Forschung zu den Auswirkungen des akuten Verzehrs von Nüssen bei adipösen Diabetikerinnen (REACT-NUT)

Fettleibigkeit ist eine multifaktorielle Erkrankung, bei der eine übermäßige Ansammlung von Körperfett zu negativen Auswirkungen auf die Gesundheit führt. Es gilt als globales Problem der öffentlichen Gesundheit, vor allem aufgrund seines Zusammenhangs mit einem erhöhten Risiko für die Entwicklung anderer nicht übertragbarer chronischer Krankheiten (NCDs). Schätzungen zufolge ist in Brasilien ein Viertel der Bevölkerung fettleibig, was es zu einem wichtigen Risikofaktor für pathologisches Altern macht.

Die Hauptursache für Fettleibigkeit ist das Energieungleichgewicht zwischen aufgenommenen und verbrauchten Kalorien, und ihre hohe Prävalenz wird mit körperlicher Inaktivität und Bewegungsmangel in Verbindung gebracht. Eine ausgewogene Ernährung, bestehend aus natürlichen und minimal verarbeiteten Lebensmitteln, ist bekanntermaßen für die Gewichtskontrolle unerlässlich. Im aktuellen Szenario ist jedoch ein erheblicher Anstieg des Konsums hochverarbeiteter Lebensmittel und ein Rückgang der Aufnahme natürlicher und minimal verarbeiteter Lebensmittel zu verzeichnen, was erhebliche Auswirkungen auf die Prävalenz von Fettleibigkeit hat.

Fettleibigkeit ist einer der wichtigsten Risikofaktoren für Typ-2-Diabetes, eine Krankheit, die weltweit immer häufiger auftritt und als eine der gesundheitlichen Notlagen des 21. Jahrhunderts gilt. Diabetes wirkt sich auf Morbidität und Mortalität aus und ist ein Hauptrisikofaktor für Schlaganfall, Nierenfunktionsstörungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Sehverlust und Neuropathie. Nicht-pharmakologische Strategien zur Diabeteskontrolle umfassen typischerweise Ernährungsinterventionen, regelmäßige körperliche Aktivität, Raucherentwöhnung und die Aufrechterhaltung eines gesunden Körpergewichts.

Eine akute Aufnahme von Makronährstoffen kann selbst bei gesunden Personen unerwünschte Reaktionen hervorrufen, die im Laufe der Zeit zu chronischen Auswirkungen führen können. In diesem Zusammenhang spielt die Einnahme einer Mahlzeit mit hohem Gehalt an gesättigten Fettsäuren (HSFM) eine wichtige Rolle, da der chronische Verzehr einer HSFM bekanntermaßen zur Entstehung von Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes, Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen beiträgt und diese verschlimmert chronische Entzündung, die durch Insulinresistenz und Übergewicht hervorgerufen wird. Darüber hinaus zeigen Studien, dass HSFM auch metabolische Endotoxämie induzieren und Profile zirkulierender microRNAs modulieren kann. MicroRNAs sind nichtkodierende RNA-Moleküle mit einer Länge von etwa 22 Nukleotiden, die die Genexpression auf der posttranskriptionellen Ebene regulieren, indem sie mRNA abbauen oder die Translation von Zielgenen hemmen. Somit können microRNAs zu den nachteiligen Auswirkungen von HSFM beitragen.

Angesichts der gesundheitsschädlichen Auswirkungen von HSFM wurden Studien zur akuten Nahrungsergänzung mit Nahrungsmitteln mit entzündungshemmenden und antioxidativen Eigenschaften wie Orangensaft und grünem Tee durchgeführt, um die negativen Auswirkungen ungesunder Ernährung zu minimieren. Eine von unserer Forschungsgruppe durchgeführte Studie zeigte, dass eine akute Nahrungsergänzung mit grünem Tee die durch die HSFM-Aufnahme induzierte Expression von 62 microRNAs hemmte. Eine bioinformatische Analyse ergab, dass diese microRNAs Gene regulierten, die mit den Signalwegen TGF-beta, CARM1, RSK und BMP assoziiert sind. Die Identifizierung dieser miRNAs und ihrer molekularen Pfade kann das Verständnis der Vorteile von Nahrungsbestandteilen für Gesundheit und Krankheit verbessern.

Der regelmäßige Verzehr von Walnüssen (Juglans regia) ist mit einer besseren Herz-Kreislauf-Gesundheit und einer besseren Insulinreaktion verbunden, was möglicherweise auf die Regulierung der Insulinreaktion durch eine Verringerung der Aktivität kohlenhydratverdauender Enzyme zurückzuführen ist. Die Literatur zu den Auswirkungen von Walnüssen auf Entzündungs- und Antioxidationsreaktionen ist jedoch nach wie vor begrenzt und nicht schlüssig. Darüber hinaus gibt es nur eine begrenzte Anzahl von Studien, die die akuten Wirkungen von Walnüssen untersuchen und einige Hinweise auf positive Reaktionen enthalten. In diesem Zusammenhang wurden in einigen, aber nicht allen Studien eine postprandiale Abschwächung der Insulinresistenz, eine verbesserte Endothelfunktion, oxidativer Stress und ein Sättigungsgefühl nachgewiesen. Interessanterweise haben Torabian et al. beobachteten, dass der akute Verzehr von Walnüssen die Plasmakonzentrationen von Polyphenolen erhöhte, die antioxidative Gesamtkapazität steigerte und die Lipidperoxidation im Plasma verringerte.

Zusätzlich zu den begrenzten Belegen für die akuten Wirkungen von Walnüssen müssen ihre Auswirkungen in Verbindung mit HSFM auf metabolische und microRNA-Profile noch untersucht werden. Metabolomik wurde ursprünglich als quantitative Messung der dynamischen multiparametrischen Stoffwechselreaktion lebender Systeme auf physiopathologische Reize oder genetische Veränderungen definiert. Somit spiegelt es direkt den Phänotyp eines bestimmten biologischen Systems auf molekularer Stoffwechselebene wider und ermöglicht die Erkennung von Veränderungen bei bisher unbekannten, nicht charakterisierten oder selten gemeldeten Metaboliten. Daher kann die Metabolomik wichtige Erkenntnisse über die Mechanismen von Walnüssen bei der Prävention und Behandlung von Krankheiten generieren. Das Gleiche gilt für die Untersuchung von microRNAs, die dabei helfen können, intrazelluläre Wege zu identifizieren, die mit den positiven Auswirkungen des Walnusskonsums zusammenhängen.

Vor diesem Hintergrund wird diese Studie neue Erkenntnisse über die akute Wirkung von Walnüssen bei der Linderung der Nebenwirkungen von HSFM liefern. Darüber hinaus könnte die Abmilderung der Nebenwirkungen von HSFM erhebliche Vorteile bringen, insbesondere für Patienten mit Insulinresistenz, wie etwa Fettleibige und Diabetiker.

Um zu bewerten, ob eine akute Walnussergänzung (Juglans regia) Entzündungsmarker, oxidativen Stress, Metabolomik und zirkulierende microRNAs, die durch HSFM induziert werden, bei adipösen und diabetischen Frauen abschwächt.

Das Projekt wurde von der Ethikkommission der medizinischen Fakultät von Botucatu genehmigt. Die Studie wird randomisiert und übergreifend durchgeführt und umfasst Frauen mit Fettleibigkeit (Body-Mass-Index [BMI] ≥ 30) und nicht-insulinabhängigem Diabetes im Alter über 18 Jahren, die im Rahmen ambulanter Konsultationen an der medizinischen Fakultät von Botucatu rekrutiert werden. Zu den Ausschlusskriterien gehören: Verwendung von Nahrungsergänzungsmitteln, Verwendung von Kortikosteroiden in den letzten 3 Monaten, Krebs, Herzinsuffizienz, Nierenerkrankung, Lebererkrankung, Lungenerkrankung, neurologische Erkrankungen, Allergie gegen einen Bestandteil von HSFM oder Walnüssen sowie gewohnheitsmäßiger Walnusskonsum (≤3 Mal pro Woche) im letzten Monat.

Die Probengröße wurde auf der Grundlage einer früheren Studie geschätzt, die eine 60-prozentige Reduzierung der IL-6-Spiegel nach HSFM-Mahlzeiten in Verbindung mit Orangensaft im Vergleich zur Kontrollgruppe (ohne Orangensaft) zeigte. Unter Berücksichtigung dieser Reduzierung, eines Typ-1-Fehlers von 5 % und einer Trennschärfe von 90 % wird diese Studie 15 Personen umfassen.

Patienten, die das Informed Consent Form (ICF) unterzeichnen, werden zu zwei Zeitpunkten untersucht, die durch eine Auswaschphase von mindestens einer Woche getrennt sind. Beim ersten Treffen wird HSFM nach einer 10-stündigen Fastenzeit mit oder ohne 30 g Walnüsse angeboten. Im zweiten Fall wird die Bedingung vertauscht. Diese Walnuss-Dosierung bezieht sich auf die tägliche Verzehrempfehlung für Nüsse in verschiedenen Ernährungsrichtlinien. Eine einfache Randomisierung wird von einer Krankenschwester durchgeführt, die nicht an der Forschung beteiligt ist. HSFM wird in der Ambulanz des Krankenhauses bereitgestellt und die Patienten müssen die gesamte Mahlzeit und alle Walnüsse verzehren. Während des Studienprotokolls wird den Patienten empfohlen, vor dem ersten Studienbesuch zwei Wochen lang auf den Verzehr von Walnüssen zu verzichten.

Blutproben werden zu den Zeitpunkten 0 (unmittelbar vor der Mahlzeit), 15 Minuten, 30 Minuten, 60 Minuten und 150 Minuten nach den Eingriffen entnommen. Seruminsulin und Glukose werden zu den Zeitpunkten 0 bis 60 Minuten gemessen, während Serumbiomarker für Entzündung, oxidativen Stress, zirkulierende microRNAs und Metabolomik zu den Zeitpunkten 0 und 150 Minuten gemessen werden. Darüber hinaus beurteilen die Forscher das Sättigungsgefühl zu jedem Zeitpunkt nach der Mahlzeit anhand einer visuellen Analogskala (VAS).

Stoffwechselanalyse Die Analysen werden mittels Flüssigkeitschromatographie auf einem Thermo Dionex Ultimate 3000-System durchgeführt, das an ein hochauflösendes und genaues Thermo QExactive Plus-Massenspektrometer mit Elektrospray-Ionisation gekoppelt ist, das sowohl im positiven als auch im negativen Analysemodus arbeitet.

Analyse zirkulierender MicroRNAs Nach der Extraktion von RNAs werden die Forscher das humane miRNA-Array 4.0 Affymetrix GeneChip® (ThermoFisher Scientific) gemäß den Anweisungen des Herstellers verwenden. Dieses Array enthält 2.578 Sondensätze für reife menschliche miRNAs und 2.025 Sondensätze für menschliche Prä-miRNAs (Stammschleife). In diesem Array sind auch Sonden zum Nachweis des Vorhandenseins von snoRNA und scaRNA (insgesamt 1.996) enthalten. Die GeneChips werden mit dem Affymetrix GeneChip G3000 7G-Scanner gescannt, der darauf eingestellt ist, Signalintensitäten für die miRNAs zu erfassen. Die rohen Intensitätsdaten werden in die Affymetrix Expression Console (v1.4.1.46) importiert. für die Signalvorverarbeitung, die eine Hintergrundkorrektur mithilfe des robusten RMA-Algorithmus (Multi-Array Average), eine Median-Polishing-Zusammenfassung von Sonden zum Erhalten von Signalwerten und eine Quantilnormalisierung über mehrere Arrays hinweg umfasst. Ein Erkennungsaufruf für die Stärke des miRNA-Signals wird mithilfe des Affymetrix-Algorithmus „Detection Above Background“ (DABG) durchgeführt, der für jedes Signal über der Hintergrundwahrscheinlichkeit einen p-Wert generiert. Diese Methode folgt dem vom Hersteller empfohlenen Protokoll. Die Analysen werden bei Monash in Hudson Genomics durchgeführt.

Statistische Analysedaten werden als Mittelwert und Standardabweichung bei Normalverteilung, Median und 25-75 %-Perzentile bei Nicht-Normalverteilung oder als Prozentsätze dargestellt. Um die beiden Gruppen (mit und ohne Nüsse) zu vergleichen, verwenden die Forscher den Student-t-Test für normalverteilte Daten, den Mann-Whitney-Test für nicht normalverteilte Daten und den Chi-Quadrat-Test für kategoriale Variablenvergleiche. Darüber hinaus werden die Forscher verallgemeinerte Schätzgleichungen (GEE) anwenden, um wiederholte Messungen zu bewerten. Datenanalysen werden mit JAMOVI v 2.3.21 durchgeführt, wobei das Signifikanzniveau auf 5 % festgelegt ist.