Hiilihydraasia inhiboivien polyfenolien vaikutukset glykeemiseen vasteeseen in vivo

Maailman terveysjärjestö on raportoinut, että yli 220 miljoonaa ihmistä kärsii diabeteksesta maailmanlaajuisesti ja että vuoteen 2030 mennessä tämä määrä kaksinkertaistuu. WHO raportoi myös, että vuonna 2004 noin 3,4 miljoonaa ihmistä kuoli korkeaan verensokeriin (WHO:n tietolomake numero 312, tammikuu 2011). Noin 90 % kaikista diabetestapauksista johtuu tyypin II diabeteksesta. Tyypin 2 diabetes johtuu suurelta osin ylipainosta ja fyysisen aktiivisuuden puutteesta, jolle on ominaista korkea glukoositaso (hyperglykemia).

Ihmisen ruokavaliossa verensokerin lähde ovat hiilihydraatit. Ruokavalion sisältämät hiilihydraatit ovat tärkeitä glykeemisen homeostaasin ylläpitämiseksi ja tarjoavat suurimman osan energiasta useimpien ihmisten ruokavaliossa. Verensokerin hallinta on hormonaalinen prosessi ja se on erittäin tärkeä ihmisen fysiologialle. Hormonaaliset prosessit sisältävät insuliinin vapautumisen haimasolujen β-soluista, mikä stimuloi glukoosin ottoa aterian jälkeen muihin kudoksiin joko hyödynnettäväksi (glykolyysi) tai varastoitavaksi maksaan glykogeeninä (glykogeneesi). Kun verensokeri laskee normaalin alapuolelle, glukagonia erittyy haiman α-soluista ja se edistää maksan glukoosin tuotantoa indusoimalla glukoosin muodostumista ei-hiilihydraattisubstraateista, kuten amino- ja rasvahapoista (glukoneogeneesi) ja glukoosin muodostumista glykogeenista (glykogenolyysi). ). Insuliinin ja glukagonin lisäksi on suolistossa hormoneja, jotka myös säätelevät plasman glukoosipitoisuuksia kehossa. Näitä kahta tärkeää peptidihormonia kutsutaan nimellä glukagonin kaltaiset peptidit-1 (GLP-1) ja mahalaukun estävä polypeptidi (GIP). Niillä sanotaan olevan inkretiiniaktiivisuutta (edistää glukoosiriippuvaista insuliinin eritystä). K-solut erittävät GIP:tä ylemmästä ohutsuolesta ja sen ensisijainen tehtävä on stimuloida glukoosiriippuvaista insuliinin eritystä vaikuttamalla haiman saarekkeisiin. Se stimuloi myös glukagonia ja sen sanotaan reagoivan ravintoaineiden läsnäoloon (Seino et al., 2010). L-solut erittävät GLP-1:tä suolen alaosasta ja paksusuolesta sen jälkeen, kun ne ovat altistuneet nautituille ravintoaineille. Se stimuloi myös insuliinin eritystä ja biosynteesiä, mutta estää glukagonia. GLP-1:llä sanotaan olevan muita terveyteen ja sairauksiin liittyviä toimintoja (Marathe et al., 2013).

Kun glukoosin homeostaasin hormonaalinen hallinta epäonnistuu, se johtaa korkeisiin verensokeritasoihin (aterian jälkeinen hyperglykemia), joka voi johtaa metaboliseen oireyhtymään, johon kuuluu liikalihavuus, heikentynyt glukoositoleranssi (IGT), verenpainetauti ja dyslipidemia. Glukoosin homeostaasin häiriö voi johtaa myös muihin oireisiin, kuten tulehdukseen ja oksidatiiviseen stressiin koko kehon tasolla sekä useiden elinten toimintahäiriöihin sekä diabetekseen (Hanhineva ym.). Siksi niin paljon kuin hiilihydraatteja tarvitaan ihmiskehossa pääasiallisena energianlähteenä, liiallisella ruokavaliolla voi olla haitallisia terveysvaikutuksia erityisesti sellaisella, jolla on korkea glykeeminen vaikutus.

Ehdotettu mekanismi, joka on mukautettu (Aston, 2006) siitä, miten hiilihydraatit voivat vaikuttaa ihmisten terveyteen, on se, että kun ruokavaliossa on jatkuvasti korkean glykeemisen indeksin elintarvikkeita, tämä aiheuttaa aterian jälkeisen glukoosin nousun sekä suuren insuliinin tarpeen. korkea veren glukoosipitoisuus veressä. Tämä johtuu hormonien GIP ja GLP-1 vaikutuksesta, jotka stimuloivat insuliinin vapautumista, kun ne havaitsevat ravintoaineiden läsnäolon. Aterian jälkeinen glukoosin nousu ja korkea insuliinin tarve voivat johtaa insuliiniresistenssiin, joka on metabolisen oireyhtymän tärkein osatekijä. Korkea insuliinin tarve voi myös johtaa β-solujen vajaatoimintaan, mikä voi myös johtaa hyperglykemiaan, joka on myös insuliiniresistenssin syy. Insuliiniresistanssi ja hyperglykemia ovat metabolisen oireyhtymän ja tyypin 2 diabeteksen riskitekijöitä.

Tieteelliset todisteet viittaavat siihen, että aterian jälkeisellä hyperglykemialla ihmisillä on tärkeä rooli terveydenhuollon prioriteeteissa, kuten tyypin 2 diabeteksessa ja verensokerin hallinnassa. On raportoitu, että noin 90 % kaikista diabetestapauksista koostuu tyypin 2 diabeteksesta. Tyypin I ja tyypin 2 diabeteksen lisäksi on muitakin liittyviä sairauksia, joita ovat esidiabetes (heikentynyt glukoositoleranssi (IGT) ja heikentynyt paastoglukoosi (IFG) sekä metabolinen oireyhtymä (lihavuus, verenpainetauti ja insuliiniresistenssi). On raportoitu, että esidiabetes ja metabolinen oireyhtymä lisää riskiä sairastua sydän- ja verisuonisairauksiin ja diabetes mellitukseen (Coutinho et al., 1999). Glykeeminen indeksi ehdotettiin alun perin diabeteksen hallintaan. Viimeaikaiset tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että GI:llä on potentiaalia tyypin 2 diabeteksen ehkäisyssä sekä metabolisen oireyhtymän hoidossa. Tutkimukset ovat osoittaneet, että korkean GI:n ruokavaliot liittyvät lisääntyneeseen riskiin sairastua tyypin 2 diabetekseen (Hodge et al., 2004) ja (Steven et al., 2002). Lisää tutkimuksia (Mckeown et al., 2004) ja (Scaglioni et al., 2004) ovat osoittaneet, että korkea GI-ruokavalio liittyy useisiin poikkeaviin, kuten lisääntyneeseen metaboliseen oireyhtymään ja insuliiniresistenssiin. Samalla tavalla alhaisen GI-ruokavalion sanotaan parantavan insuliiniherkkyyttä, mutta tämän tukemiseksi tarvitaan lisää tutkimusta. Muutamat tutkimukset, kuten (Frost et ai., 1996), ovat osoittaneet, että näin on. Havaittiin kuitenkin, että oli vaikea tietää, johtuiko tämä parantuneesta insuliiniherkkyydestä vai parantuneesta insuliinin erityksestä vai vähentyneestä glukoosin imeytymisnopeudesta.

Jos ruokavaliossa on jotain, joka voi hidastaa ruoansulatusta ja hiilihydraattien imeytymistä, se voi auttaa vähentämään riskiä (Barclay et al., 2008). Kaksi mahdollista ratkaisua ovat muun muassa alhaisen glykeemisen indeksin omaavien elintarvikkeiden nauttiminen tai sellaisten ainesosien sisällyttäminen ruokavalioon, jotka voivat alentaa elintarvikkeiden glykeemistä indeksiä sekä aterian jälkeisiä verensokeritasoja. Inhiboivien komponenttien läsnäolo ruokavaliossa, jotka voivat vähentää aterian jälkeistä glukoosia, voi myös olla ratkaisu riskin vähentämiseen. Karboosin kaltaisia ​​lääkkeitä käytetään tällä hetkellä joissakin maissa tyypin 2 diabeteksen hoitoon, ja ne vaikuttavat estämällä hiilihydraattien ruoansulatusentsyymejä. Akarboosin käytöllä on kuitenkin sivuvaikutuksia, kuten pahoinvointia, ilmavaivat ja ripuli. On raportoitu, että polyfenoleilla on myös potentiaalia estää verensokerin nousua estämällä glukoosin nopeaa imeytymistä (Hanhineva et al., Williamson, 2013).

(Hanhineva et ai.) katsaus raportoi, että eläinmalleilla tehdyt tutkimukset sekä rajallinen määrä ihmistutkimuksia ovat osoittaneet, että polyfenolit ja polyfenolipitoiset ruoat tai juomat voivat vaikuttaa aterian jälkeisiin glykeemisiin vasteisiin ja paastoglykemiaan sekä akuutin insuliinin erityksen ja herkkyyden parantaminen. Muita mahdollisia mekanismeja, kuten (Hanhineva et al.) raportoivat katsauksessa, ovat haiman β-solujen stimulaatio erittämään insuliinia sekä insuliinireseptorien aktivointi, glukoosin vapautumisen modulaatio maksasta sekä solunsisäisten signaalireittien ja geenin ilmentyminen.

Äskettäisessä (Williamson, 2013) katsauksessa todettiin, että on hyvin mahdollista, että ruokavaliossa olevien polyfenolien vaikutukset vaikuttavat elintarvikkeiden glykeemiseen indeksiin sekä aterian jälkeisiin glukoosivasteisiin ihmisillä. Kaksi korostettua mekanismia, joilla tämä voidaan saavuttaa, ovat sokeria metaboloivien entsyymien ja kuljettajien esto. Tätä polyfenolien mahdollista vaikutusta voidaan siten verrata akarboosin vaikutukseen, joka toimii samalla mekanismilla, ja kroonisissa interventiotutkimuksissa tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että se vähentää diabeteksen riskiä (Chiasson J. et al., 2002). Williamsonin katsauksessa 2013 mainittiin myös mahdollisuus, että eri mekanismit estetään samanaikaisesti, antaisivat lupaavimmat vaikutukset. Siksi suurin vaikutus havaittaisiin, kun useampi kuin yksi ehdotetuista reiteistä estyy.

Tässä tutkimuksessa on hyödynnetty kirjallisuudesta saatavilla olevaa tietoa tehdyistä in vitro -tutkimuksista ja päädyimme polyfenoleja sisältävään elintarvikepolyfenolirikasseokseen (PRM), joka osoitti suurinta hiilihydraattien sulamista ja imeytymistä eri vaiheissa. Testiruokana käytettävä polyfenolirikas aamiaisruoka koostuu vihreästä teestä ja neljän hedelmäuutteen yhdistelmästä. Testiä varten PRM nautitaan yhdessä leivän kanssa, joka sisältää 50 g saatavilla olevia hiilihydraatteja ja kontrolliateria koostuu leivästä, sokereista (fruktoosi, sakkaroosi ja glukoosi), joita hedelmäuutteissa on veden kanssa. Polyfenolirikkaiden seosten aineosat on analysoitu laboratoriossamme kokonaispolyfenolipitoisuuksien, spesifisten polyfenolien ja estopotentiaalin suhteen sen varmistamiseksi, että testinäytteellä on kyky estää in vitro, ennen kuin niitä voidaan käyttää ihmisillä. Saadut tulokset ovat hyviä ja oikeuttavat niiden käytön ihmistutkimuksessa.

Tutkimuksen hyväksyi Leedsin yliopiston matemaattisten ja fysikaalisten tieteiden (MAPs) eettinen komitea hakemuksella MEEC12-037. Kaikkiaan 16 vapaaehtoisen on suoritettava tutkimus, ja heidän tulee olla terveitä ja heidän paastoverensokeriarvonsa ovat terveellisen 4,3-5,9 mmol/l:n välillä.

Vapaaehtoisten on määrä osallistua 4 käyntiin kerran viikossa 4 viikon ajan. Jokaisen neljän käynnin aikana vapaaehtoinen tulee paastona aamulla ja paastoverensokerin kerää koulutettu sairaanhoitaja. Vapaaehtoiselle annetaan sitten testiateria ja verinäytteitä kerätään 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150 ja 180 minuuttia ensimmäisen testiaterian pureman jälkeen. Ensimmäisellä ja viimeisellä käynnillä ne säästetään referenssiaterialla, joka koostuu leivästä, vedestä ja sokereista hedelmäuutteiden kompensoimiseksi. Kolmantena ja neljäntenä päivänä he nauttivat koeaterioiden joko pienen tai suuren annoksen vihreää teetä ja hedelmäuutteita leivän lisäksi. Verinäytteet käsitellään vastaavasti plasman saamiseksi ja säilytetään -80 °C:ssa. Plasmanäytteistä analysoidaan glukoosin, insuliinin, glukagonin, GIP:n ja GLP-1:n pitoisuudet. Tuloksia käytetään kuvaamaan käyrän alla oleva pinta-ala ja testiaterioiden nauttimisen jälkeen saatuja tuloksia verrataan vertailuaterioiden nauttimisen jälkeen saatuihin tuloksiin.

HUOMAUTUS:

1. Vain terveet osallistujat osallistuivat tutkimukseen (siis metabolisen oireyhtymän osallistujat eivät osallistu tutkimukseen)
2. Plasmasta analysoitiin vain glukoosi ja insuliini (siten GIP, GLP-1 ja glukagoni eivät kuulu päätepisteisiin)