Sorte bønner (Phaseolus Vulgaris L.) Proteinhydrolysater reducerer akutte postprandiale glukoseniveauer

Introduktion Prædiabetes er en mellemtilstand af hyperglykæmi karakteriseret ved nedsat fastende glukose (fastende plasma glukoseniveauer på 100-125 mg/dL), glukosetolerance (en 2 timer post-load plasmaglucoseniveauer på 140-199 mg/dL) eller glyceret hæmoglobin A1c (HbA1c) på 5,7-6,4 %. Forsøgspersoner med prædiabetes har en relativt høj risiko for at udvikle hjerte-kar-sygdomme og type 2-diabetes (T2D). Derfor er behandling af prædiabetes afgørende for at forsinke udviklingen af ​​denne sygdom. Nuværende behandling af prædiabetes fokuserer på vægttab, livsstilsændringer (kost og motion) og brugen af ​​farmakologiske midler, såsom biguanider (metformin), sulfonylurinstoffer, α-amylase og α-glucosidasehæmmere og inkretinbaserede behandlinger. Desuden kan disse lægemidler generere bivirkninger, såsom lavt blodsukkerniveau, vægtændringer, aterosklerotisk hjerte-kar-sygdom, kongestiv hjertesvigt og nyresygdom, blandt andre. I de senere år er der undersøgt naturlige alternativer med lave eller nul bivirkninger til diabetesbehandling. I denne forstand er funktionelle ingredienser og fødevarer designet til at hjælpe patienter med at nå målene for glukoseniveau vigtige i forebyggelsen eller behandlingen af ​​prædiabetes og T2D.

Fødevareproteiner er blevet undersøgt bredt som en kilde til bioaktive peptider, som er specifikke proteinfragmenter, der positivt påvirker fysiologiske funktioner og menneskers sundhed. Fødevareproteiners bioaktivitet afhænger af biotilgængeligheden og biotilgængeligheden af ​​deres peptider. Små bioaktive peptider (<1.000-200 Da) udviser vigtige egenskaber såsom højt biologisk potentiale, lav toksicitet, lav eller nul allergenicitet, høj strukturel diversitet og lille størrelse (i forhold til antistoffer). Disse egenskaber gør det muligt at anvende bioaktive peptider som terapeutiske midler mod flere sygdomme, herunder prædiabetes og T2D.

Proteiner fra sorte bønner (Phaseolus vulgaris L.) er blevet undersøgt som en kilde til bioaktive peptider. Enzymatisk hydrolyse er den mest populære metode til at generere bioaktive peptider fra almindelige bønner og andre bælgfrugters forældreproteinsekvenser.

Talrige in vitro undersøgelser har vist, at sorte bønneproteinhydrolysater (BPH) og bioaktive peptider har hypoglykæmiske eller antidiabetiske virkninger. BPH genereret med Alcalase® hæmmede in vitro-aktiviteten af ​​dipeptidylpeptidase-IV (DPP-IV), hvis biologiske funktion er at inaktivere glucagon-lignende peptid-1 (GLP-1). Det hæmmede også enzymerne α-amylase og α-glucosidase, som er involveret i stivelsesnedbrydningsprocessen. Desuden er det blevet rapporteret, at BPH kunne reducere ekspressionen og translokationen af ​​glucosetransportører i den plasmatiske membran, såsom glucosetransporter-2 (GLUT2) og natriumafhængig glucosecotransporter (SGLT1). Desuden har eksperimenter in vivo demonstreret effektiviteten af ​​BPH, der reducerer reduceret postprandial glukose i ikke-hyperglykæmiske (16,9-24,5 %) og hyperglykæmisk (22,7-47,7 %) Wistar rotter. Resultaterne af in vivo og in vitro eksperimentelle modeller viste potentialet af BPH til at hæmme fordøjelsesenzymer og blokere gastrointestinale glukosetransportører (involveret i regulering af postprandial blodglucose). Desuden øgede bioaktive peptider fra bønner, der var svære at tilberede, glucosesimuleret insulinsekretion (57%) fra iNS-1E insulinomceller.

Som beviserne viser, kan bioaktive peptider fra BPH udøve antidiabetiske virkninger gennem flere mekanismer. Alle undersøgelser, der viser det antidiabetiske potentiale af BPH og bioaktive peptider, er blevet udført under anvendelse af in silico, biokemiske assays, in vitro og in vivo undersøgelser. Imidlertid er kliniske forsøg nødvendige for at validere de sorte bønneproteinhydrolysaters hypoglykæmiske effekt. Derfor havde denne undersøgelse til formål at evaluere den akutte effekt af BPH på glucose- og insulinniveauer hos voksne med normal glucosetolerance eller prædiabetes.

Metode Randomiserede kliniske forsøg Emner og undersøgelsesdesign Et randomiseret, placebokontrolleret klinisk forsøg blev udført med 28 voksne (65 % kvinder) for at evaluere effekten af ​​5 g BPH på postprandiale glucose- og insulinniveauer. Alle procedurerne blev udført på forskningsfaciliteterne ved Institut for Medicinske Videnskaber ved University of Guanajuato, Mexico. Den institutionelle etiske komité fra University of Guanajuato godkendte protokollen (CIBIUG-P53-2018), og alle forsøgspersoner underskrev det informerede samtykke, før de gennemgik en procedure.

Deltagerne i denne undersøgelse blev rekrutteret direkte fra lokale sundhedsmesser i León, Guanajuato, Mexico. Som en del af screeningsprocessen for at bestemme berettigelse til deltagelse, blev der målt kapillær glucose, vægt, højde og blodtryk. Som en del af denne undersøgelse er voksne mellem 25 og 50 år med overvægt eller fedme ifølge deres kropsmasseindeks (BMI) (25-34,9) kg/m2) var berettiget til at tilmelde sig. Undersøgelsen omfattede ikke deltagere, der rapporterede diabetes, kræft, hjerte-kar-sygdomme eller andre kroniske sygdomme ved selvrapportering. Gravide eller ammende kvinder var ikke inkluderet. Så snart deltagerne var fast besluttet på at være berettigede, blev de citeret til at gennemgå kliniske, antropometriske og metaboliske vurderinger ved Institut for Medicinske Videnskaber.

Den metaboliske vurdering omfattede en oral glukosetolerancetest (OGTT) med 250 ml dextrose 75 g (en vandfri glukose væskeopløsning, 75 g) og blodprøver efter 0 og 120 minutter og en lipidprofil. Den metaboliske status (normal glucosetolerance (NGT) eller prædiabetes) blev defineret som følger: Normal glucosetolerance som fastende glucoseniveauer <100 mg/dL og postprandiale (2 timer) glucoseniveauer <140 mg/dL, og prædiabetes som fastende glucoseniveauer 100-125 mg/dL, postprandiale (2 timer) glucoseniveauer på 140-199 mg/dL, eller begge dele. Efter bestemmelse af deltagernes stofskiftestatus blev forsøgspersonerne klassificeret som enten NGT (n=14) eller prædiabetes (n=14).

Alle deltagere (n=28) blev tilfældigt fordelt af en medarbejder, der ikke havde kontakt med dem, i enten en gruppe, der modtog BPH-behandling (5 g) eller en placebogruppe. Som følge heraf blev syv forsøgspersoner med NGT og syv forsøgspersoner med prædiabetes inkluderet i hver behandlingsgruppe (BPH eller placebo). I denne undersøgelse blev deltagerne blindet for behandling og modtog enten BPH (5 g pulver) opløst i 120 ml af en kommerciel ikke-kalorisk drik eller placebo (120 ml ikke-kalorisk kommerciel drik).

En anden oral glucosetolerancetest blev udført for at evaluere den postprandiale effekt af BPH. Først drak deltagerne enten det opløste BPH eller placeboet efterfulgt af 250 ml af dextrose 75 g, og blodprøver blev taget efter 0, 60, 120 og 150 minutter for at bestemme deres glucose- og insulinniveauer.

Klinisk evaluering og antropometrisk vurdering I denne undersøgelse administrerede uddannede fagfolk et spørgeskema for at indsamle kliniske data. Blodtrykket blev målt ved hjælp af en semiautomatisk digital blodtryksmåler (Omron HEM-7200) på deltagerens højre arm i siddende stilling og efter hvile i mindst 10 min.

Kropsvægt og højde blev målt med forsøgspersonerne barfodet og iført let tøj ved hjælp af en digital vægt (Seca 769) og et stadiometer (Seca 213-I). Taljeomkredsen blev målt i det mellemliggende punkt mellem den sidste ribben og hoftekammen ved hjælp af metaltape (Lufkin W606PM). Body mass index (BMI) blev beregnet som kropsvægt (kg) divideret med den kvadratiske højde (m) ifølge Verdenssundhedsorganisationen.

Biokemiske assays For at udføre de biokemiske assays blev blodprøver udtaget efter faste i mindst 8 timer. For glucose (Spinreact, Girona, Spanien) og lipidprofil (total kolesterol, TG og HDL-c) (Spinreact, Girona, Spanien) blev der anvendt enzymatiske kolorimetriske assays. LDL-kolesterol blev beregnet under anvendelse af Friedewald-ligningen. Glukose- og lipidprofilniveauer (triglycerider, totalkolesterol, HDL-kolesterol) i serum blev bestemt ved internationalt standardiserede metoder på det kliniske laboratorium på Institut for Medicinske Videnskaber ved hjælp af en semi-automatisk biokemisk analysator SPINLAB (Spinreact, Girona, Spanien).

Derudover blev insulinniveauer udført ved hjælp af en serum-sandwich-format enzym-linked immunosorbent assay (ELISA) under anvendelse af et ELISA-kit (ALPCO, Inc., Salem, NH, USA). Som indeks for insulinresistens blev den homøostatiske modelvurdering af insulinresistens (HOMA-IR) og Matsuda-indekset beregnet.

Statistisk analyse Beskrivende data blev udtrykt som middelværdi og standardafvigelse eller median- og interkvartilområde. Sammenligning mellem grupper blev udført ved hjælp af uafhængig eller parret Students t-test. En statistisk signifikans på p˂0.05 blev accepteret, og statistikprogrammet SPSS 20.0 til Windows blev brugt.