Einfluss der Fruchtmatrix auf Glukose- und Insulinreaktionen nach der Einnahme von Orangensaft bei gesunden Männern (ZULEMA)

Projektvorschlag: Rolle der Fruchtmatrix auf die Aufnahme von Glukose aus Orangensaft beim Menschen (ZULEMA)

Hintergrundannahmen: Übermäßiger Verzehr von freiem Zucker kann negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben und eine schlechte postprandiale Glukosekontrolle könnte ein Hinweis auf ein längerfristiges Risiko für Typ-2-Diabetes sein. Zucker bestimmt den glykämischen Index (GI) von Getränken, aber wider Erwarten liefern Fruchtsäfte und zuckergesüßte Getränke trotz häufig gleichem Gesamtzuckergehalt unterschiedliche GI-Ergebnisse. Dies impliziert, dass natürlicher und zugesetzter Zucker unterschiedliche Auswirkungen auf die Blutzuckerkontrolle haben kann oder dass die Kombination von Zuckern in der Saftmatrix die Wirkung der Zucker auf die Blutzuckerkontrolle irgendwie verbessert.

Forschungsfrage: Wie wirkt sich die Variation der Zuckermatrix und -quelle, jedoch nicht des Gesamtzuckers in Fruchtsäften und Getränken auf den GI aus? Die Forscher gehen davon aus, dass der freie Zucker der Auslöser für den GI sein wird, aber das ist möglicherweise nicht der Fall.

Hypothese: Bei gleicher Menge an freien Zuckern (Saccharose, Glucose und Fructose) in Säften und Getränken ist die Fruchtsaftmatrix (d. h. Ballaststoffe, komplexe Kohlenhydrate, Zitronensäure, Polyphenole und andere sekundäre Pflanzenstoffe, Mineralien, Vitamine) wirken sich modulierend auf die Aufnahme von Glukose aus.

Ziel: Das Hauptziel dieser Studie besteht darin, die Wirkung des Vorhandenseins der Saftmatrix in 100 % Orangensaft gegenüber manipulierten Saftgetränken (zur Reduzierung des Fruchtmatrixanteils) auf die postprandialen Glykämiereaktionen bei gesunden Probanden zu bewerten. Das sekundäre Ziel besteht darin, die Wirkung auf die Insulinreaktion zu charakterisieren.

Experimentelles Design: Die Glukose-Reaktionen werden auch mit denen von Glukose allein verglichen (glykämischer Index, GI).

Methoden:

Saftzubereitung und Logistik. Die Orangengetränke werden von AMC Natural Drinks (Murcia, Spanien) hergestellt und geliefert. Ein 100 % Fruchtsaft (Orangensaft) wird mit Getränken verglichen, die 50 % und 0 % Saft enthalten, allerdings mit der gleichen qualitativen und quantitativen Zusammensetzung des Gesamtzuckers (Saccharose, Fructose, Glucose) wie im 100 % Saft.

Chemische Analysen:

Die Forscher werden die Zuckerzusammensetzung und die Hauptbestandteile der Fruchtmatrix charakterisieren:

Chemische Analyse löslicher und unlöslicher Ballaststoffe.

Zuckeranalyse. Die Säfte werden hergestellt und die Zuckerzusammensetzung (Saccharose, Glucose und Fructose) wird gemessen und angepasst, um sicherzustellen, dass sich der Zuckergehalt während der Lagerzeit nicht verändert. Die Analysen werden mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) unter Verwendung der entsprechenden Brechungsindexdetektoren (RI) durchgeführt.

Analyse sekundärer Pflanzenstoffe. Einzelne Phenole und andere sekundäre Pflanzenstoffe, die für Orangensaft charakteristisch sind. Flavanone, Polymethoxyflavone, Hydroxyzimtsäurederivate, Flavone und Carotinoide werden mittels Umkehrphasen-HPLC mit Ultraviolet-Diode Array (UV-DAD)-Detektoren und Massenspektrometer-Detektoren (MS) analysiert.

Klinische Studie:

Bei dieser Studie handelt es sich um eine Crossover-, randomisierte, doppelblinde Dosis-Wirkungs-Interventionsstudie. Alle Teilnehmer wiederholen die Studie zu unterschiedlichen Zeitpunkten (um doppelte Ergebnisse zu erzielen). Das Studienprotokoll wurde bereits von der Ethikkommission der Katholischen Universität genehmigt.

Teilnehmer, Einschluss- und Ausschlusskriterien:

Die Forscher werden männliche, gesunde Erwachsene im Alter von 18 bis 45 Jahren über Online-Kleinanzeigen, soziale Medien und Mundpropaganda rekrutieren. Frauen sind nicht teilnahmeberechtigt, da der Menstruationszyklus die Blutzuckerkontrolle beeinflussen kann. Um die Einschlusskriterien zu erfüllen, müssen die Teilnehmer einen Body-Mass-Index (BMI) zwischen 18,5 und 29,9 kg/m2 haben, regelmäßig Frühstück konsumieren und bereit sein, die Studiengetränke zu konsumieren. Teilnehmer werden ausgeschlossen, wenn sie eine Diät machen oder Nahrungsmittelallergien oder eine Abneigung gegen die Getränke der Studie haben. Darüber hinaus werden Teilnehmer ausgeschlossen, wenn sie innerhalb der letzten 6 Monate erhebliche Gewichtsschwankungen hatten oder eine frühere Diagnose von Diabetes, Prädiabetes, Magen-Darm-Erkrankungen, Lebererkrankungen, Nierenerkrankungen oder einer Stoffwechselstörung hatten.

Probengröße:

Die Forscher schätzten die Stichprobengröße für eine randomisierte Crossover-Studie, in der die Auswirkungen der Intervention (verschiedene Test-Orangengetränke) an einer gesunden erwachsenen Stichprobenpopulation getestet werden. Zu diesem Zweck verwendeten die Forscher die kostenlos verfügbare Software G*Power 3.1.9.7 unter der Annahme einer zweiseitigen statistischen Trennschärfe von 90 % (1-β=0,90). ein statistisches Signifikanzniveau von 5 % (α=0,05) und eine Effektgröße von d=0,7. Demnach sollte die Mindestteilnehmerzahl der Studie N=24 betragen. Diese Teilnehmer sollten auch an der zweiten Testrunde teilnehmen (doppelte Ergebnisse). Die endgültige Teilnehmerzahl wurde auf 30 erhöht, um mögliche Abhebungen zu berücksichtigen.

Studieneinwilligung:

Ein telefonisches Screening-Interview liefert erste Zulassungskriterien. Teilnehmer, die das telefonische Screening bestehen, werden zu einer persönlichen Informations- und Abschluss-Screening-Sitzung im Labor eingeplant, um die Studienprotokolle zu überprüfen und eine schriftliche Einverständniserklärung einzuholen. Die Forscher werden einige anthropometrische Maßnahmen ergreifen und den Teilnehmern die Intervention und Verfahren während der gesamten Studie erklären. Die Teilnehmer füllen außerdem eine Reihe allgemein validierter Fragebögen zu ihren Ernährungs- und Lebensgewohnheiten aus.

Interventionsdesign:

Berechtigte Teilnehmer absolvieren vier Testsitzungen (+ zwei Wiederholungen) im Abstand von mindestens 2-3 Tagen. An verschiedenen Vormittagen kommen die Teilnehmer nach einer 10- bis 12-stündigen Fastenzeit um 8:00 Uhr im Labor an, mit Ausnahme einer kleinen Menge Wasser, die bis zu 1 Stunde vor der Ankunft erlaubt ist. Am Tag vor jeder Testsitzung führen die Teilnehmer ein Ernährungstagebuch, um die Einhaltung der polyphenol- und zitronenfruchtfreien Diät und des Fastenprotokolls zu überprüfen und die Menge der aufgenommenen Nährstoffe (hauptsächlich Gesamtkohlenhydrate, freier Zucker) abzuschätzen , Ballaststoffe und Wasser).

Die Teilnehmer konsumieren schnell (innerhalb von fünf Minuten) eines der drei Getränke: (1) 100 % Orangensaft, (2) Orangengetränk mit 50 % Orangensaft und 50 % Wasser mit zugesetztem Zucker, um den Inhalt des 100 %-Safts anzupassen und (3) 100 % Wasser mit zugesetztem Zucker, der dem Inhalt des 100 % Safts entspricht. Standardportionsgrößen (ca. 250 ml) werden auf der Grundlage der insgesamt verfügbaren Kohlenhydrate berechnet, um eine Aufnahme von 25 g freiem Zucker zu erreichen. Darüber hinaus nehmen die Teilnehmer auch eine Glukoselösung (25 g) zu sich, um den GI abzuschätzen. Alle Testgetränke werden kalt in undurchsichtigen Behältern mit Deckel serviert. Die glykämische Reaktion wird durch einen Fingerstich zu Studienbeginn (0 Minuten) und 15, 30, 45, 60, 90 und 120 Minuten nach dem Verzehr des Getränks gemessen.

Nach Abschluss der Studie ruhen sich die Teilnehmer zwei bis drei Wochen aus und kehren für eine zweite Testsitzung ins Labor zurück. Das Ziel dieser Wiederholung besteht darin, eine fundiertere Analyse der Ergebnisse zu erhalten und die intra- und interindividuelle Variabilität zu bewerten.

Postprandiale glykämische Reaktion:

Die Forscher werden kapillare Blutzuckerproben aus den Fingerspitzen mit Einweg-Lanzetten mit automatischer Deaktivierung (Softclix-Lanzetten, Roche) sammeln und den Glukosespiegel sofort mit einem Blutzuckermessgerät (Accu-Check Guide Me, Roche) messen.

Insulinmessung:

Aus der Vene werden weitere Blutproben entnommen. Nach der Zentrifugation (1200–1500 × g, 10 Min., 4 °C) werden die Serumproben schnell eingefroren und bis zur Analyse des Insulinspiegels bei -80 °C aufbewahrt. Insulin wird mit einem ELISA-Testsystem (Accu Bind ELISA Microwells, Monobind Inc. CA, USA) gemessen.

Statistische Analysen:

Statistische Analysen werden mit SAS Version 9.4 durchgeführt. Eine Zwei-Faktor-Varianzanalyse mit wiederholten Messungen (ANOVA) unter Verwendung des PROC MIXED-Verfahrens wird verwendet, um die Wirkung des Eingriffs (d. h. des Testgetränks) auf den Blutzuckerspiegel zu bestimmen. Um die Wirkung der Behandlung auf die inkrementelle Fläche des Blutzuckers unter der Kurve (iAUC) zu bestimmen, wird eine einfaktorielle ANOVA mit wiederholten Messungen verwendet. Ein p-Wert < 0,05 wird als statistisch signifikant angesehen.