Effecten van koolhydraseremmende polyfenolen op de glycemische respons in vivo

De Wereldgezondheidsorganisatie heeft gemeld dat wereldwijd meer dan 220 miljoen mensen aan diabetes lijden en dat dit aantal tegen het jaar 2030 zal zijn verdubbeld. De WHO meldt ook dat in 2004 ongeveer 3,4 miljoen mensen stierven aan een te hoge bloedsuikerspiegel (WHO factsheet nummer 312, januari 2011). Ongeveer 90% van alle diabetesgevallen is te wijten aan diabetes type II. Type 2-diabetes is grotendeels te wijten aan overgewicht en gebrek aan lichamelijke activiteit, gekenmerkt door hoge glucosespiegels (hyperglykemie).

In het menselijke dieet zijn koolhydraten de bron van bloedglucose. Koolhydraten in de voeding zijn belangrijk om de glycemische homeostase te behouden en leveren de meeste energie in de voeding van de meeste mensen. De controle van de bloedglucose is een hormonaal proces en het is erg belangrijk voor de menselijke fysiologie. Hormonale processen omvatten de afgifte van insuline uit de β-cellen van de alvleeskliercellen, wat de opname van glucose na een maaltijd naar andere weefsels stimuleert, hetzij voor gebruik (glycolyse) of om in de lever te worden opgeslagen als glycogeen (glycogenese). Wanneer de bloedglucose onder normaal daalt, wordt glucagon uitgescheiden door de alvleesklier-α-cellen en bevordert het de productie van glucose in de lever door de aanmaak van glucose uit niet-koolhydraatsubstraten zoals aminozuren en vetzuren (gluconeogenese) en de aanmaak van glucose uit glycogeen (glycogenolyse) te induceren. ). Naast insuline en glucagon zijn er darmhormonen die ook een rol spelen bij het reguleren van de plasmaglucoseconcentraties in het lichaam. De twee belangrijke peptidehormonen worden Glucagon-achtige peptiden-1 (GLP-1) en Gastric Inhibitory Polypeptide (GIP) genoemd. Er wordt gezegd dat ze incretine-activiteit hebben (bevordering van glucoseafhankelijke insulinesecretie). GIP wordt door de K-cellen uit de bovenste dunne darm uitgescheiden en de primaire functie ervan is het stimuleren van glucose-afhankelijke insulinesecretie door in te werken op pancreaseilandjes. Het stimuleert ook glucagon en er wordt gezegd dat het reageert op de aanwezigheid van voedingsstoffen (Seino et al., 2010). GLP-1 wordt door de L-cellen uitgescheiden uit de lagere darm en de dikke darm na blootstelling aan ingenomen voedingsstoffen. Het stimuleert ook de insulinesecretie en biosynthese, maar remt glucagon. Van GLP-1 wordt gezegd dat het andere gezondheids- en ziektegerelateerde functies heeft (Marathe et al., 2013).

Wanneer de hormonale controle van de glucosehomeostase faalt, leidt dit tot hoge bloedglucosespiegels (postprandiale hyperglykemie), wat kan leiden tot het metabool syndroom, waaronder obesitas, verminderde glucosetolerantie (IGT), hypertensie en dyslipidemie. Verstoring van de glucosehomeostase kan ook leiden tot andere symptomen zoals ontsteking en oxidatieve stress op het niveau van het hele lichaam, evenals stoornissen in de functionaliteit van verschillende organen en diabetes (Hanhineva et al). Daarom, zoveel als koolhydraten nodig zijn in het menselijk lichaam als een belangrijke energiebron, kan te veel in de voeding nadelige gevolgen voor de gezondheid hebben, vooral degene met een hoog glycemisch effect.

Het voorgestelde mechanisme aangepast van (Aston, 2006) van hoe koolhydraten de gezondheid van de mens kunnen beïnvloeden, is dat wanneer er een voortdurende aanwezigheid van voedingsmiddelen met een hoge glycemische index in het dieet is, dit aanleiding geeft tot postprandiale glucosestijging en een hoge insulinebehoefte om op te reageren. de hoge bloedglucosewaarden in het bloed. Dit komt door de werking van de hormonen GIP en GLP-1 die de afgifte van insuline stimuleren wanneer ze de aanwezigheid van voedingsstoffen voelen. Postprandiale glucosestijging en hoge insulinebehoefte kunnen leiden tot insulineresistentie, wat de belangrijkste component is van het metabool syndroom. Een hoge insulinebehoefte kan ook leiden tot β-celfalen, wat ook kan leiden tot hyperglykemie, wat ook een oorzaak is van insulineresistentie. Insulineresistentie en hyperglykemie zijn risicofactoren voor het metabool syndroom en diabetes type 2.

Wetenschappelijk bewijs suggereert dat postprandiale hyperglykemie bij mensen een belangrijke rol speelt bij gezondheidsprioriteiten zoals diabetes type 2 en controle van de bloedglucose. Er is gemeld dat ongeveer 90% van alle diabetesgevallen bestaat uit diabetes type 2. Afgezien van diabetes type I en type 2 zijn er andere verwante aandoeningen, waaronder pre-diabetes (verminderde glucosetolerantie (IGT) en verminderde nuchtere glucose (IFG), evenals metabool syndroom (zwaarlijvigheid, hypertensie en insulineresistentie). Er is gemeld dat prediabetes en het metabool syndroom het risico op het ontwikkelen van hart- en vaatziekten en diabetes mellitus verhogen (Coutinho et al., 1999). De glycemische index werd oorspronkelijk voorgesteld met als doel diabetes te beheersen. Recente studies hebben echter aangetoond dat de GI potentieel heeft bij de preventie van diabetes type 2 en bij de behandeling van het metabool syndroom. Onderzoek heeft aangetoond dat diëten met een hoge GI in verband worden gebracht met een verhoogd risico op het ontwikkelen van diabetes type 2 (Hodge et al., 2004) en (Steven et al., 2002). Meer onderzoek door (Mckeown et al., 2004) en (Scaglioni et al., 2004) hebben aangetoond dat voeding met een hoge GI geassocieerd is met een aantal afwijkingen zoals een verhoogd metabool syndroom en insulineresistentie. Op dezelfde manier zou een dieet met een lage GI de insulinegevoeligheid verbeteren, maar er is meer onderzoek nodig om dit te ondersteunen. Enkele studies zoals die van (Frost et al., 1996) hebben aangetoond dat dit het geval is. Er werd echter waargenomen dat het moeilijk was om te weten of dit het resultaat was van een verbeterde insulinegevoeligheid, een verbeterde insulinesecretie of een verminderde snelheid van glucose-absorptie.

Alles in het dieet hebben dat de vertering en opname van koolhydraten kan vertragen, kan het risico helpen verminderen (Barclay et al., 2008). Twee mogelijke oplossingen zijn onder andere die van de consumptie van voedingsmiddelen met een lage glycemische index of het hebben van ingrediënten in de voeding die de glycemische index van voedingsmiddelen kunnen verlagen, evenals postprandiale bloedglucosewaarden. De aanwezigheid van remmende componenten in de voeding die postprandiale glucose kunnen verlagen, kan ook een oplossing zijn om het risico te verkleinen. Geneesmiddelen zoals carbose worden momenteel in sommige landen gebruikt voor de behandeling van diabetes type 2, die werken door de verteringsenzymen van koolhydraten te remmen. Het gebruik van acarbose heeft echter bijwerkingen zoals misselijkheid, winderigheid en diarree. Er is gemeld dat polyfenolen ook het potentieel hebben om de stijging van de bloedglucose te remmen door de snelle opname van glucose te belemmeren (Hanhineva et al., Williamson, 2013).

Een recensie door (Hanhineva et al.) rapporteerde dat onderzoek met diermodellen en een beperkt aantal studies bij mensen hebben aangetoond dat polyfenolen en polyfenolrijke voedingsmiddelen of dranken het potentieel hebben om postprandiale glykemische reacties en nuchtere glykemie te beïnvloeden, evenals een verbetering van acute insulinesecretie en gevoeligheid. Andere mogelijke mechanismen zoals gerapporteerd in de review door (Hanhineva et al.), omvatten stimulatie van β-cellen van de alvleesklier om insuline af te scheiden, evenals activering van insulinereceptoren, modulatie van de afgifte van glucose uit de lever evenals van intracellulaire signaalroutes en genexpressie.

Een recent overzicht door (Williamson, 2013) concludeerde dat het heel goed mogelijk is dat de effecten van polyfenolen in de voeding de glycemische index van voedingsmiddelen en postprandiale glucoseresponsen bij mensen zullen beïnvloeden. De twee mechanismen die worden benadrukt waarmee dit kan worden bereikt, zijn de remming van suikermetaboliserende enzymen en transporters. Deze potentiële werking van polyfenolen kan dus worden vergeleken met die van acarbose, dat volgens hetzelfde mechanisme werkt en onderzoek in chronische interventiestudies heeft aangetoond dat het het risico op diabetes vermindert (Chiasson J. et al., 2002). De review van Williamson, 2013 vermeldde ook dat de mogelijkheid dat verschillende mechanismen tegelijkertijd worden geremd, de meest veelbelovende effecten zou geven. Daarom zou het meeste effect worden waargenomen wanneer meer dan één van de voorgestelde routes werd geremd.

Dit onderzoek heeft gebruik gemaakt van beschikbare informatie uit de literatuur over uitgevoerde in-vitro-onderzoeken en we kwamen met een voedsel-polyfenolrijk mengsel (PRM) met polyfenolen dat de hoogste remming vertoonde van de vertering en absorptie van koolhydraten in verschillende stadia. Het polyfenolrijke ontbijtvoedsel dat als testvoedsel moet worden gebruikt, bestaat uit groene thee en een combinatie van vier fruitextracten. Voor de test wordt de PRM geconsumeerd samen met brood dat 50 g beschikbare koolhydraten bevat en de controlemaaltijd bestaat uit brood, suikers (fructose, sucrose en glucose) aanwezig in de fruitextracten met water. De polyfenolrijke mengselbestanddelen zijn in ons laboratorium geanalyseerd op totale polyfenolgehaltes, specifieke polyfenolen en op remmend vermogen om ervoor te zorgen dat het testmonster het vermogen heeft om in vitro te remmen voordat ze bij mensen kunnen worden gebruikt. De verkregen resultaten zijn goed en rechtvaardigen het gebruik ervan in de humane studie.

De studie werd goedgekeurd door de ethische commissie van de University of Leeds Mathematical and Physical Sciences (MAP's) met aanvraagnummer MEEC12-037. Er zullen in totaal 16 vrijwilligers nodig zijn om het onderzoek af te ronden en ze moeten gezond zijn en hun nuchtere bloedglucosewaarden binnen het gezonde bereik van 4,3-5,9 mmol/L vallen.

De vrijwilligers zijn gepland om 4 bezoeken bij te wonen, eenmaal per week gedurende 4 weken. Tijdens elk van de vier bezoeken komt de vrijwilliger 's ochtends nuchter en wordt de nuchtere bloedglucose verzameld door een getrainde verpleegster. De vrijwilliger krijgt dan een testmaaltijd en bloedmonsters worden verzameld op 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150 en 180 minuten na de eerste hap van de testmaaltijd. Bij het eerste en laatste bezoek worden ze gespaard met de referentiemaaltijd die is samengesteld uit brood, water en suikers om die in de fruitextracten te compenseren. Op de derde en vierde dag consumeren ze naast brood ook testmaaltijden met een lage of hoge dosis groene thee en fruitextracten. De bloedmonsters worden dienovereenkomstig verwerkt om plasma te verkrijgen en opgeslagen bij -80°C. Plasmamonsters worden geanalyseerd op concentraties van glucose, insuline, glucagon, GIP en GLP-1. De resultaten zullen worden gebruikt om de oppervlakte onder de curve uit te zetten en de resultaten verkregen na consumptie van testmaaltijden zullen worden vergeleken met die verkregen na consumptie van controlemaaltijden.

OPMERKING:

1. Alleen gezonde deelnemers namen deel aan het onderzoek (vandaar dat deelnemers aan het metabool syndroom geen deel uitmaakten van het onderzoek)
2. Alleen glucose en insuline werden geanalyseerd in het plasma (vandaar dat GIP, GLP-1 en glucagon geen deel uitmaken van de eindpunten)