Kolonpropionat, appetitt og vekttap (ProAp)

KOSTHOLD OG FEDME:

Fedme har nådd epidemiske proporsjoner over hele verden. I Storbritannia er 58 % av voksne kvinner og 65 % av voksne menn enten overvektige eller overvektige (Health and Social Care Information Center 2014), med en forventning om at prisene vil øke (Ng et al. 2014). Overvekt, hovedsakelig forårsaket av en kronisk positiv energibalanse, er en kjent risikofaktor som bidrar til utvikling av type 2 diabetes og hjerte- og karsykdommer, og påfølgende sykelighet og dødelighet (Kopelman 2007). En positiv energibalanse er uunngåelig med sammensetningen av dagens vestlige kosthold som inneholder raffinerte (fiberfattige) karbohydrater som konsumeres raskt, og som har minimale effekter på langvarig metthetsfølelse (Cleave 1974; Heaton 1973).

IKKE-fordøyelige KARBOHYDRATER:

Kvaliteten og kvantiteten på kostholdet har endret seg dramatisk de siste femti årene. Av disse har karbohydrater de mest signifikante endringene; fra ubearbeidede frukt- og grønnsaksbaserte karbohydrater til mer bearbeidede kornbaserte (Cordain et al. 2005). Epidemiologiske studier har vist at, som et resultat, hadde forfedres dietter større mengder ikke-fordøyelige karbohydrater (NDC) enn moderne dietter (>100g/dag sammenlignet med <15g/dag) med inkludering av mer ufordøyelig intakt cellevegg plantemateriale, som knoller, gress og sarg (Eaton 2006). Det er etablert en sterk sammenheng mellom økt vektøkning med redusert NDC-inntak (Liu et al. 2003). Videre har økende inntak av NDC vist seg å indusere metthetsfølelse og forbedre kroppssammensetningen hos dyr (So et al. 2007) og mennesker (Bouché et al. 2002).

LAVKALORI HØY NDC DIETT I VEKTTAPE Å bruke energibegrensede dietter er et av de første trinnene for å behandle fedme. Imidlertid kan vektreduksjon i vektvedlikeholdsperioden skje på grunn av reduksjon av hvileenergiforbruk og tap av mager masse. Inkludering av spesifikke matvarer i ernæringsintervensjonen undersøkes for å produsere vedvarende vekttap (Abete et al. 2008). Det ble tidligere antydet at tilsetning av NDC-rik matvarer til et hypokalorisk kosthold ville bidra til å redusere forekomsten av metabolsk syndrom og øke kostholdet (Hermana et al, 2011). Det høye fiberinnholdet i kombinasjon med en diett med lav glykemisk indeks, kan begge resultere i høyere metthetseffekter med økt mitokondriell oksidasjon, alle favoriserer vekttap.

PROPIONAT OG FFAR2-RESEPTOREN:

Produksjon av kortkjedede fettsyrer (SCFA) er hovedbiproduktet av NDC-kolonfermentering (Pawlak et al. 2004). Av dem ble tykktarmspropionat funnet å spille en kritisk rolle direkte i tykktarmen og systematisk etter dets absorpsjon i sirkulasjonen (Wong et al. 2006). Fri fettsyrereseptor 2 (tidligere kjent som orphan G-coupled Protein Receptor 43) har blitt oppdaget å ha høy affinitet til propionat (Brown et al. 2003). Det uttrykkes på de distale ileum og kolon L-enteroendokrine celler (Karaki et al. 2008), adipocytter og visse monocytter avstamning (Hong et al. 2005).

PROPIONATENS ROLLE I FORSKRIFTER AV TARMHORMONER OG APPETITTREGULERING:

De L-enteroendokrine tykktarmscellene er ansvarlige for å skille ut anorektiske tarmhormoner (PYY og GLP-1) fysiologisk som respons på mat. Disse hormonene er i stand til å indusere metthetsfølelse ved å signalisere hjernens appetittsenter (Murphy & Bloom 2006). Propionat-indusert FFAR2-aktivering har funnet å forårsake frigjøring av disse hormonene in vitro. Dessuten ble NDC-inntak funnet å stimulere frigjøringen av disse hormonene hos dyr, noe som resulterte i redusert matinntak (Delzenne et al. 2005). Propionat ble vist å gjenskape de samme effektene i videre studier, noe som tyder på å eie de gunstige effektene av NDC på appetitt og tarmhormoner for propionatproduksjon.

KORTKJEDE FETTSYRE ESTER:

Administrering av NDC som fremmer produksjonen av propionat er en attraktiv måte å øke nivået av propionat over en lengre periode. På grunn av variasjonen i tarmmikrobita-aktiviteten gir imidlertid ikke administrering av høye andeler (≥ 35g/d) kostfibre i menneskelige dietter for å øke propionat i tykktarmen de samme SCFA-nivåene i tykktarmen eller systemisk (Cummings 1981). Oralt propionattilskudd er en annen metode, men dessverre begrenser dens korte plasmahalveringstid, dårlige smak og det faktum at dens hovedabsorpsjon skjer i tynntarmen bruken som kosttilskudd (Frost et al. 2003).

Et nytt system er utviklet av Dr Douglas Morrison, (Scottish Universities Environmental Research Center (SUERC)). Dette molekylet av inulin (β(2-1)-koblet polymer av fruktose)-bærer med en ester koblet til propionat (propionatester) ble vist å pålitelig og reproduserbart øke tykktarmspropionat samtidig som det forhindrer bivirkningene av NDC (Chambers et al. 2015) . Dermed frigjøres propionat kun når bærermolekylet inulin fermenteres av kolonmikroflora, som ble estimert til å være 180 minutter etter inntak. (Chambers et al. 2014). Chambers et al. (2015) var i stand til å vise at 10 g inulin-propionateestere (IPE) har evnen til å levere 2,4 g propionat til tykktarmen, det vil si en økning på 2,5 ganger propionatproduksjonen i tykktarmen, et nivå som oppnås kun med 60g/d via tradisjonelt kostfibertilskudd. Den samme gruppen har også vist at mens akutt administrering av dette tilskuddet forårsaket økninger i plasma GLP-1 og PYY og redusert matinntak, reduserte langsiktig (24 uker) tilskudd av propionatester betydelig kroppsvektøkning og utvikling av abdominal fett. vev (Chambers et al. 2014). Interessant nok rapporterte ingen av de langsiktige deltakerne noen bivirkninger fra inntak av propionatestere. Økning av propionat i tykktarmen er derfor en av de attraktive strategiene for å håndtere vekt og diabetesrisikofaktorer.

Den nåværende protokollen tar sikte på å undersøke virkningen av propionatesteren i konjugering med begrenset diett på appetitt og vekttap.