Eine Dosis-Wirkungs-Untersuchung von Docosahexaensäure (DHA) (DRI-DHA)

Docosahexaensäure (DHA) ist lebenswichtig für die Struktur der Zellmembranen, essentiell für die Entwicklung von Gehirn und Augen, kommt in großen Mengen im gesamten Gehirn und Nervensystem vor und ist wichtig für eine optimale kognitive Entwicklung bei Kindern, das Wachstum des Fötus während der Schwangerschaft und für die Gesundheit Muttermilch während der Stillzeit. Es wurde auch gezeigt, dass DHA zum Schutz vor primären und sekundären Symptomen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie Makuladegeneration beiträgt. Ob DHA jedoch als essentiell in der Ernährung angesehen wird, bleibt umstritten. Mittlerweile hat das Institute of Medicine (heute National Academy of Medicine) eine angemessene Zufuhr für DHAs Vorstufe, Alpha-Linolensäure (ALA), auf 1,6 g/Tag bzw. 1,1 g/Tag für gesunde Männer und Frauen festgelegt. Die Forscher glauben, dass die Verwirrung auf den Ansatz zur Untersuchung von Omega-3-Fettsäuren, insbesondere des DHA-Bedarfs, zurückzuführen ist. Für diese Studien wird DHA ergänzt und häufig werden komplexe, multifaktorielle Krankheitsausgänge als Endpunkte verwendet. Die in diesen Studien verwendeten DHA-Dosen sind oft subjektiv und die Teilnehmer, einschließlich der Kontrollpersonen, weisen unterschiedliche DHA-Aufnahmen und -Spiegel auf. Es wäre sinnvoll, eine Bevölkerungsgruppe zu ergänzen, beispielsweise Vegetarier oder Veganer, deren Werte ähnlich niedrig sind. Klassischerweise ging man davon aus, dass beim Verzehr von DHA ein Teil „rückwärts“ in Eicosapentaensäure (EPA) umgewandelt wird, die sich dann in einem Prozess namens „Retrokonversion“ ansammelt. Mithilfe eines neuartigen Ansatzes namens verbindungsspezifische Isotopenanalyse (CSIA) stellten die Forscher jedoch fest, dass der Anstieg der EPA nicht in erster Linie auf die Retrokonversion zurückzuführen ist, sondern vielmehr auf einen Rückstand an EPA zurückzuführen ist, der hauptsächlich aus ALA stammt. Zunächst zeigte das CSIA in Nagetiermodellen, dass das Team durch ähnliche Modellierungen bestätigte, dass der DHA-Konsum beim Menschen zum gleichen EPA-Rückstand führt. Entscheidend ist, dass DHA einen Rückstand im EPA-Metabolismus induziert, und ALA aus der Nahrung scheint für diesen Rückstand wesentlich zu sein. Somit stellt der Anstieg von EPA einen biochemischen Rückkopplungsweg dar, der die DHA-Synthese als Reaktion auf ausreichend DHA verlangsamt.

Bedeutung: Durch die genaue Bestimmung der niedrigsten DHA-Menge, die zur Aktivierung dieses Rückkopplungsmechanismus erforderlich ist, kann dies für die zukünftige Schätzung des DHA-Bedarfs nützlich sein. Darüber hinaus besteht das Problem mit den in den inoffiziellen Empfehlungen vorgeschlagenen Mengen darin, dass es für die Umwelt bedenklich wäre, wenn die Weltbevölkerung diese Mengen konsumieren würde, da dieser Nährstoff ökologisch empfindlich ist und seine Hauptquelle aus bereits geschädigten Meeresfischbeständen stammt, was nicht nachhaltige Fischereipraktiken fördert , was Umweltschützern und Forschern zufolge berechtigte Klima- und Gesundheitsbedenken hervorruft.

Hypothese: Die Dosis, bei der EPA mit zunehmendem DHA ansteigt, ist der Punkt, an dem sich die Dehnung verlangsamt, was darauf hindeutet, dass ein signifikanter Rückkopplungsweg vorhanden ist.

Ziele: 1. Um die Dosis-Wirkungs-Beziehung von DHA zur Erhöhung von EPA zu bestimmen. 2. Untersuchen Sie mithilfe von CSIA die DHA-Dosis und -Zeit, die EPA erhöht. 3. Um die Umsatz- und Verlustraten von EPA, DPAn-3 und DHA zu messen. 4. Bereitstellung von Daten für explorative Analysen im Zusammenhang mit dem PUFA-Metabolismus, dem ALA-Verbrauch und seinen Auswirkungen auf den EPA- und DHA-Spiegel sowie den Auswirkungen von DHA auf krankheitsbedingte Biomarker, C-reaktives Protein (CRP) und Blutgerinnung.

Studiendesign: Co-Hauptforscher Dr. Richard Bazinet und Dr. John Sievenpiper sowie die Co-Ermittler Dr. David Jenkins und Adam Metherel werden zusammen mit der Doktorandin Amy Symington einen doppelblinden, placebokontrollierten Dosis-Wirkungs-Supplementierungsversuch durchführen. 72 gesunde Veganer oder Vegetarier im Alter von 18 bis 50 Jahren werden nach dem Zufallsprinzip einer von sechs Gruppen zugeordnet. Vor der Randomisierung durchlaufen die Teilnehmer eine zweiwöchige Einlaufphase, um ihre Fragebogendaten zu sammeln. Nach der Randomisierung nimmt jede Gruppe über einen Zeitraum von 8 Wochen täglich 0 mg (Placebo), 100 mg, 200 mg, 400 mg, 800 mg und 1000 mg DHA-Ergänzungsmittel ein. Diese Dosen stellen den Bereich der DHA-Aufnahmemengen dar, der die durchschnittliche Bevölkerungsaufnahme (<100 mg/Tag), häufig empfohlene Aufnahmemengen (250–500 mg/Tag) und DHA-Aufnahmemengen umfasst, von denen bekannt ist, dass sie die EPA-Plasmaspiegel erhöhen (1000 mg/Tag). Es wird ein Fragebogen ausgefüllt, um Informationen über die ungefähre Aufnahme von ALA, EPA und DHA vor und nach der Supplementierungsperiode zu erhalten. Es wird ein dreitägiges, gewogenes Diättagebuch zur Verfügung gestellt, um die Nahrungsaufnahme im Laufe des Ergänzungszeitraums zu erfassen und den ALA-Verbrauch zu messen. Die Teilnehmer werden gebeten, während des Nahrungsergänzungszeitraums auf DHA-reiche Lebensmittel zu verzichten. Dies stellt kein Problem dar, da diese Bevölkerung im Allgemeinen keine DHA-reichen Lebensmittel zu sich nimmt. Die Grundaufnahme der essentiellen Fettsäure ALA wird per Fragebogen erfasst und durch Blutproben verifiziert.

Teilnehmer: Für die Studie werden 72 gesunde Vegetarier und Veganer rekrutiert, um möglichst niedrige EPA- und DHA-Grundwerte zu erreichen. Die Ausschlusskriterien lauten wie folgt: Konsum von EPA- und/oder DHA-Ergänzungsmitteln innerhalb der letzten sechs Monate, 3 % oder mehr DHA in den gesamten Plasmalipiden, BMI <18 kg/m2 oder > 30 kg/m2, in den Wechseljahren oder danach -Wechseljahre, Schwangerschaft oder Stillzeit, chronische oder übertragbare Krankheiten (wie Multiple Sklerose, Nieren- und entzündliche Darmerkrankungen, Typ-2-Diabetes, Krebs oder Herzerkrankungen), Einnahme chronischer entzündungshemmender Medikamente, Einnahme von lipidsenkenden Medikamenten, Hypertriglyceridämie (> 4 mmol/l) oder Hypercholesterinämie (LDL-C >5 mmol/l), erwarten große Veränderungen im Lebensstil, sind Raucher, starker Alkoholkonsument (>3 Getränke/Tag) und größere chirurgische Eingriffe oder haben in den letzten sechs Jahren an einer Interventionsstudie teilgenommen Monate. Diese Ausschlussdaten stehen im Einklang mit früheren Metaanalysen und n-3-Supplementierungsstudien, die die oben genannten Ausschlusskriterien verwendet haben, da sie den n-3-PUFA-Metabolismus beeinflussen. Teilnehmer, die das Einverständnisformular unterzeichnen und später aufgrund ihres BMI oder % des DHA-Werts als nicht teilnahmeberechtigt gelten, werden per E-Mail und/oder Telefon informiert. Dies wird in der Einwilligungserklärung erläutert.

Fettsäureanalysen: Nach einem 12-stündigen Fasten über Nacht werden Blutproben für Basis- und Nachuntersuchungen entnommen. Blutproben werden an den Tagen 0, 3, 7, 14, 28 und 56 entnommen. Die Proben werden von einer ausgebildeten Krankenschwester gesammelt. Vollblutproben werden von jedem Teilnehmer gespeichert und aufbewahrt. Anschließend werden die verbleibenden Vollblutproben jedes Teilnehmers zentrifugiert und das Plasma und die roten Blutkörperchen (RBCs) aus jeder Probe isoliert. Sie werden bei -80 °C in einem luftdichten Behälter gelagert, bis sie für die Analyse benötigt werden. Plasma- und Erythrozytenproben werden mithilfe der Gaschromatographie (GC)-Flammenionisationsdetektion auf Fettsäurekonzentrationen analysiert und Delta-Kohlenstoff-13 (δ13C) wird mithilfe der GC-Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie bewertet. Plasma und Erythrozyten werden analysiert, wobei Veränderungen der Plasma-EPA-Spiegel das primäre Ergebnis und die Plasma-δ13C-EPA-Signatur, gemessen durch verbindungsspezifische Isotopenanalyse (CSIA), das sekundäre Ergebnis sind. Die δ13C-Signatur von EPA wird ebenfalls gemessen, um festzustellen, ob sie mit der δ13C-Signatur von Plasma-ALA und nicht mit der DHA-Ergänzung übereinstimmt.

Stichprobengröße: Die Leistung wurde auf der Grundlage von Ergebnissen aus der Literatur berechnet, in der konsistent über Veränderungen des Plasma-EPA nach einer DHA-Supplementierung über 6 Wochen bei 12 Probanden berichtet wurde, und stimmt mit unseren Ergebnissen überein. Unter Verwendung von Mittelwerten, Standardabweichungen und Stichprobengrößen aus der Studie von Metherel et al. aus dem Jahr 2019 und diesen beiden früheren Studien, einem Alpha = 0,05 und einer gewünschten Trennschärfe von 0,8 haben wir Stichprobengrößen von knapp über 9 als ausreichend ermittelt, um einen statistisch signifikanten Effekt zu erzielen. Um eine prognostizierte Abbrecherquote von 20–25 % zu berücksichtigen, werden wir daher 12 Teilnehmer rekrutieren, um sicherzustellen, dass wir für unser primäres Ergebnis angemessen ausgestattet sind.

Sekundäranalyse: Abhängig von der Rekrutierung untersuchen die Ermittler in einer explorativen Analyse, ob Männer und Frauen unterschiedlich reagieren. Sie erkennen, dass sie möglicherweise nicht in der Lage sind, potenziell reale, aber kleine geschlechtsbezogene Unterschiede zu erkennen. Die Forscher werden gesammelte Vollblutproben verwenden, um die Isoformen FADS1, FADS2, ELOVL2 und ELOVL5 zu bestimmen, von denen gezeigt wurde, dass sie die Blutspiegel von EPA und DHA als Unteranalyse beeinflussen.

Die Forscher werden auch Daten bereitstellen, um zusätzliche Analysen im Zusammenhang mit Umsatz und Verlustraten von n-3-PUFA, dem ALA-Verbrauch der Teilnehmer und seinen Auswirkungen auf den Stoffwechsel von n-3-PUFA durchzuführen. Darüber hinaus werden einige der positiven Ergebnisse ermittelt, die laut aktueller Forschung mit einer DHA-Supplementierung einhergehen können, darunter Blutdruck, Herzfrequenz, Triglyceride sowie LDL, HDL und Gesamtcholesterin.

Rekrutierung: Teilnehmer werden per E-Mail und über soziale Medien für verschiedene vegetarisch/vegan ausgerichtete Gruppen und Organisationen rekrutiert.

Anthropometrische Analysen: Die Körpergröße wird mit einem an der Wand montierten Stadiometer gemessen.

Das Körpergewicht wird mittels Balkenwaage ermittelt. Der Taillenumfang wird anhand der Methodik der Heart and Stroke Foundation ermittelt. Blutdruck (BP) und Ruheherzfrequenz werden gemessen. Um diesen Messwert zu erfassen, bleiben die Teilnehmer mindestens 5 Minuten lang in einem ruhigen, temperierten Raum sitzen, um Ruheherzfrequenz und Blutdruck zu erreichen. Anschließend wird der Blutdruck oszillometrisch mit dem OMRON Intellisense HEM-907 gemäß den JNC VII-Kriterien gemessen. Der Blutdruck wird dreifach gemessen, wobei jede Messung eine Minute voneinander entfernt ist, und der Durchschnitt der drei Messungen wird ermittelt.

Biochemische Analysen: Plasma- und Erythrozytenproben für EPA und DHA werden durch Zentrifuge getrennt und sofort an der Universität von Toronto bei -80 °C zur späteren Analyse eingefroren. Obwohl Plasma im Mittelpunkt des Ergebnisses steht, werden sowohl Plasma- als auch Erythrozytenproben zum Vergleich mit GC-FID analysiert, um die EPA- und DHA-Spiegel zu bestimmen, und δ13C wird mit GC-IRMS analysiert.

Basis- und Folgefragebogen: Um die ungefähre Aufnahme von ALA, EPA und DHA sowohl vor als auch nach dem Ergänzungszeitraum zu ermitteln, wird den Teilnehmern per E-Mail ein Fragebogen zugesandt, den sie nach dem ersten Telefon-/Zoom-Meeting und beim letzten Besuch am Tag ausfüllen können 56.

Statistische Analyse

Primäre Ergebnisse. Plasma- und Erythrozytenproben (RBC) werden mittels GC-FID analysiert, um die n-3-PUFA-Konzentrationen innerhalb jeder Gruppe zu bestimmen. Die statistische Analyse wird durch eine Zwei-Wege-ANOVA (Dosis x Zeit) mit wiederholten zeitlichen Messungen durchgeführt, um Wechselwirkungen und/oder Haupteffekte zu bestimmen. Darüber hinaus wird der Anstieg der EPA-Spiegel durch segmentierte Regression (oder Breakpoint-Analyse) analysiert, wie dies mit der Indikator-Aminosäureoxidationstechnik zwischen den Dosen und innerhalb jedes Zeitpunkts durchgeführt wird, um die Dosis der DHA-Supplementierung zu ermitteln, die zu einem plötzlichen Anstieg führt in EPA-Spiegeln die DHA-Dosis, die die Rückkopplungshemmung auslöst. Wiederholte Messungen nach dem Tukey-Test werden verwendet, um signifikante Unterschiede in DHA % und EPA % zwischen Besuchen sowie zwischen Gruppen zu bestimmen. Ein Games-Howell-Test würde während des Tukey-Tests durchgeführt, wenn eine Gruppe aufgrund von Schulabbrechern ungleiche Teilnehmerzahlen aufweist.

Sekundäre Ergebnisse. δ13C wird mittels GC-IRMS analysiert. Die δ13C-Signatur von EPA wird gemessen, um festzustellen, ob sie mit der δ13C-Signatur von Plasma-ALA und nicht mit der DHA-Ergänzung übereinstimmt. Die Umsatzraten und Halbwertszeiten von EPA, DPAn-3 und DHA werden mit GraphPad Prism Version 10.0 berechnet und die Verlustrate von EPA, DPAn-3 und DHA in nmol/ml/Tag aus dem Plasma wird wie folgt berechnet Formel: Jout = 0,693CFA/t1/2.

Explorations- und Adhärenzergebnisse. Es werden Modelle mit gemischten Effekten mit wiederholten Messungen verwendet, um Änderungen in allen explorativen Ergebnissen zu bewerten, ohne die Rate falscher Entdeckungen zu kontrollieren. Paarweise Vergleiche zwischen Gruppen werden mithilfe der Tukey-Kramer-Anpassung oder anderen geeigneten Statistiken durchgeführt. Die Wirkungsmodifikation durch ALA-Konsum, Geschlecht und Genetik wird untersucht und Blutproben werden auf Compliance analysiert.

Untergruppenanalyse. Eine A-priori-Analyse wird nach Alter, Geschlecht, ethnischer Zugehörigkeit, Basis-BMI, Basis-Taillenumfang, genetischen Varianten und ALA-Konsum durchgeführt.