Auswirkung von Sorghum-Reis auf die Betazellfunktion und Insulinresistenz bei Prädiabetes

Diese offene, randomisierte Prä-Post-Experimentalstudie wurde konzipiert, um die metabolischen Effekte des kurzfristigen Sorghum-Reis-Konsums auf die Serum-Leptinspiegel bei prädiabetischen Personen zu evaluieren. Die Studie wurde über einen Zeitraum von zwei Monaten (März bis April 2022) in der Poliklinik der Polizei Bojonegoro und im Bhayangkara-Krankenhaus Bojonegoro in Ostjava, Indonesien, durchgeführt.

Begründung und Hintergrund Die Studie adressiert eine kritische Lücke im Verständnis von Ernährungsinterventionen für das Prädiabetes-Management in Indonesien, wo der Konsum von weißem Reis ein dominantes Ernährungsmuster darstellt, das mit einem erhöhten Typ-2-Diabetes-Risiko assoziiert ist. Sorghum (Sorghum bicolor L.) stellt eine vielversprechende funktionelle Vollkorn-Alternative dar, die hohe Mengen an Ballaststoffen, resistenter Stärke und phenolischen Verbindungen mit antioxidativen Eigenschaften enthält. Diese bioaktiven Komponenten könnten das Adipokin-Profil beeinflussen, insbesondere Leptin, ein von Adipozyten abgeleitetes Hormon, das eine zentrale Rolle in der Energiehomöostase spielt und in prädiabetischen Zuständen häufig dysreguliert ist. Die Studie zielte speziell auf Polizeibeamte ab, eine Population mit einzigartigen körperlichen Aktivitätsmustern und beruflichen Stressfaktoren, die die metabolischen Reaktionen beeinflussen könnten.

Sechsundzwanzig prädiabetische Teilnehmer wurden durch einfache Zufallsstichprobe rekrutiert und im Verhältnis 1:1 entweder der Interventions- (Sorghum-Reis) Gruppe oder der Kontroll- (weißer Reis) Gruppe randomisiert zugewiesen, mit jeweils 13 Teilnehmern pro Arm. Die Stichprobengröße wurde unter Verwendung einer Standardformel für den Vergleich numerischer Daten zwischen zwei unabhängigen Gruppen berechnet, wobei erwartete Unterschiede in den Leptinspiegeln basierend auf vorläufigen Daten und publizierter Literatur berücksichtigt wurden. Die Randomisierung wurde durchgeführt, um Selektionsbias zu minimieren und vergleichbare Basismerkmale zwischen den Gruppen sicherzustellen.

Teilnehmer in der Interventionsgruppe ersetzten ihre reguläre Aufnahme von weißem Reis vollständig durch Sorghum-Reis für sieben aufeinanderfolgende Tage. Der Sorghum-Reis wurde gemäß standardisierter Kochverfahren zubereitet, die von einer registrierten Diätassistentin überwacht wurden, um Konsistenz in den Zubereitungsmethoden und Schmackhaftigkeit sicherzustellen. Die tägliche Menge an konsumiertem Sorghum- oder weißem Reis wurde individuell basierend auf dem gesamten täglichen Energiebedarf jedes Teilnehmers berechnet, ermittelt durch standardisierte anthropometrische Messungen und körperliche Aktivitätsbewertungen. Dieser personalisierte Ansatz stellte sicher, dass die Teilnehmer ihre übliche Kalorienaufnahme beibehielten, während nur der konsumierte Getreidetyp variiert wurde.

Die Kontrollgruppe setzte ihren gewohnten Konsum von weißem Reis während des gesamten Studienzeitraums fort. Beide Gruppen erhielten identische standardisierte Lifestyle-Schulungssitzungen, die sich auf Prinzipien ausgewogener Ernährung und die Bedeutung regelmäßiger körperlicher Aktivität im Prädiabetes-Management konzentrierten, um sicherzustellen, dass beobachtete Unterschiede der Getreidesubstitution und nicht unterschiedlichen Bildungsinterventionen zugeschrieben werden konnten.

Um die Einhaltung der zugewiesenen Ernährungsintervention sicherzustellen, wurden die Teilnehmer aufgefordert, jede Mahlzeit, die den zugewiesenen Getreidetyp enthielt, zu fotografieren und diese Bilder täglich über mobile Nachrichten-Apps einzureichen. Eine spezielle Forschungsdiätassistentin überprüfte alle eingereichten Fotografien innerhalb von 24 Stunden, um die Compliance zu verifizieren und bei Bedarf sofortiges Feedback oder Anleitung zu geben. Den Teilnehmern wurde angewiesen, alle anderen Aspekte ihrer üblichen Ernährungsgewohnheiten beizubehalten, einschließlich Portionsgrößen von Nicht-Getreide-Lebensmitteln, Mahlzeitenzeiten und Getränkekonsum. Dieses Überwachungssystem ermöglichte eine Echtzeitbewertung der Interventionsintegrität, während die Belastung der Teilnehmer minimiert wurde.

Anthropometrische Bewertungen Die Körpergröße wurde auf den nächsten 0,1 Zentimeter genau mit einem kalibrierten wandmontierten Stadiometer gemessen, wobei die Teilnehmer barfuß in aufrechter Position standen. Das Körpergewicht wurde auf das nächste 0,1 Kilogramm genau mit einer kalibrierten Digitalwaage gemessen, wobei die Teilnehmer leichte Kleidung und keine Schuhe trugen. Der Body-Mass-Index (BMI) wurde mit der Standardformel berechnet: Gewicht in Kilogramm geteilt durch Körpergröße in Metern zum Quadrat (kg/m²). Alle anthropometrischen Messungen wurden von geschultem Forschungspersonal unter Verwendung standardisierter Techniken sowohl bei den Basis- als auch bei den Folgebewertungen durchgeführt, um Messkonsistenz sicherzustellen.

Biochemische Analyse Venöse Blutproben wurden von allen Teilnehmern nach nächtlichem Fasten (mindestens 8 Stunden) zu Studienbeginn (Tag 0) und unmittelbar nach Abschluss der siebentägigen Intervention (Tag 7) entnommen. Die Proben wurden morgens (zwischen 7:00-9:00 Uhr) entnommen, um zirkadiane Schwankungen der Hormonspiegel zu minimieren. Blutproben wurden 30 Minuten bei Raumtemperatur gerinnen gelassen, dann 10 Minuten bei 3.000 U/min zentrifugiert. Serum wurde abgetrennt und bei -80°C bis zur Chargenanalyse gelagert, um die Variabilität zwischen den Assays zu reduzieren.

Serum-Leptinkonzentrationen wurden unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen Enzymimmunoassay (ELISA)-Kits (CAN-L-4260, Diagnostic Biochem Canada Inc., Kanada) gemäß dem Protokoll des Herstellers quantifiziert. Alle Proben wurden in Doppelbestimmung analysiert, und der Mittelwert wurde für die statistische Analyse verwendet. Der Assay hat eine Sensitivität von 0,5 ng/mL und zeigt minimale Kreuzreaktivität mit anderen Adipokinen. Qualitätskontrollproben wurden in jedem Assay-Lauf eingeschlossen, um Genauigkeit und Präzision sicherzustellen. Die Veränderung der Leptinspiegel (Delta-Leptin oder Δ-Leptin) wurde für jeden Teilnehmer berechnet, indem der Prä-Interventionswert vom Post-Interventionswert subtrahiert wurde.

Die Datenanalyse folgte einem vorab festgelegten statistischen Plan. Kontinuierliche Variablen wurden auf Normalverteilung mit dem Shapiro-Wilk-Test geprüft, bevor geeignete parametrische oder nicht-parametrische Tests ausgewählt wurden. Zwischengruppenvergleiche zu Studienbeginn wurden durchgeführt, um die Vergleichbarkeit der Gruppen sicherzustellen. Veränderungen innerhalb der Gruppen von der Basis bis zur Post-Intervention wurden mit gepaarten Tests analysiert, während Unterschiede in den Veränderungswerten zwischen den Gruppen mit unabhängigen Stichproben-Tests ausgewertet wurden. Subgruppenanalysen wurden durchgeführt, um potenzielle Effektmodifikationen durch Adipositasstatus (BMI <30 vs ≥30 kg/m²) zu untersuchen. Korrelationsanalysen untersuchten die Beziehung zwischen Alter und Leptinveränderung innerhalb jeder Behandlungsgruppe, um potenzielle demografische Faktoren zu identifizieren, die das Ansprechen auf die Behandlung beeinflussen. Alle statistischen Tests waren zweiseitig mit einem Signifikanzniveau von α=0,05.

Alle Studienverfahren wurden gemäß den ethischen Prinzipien der Deklaration von Helsinki und der Richtlinien für Gute Klinische Praxis durchgeführt. Das Studienprotokoll erhielt vor der Teilnehmerrekrutierung die Genehmigung des Ethikkomitees für Gesundheitsforschung der Medizinischen Fakultät der Universitas Airlangga, Surabaya, Indonesien (Genehmigungsnummer 52/EC/KEPK/FKUA/2022). Alle Teilnehmer gaben nach detaillierter mündlicher und schriftlicher Aufklärung über die Studienverfahren, potenzielle Risiken und Vorteile ihre schriftliche Einwilligung. Teilnehmer konnten jederzeit ohne Nachteile aus der Studie austreten. Unerwünschte Ereignisse im Zusammenhang mit der Ernährungsintervention wurden während des gesamten Studienzeitraums durch Selbstberichterstattung der Teilnehmer und direkte Befragung während der Folgebesuche überwacht.