie, viser gavnlige sundhedseffekter. Nogle naturlige fytokemikalier er polyfenoler, der vides at have forskellige biologiske mekanismer og at have en bitter smag. Plantearten Gentiana lutea L. producerer flere biologisk aktive bitre fytokemikalier, herunder iridoid (logansyre) og secoiridoider (swertiamarin, gentiopicrosid, amarogentin, sweroside). Gentiana lutea L. bruges oftest til fremstilling af urtete og likører.

I dette randomiserede, crossover-forsøg vil sult- og mæthedsfølelsen blive målt, mens blod vil blive opsamlet på bestemte tidspunkter i løbet af de syv arme. Da dette indgreb skal udvikle velsmagende fødevarer, der både øger mætheden og mindsker energiindtaget på kort sigt, vil de bitre forbindelser også blive indkapslet i en beskyttende belægning. Indkapsling bruges almindeligvis til at beskytte lægemidler under passage gennem mundhulen eller maven for at gøre det muligt for de aktive forbindelser at blive korrekt absorberet i kroppen. Belægningen, der anvendes i den ene arm, vil tillade Gentiana lutea L.-ekstraktet at passere gennem mundhulen, hvilket gør det muligt for frivillige ikke at smage de bitre forbindelser, som mål i maven og tolvfingertarmen.

Alle frivillige vil deltage i undersøgelsens syv arme. Tre forskellige fiberberigede brød og et kontrolbrød vil blive indtaget udover skummetmælk til morgenmaden i fire interventioner. I de andre tre interventioner vil deltagerne indtage en kontrolbudding, Gentiana lutea L. ekstraktbudding og den indkapslede Gentiana lutea L. ekstraktbudding. En udvaskningsperiode på en uge vil blive inkluderet mellem to separate interventioner. Den hedoniske følelse af mæthed, sult og appetit vil blive målt med et spørgeskema til tidspunkt 0 (baseline) og 0,5, 1, 2 og 3 timer efter morgenmaden. Efter 3 timer vil de frivillige indtage frokost, indtil de er mætte, og derefter føre en maddagbog for at registrere deres indtag resten af ​​dagen. Derudover vil der blive opsamlet blod på hvert tidspunkt, og mængden af ​​de specifikke hormoner, neuropeptider og endocannabinoider vil blive målt som en del af de sekundære resultater.