Propionian okrężnicy, apetyt i utrata masy ciała (ProAp)

DIETA I OTYŁOŚĆ:

Otyłość osiągnęła rozmiary epidemii na całym świecie. W Zjednoczonym Królestwie 58% dorosłych kobiet i 65% dorosłych mężczyzn ma nadwagę lub otyłość (Centrum Informacji o Zdrowiu i Opieki Społecznej 2014), przy czym oczekuje się, że wskaźniki te wzrosną (Ng i in. 2014). Otyłość, spowodowana głównie przewlekłym dodatnim bilansem energetycznym, jest znanym czynnikiem ryzyka, który przyczynia się do rozwoju cukrzycy typu 2 i chorób układu krążenia oraz późniejszych zachorowań i zgonów (Kopelman 2007). Dodatni bilans energetyczny jest nieunikniony przy składzie obecnej zachodniej diety, która zawiera rafinowane (zubożone w błonnik) węglowodany, które są szybko spożywane i mają minimalny wpływ na długotrwałe uczucie sytości (Cleave 1974; Heaton 1973).

WĘGLOWODANY NIESTRAWIONE:

Jakość i ilość diety zmieniła się dramatycznie w ciągu ostatnich pięćdziesięciu lat. W tym węglowodany mają najbardziej znaczące zmiany; od nieprzetworzonych węglowodanów na bazie owoców i warzyw po bardziej przetworzone węglowodany na bazie zbóż (Cordain et al. 2005). Badania epidemiologiczne wykazały, że w rezultacie diety przodków zawierały większe ilości niestrawnych węglowodanów (NDC) niż współczesne diety (>100g/dzień w porównaniu do <15g/dzień) z włączeniem bardziej niestrawnego materiału roślinnego z nienaruszoną ścianą komórkową, takich jak bulwy, trawy i turzyce (Eaton 2006). Ustalono silny związek między zwiększonym przyrostem masy ciała a zmniejszonym spożyciem NDC (Liu i wsp. 2003). Ponadto wykazano, że zwiększone spożycie NDC wywołuje uczucie sytości i poprawia skład ciała u zwierząt (So et al. 2007) i ludzi (Bouché et al. 2002).

NISKOKALORYCZNA DIETA WYSOKO NDC W ODCHUDZANIU Stosowanie diet niskokalorycznych jest jednym z pierwszych kroków w leczeniu otyłości. Jednak powrót do wagi w okresie utrzymywania wagi może nastąpić dzięki zmniejszeniu spoczynkowego wydatku energetycznego i utracie beztłuszczowej masy ciała. Badane jest włączenie określonych pokarmów do interwencji żywieniowej w celu uzyskania trwałej utraty wagi (Abete i in. 2008). Wcześniej sugerowano, że dodanie do diety hipokalorycznej pokarmów NDC o wysokiej zawartości błonnika pomogłoby zmniejszyć częstość występowania zespołu metabolicznego i zwiększyć przestrzeganie diety (Hermana i in., 2011). Wysoka zawartość błonnika w połączeniu z dietą o niskim indeksie glikemicznym może skutkować wyższym efektem sytości przy zwiększonym utlenianiu mitochondriów, co sprzyja utracie wagi.

PROPIONIAN I RECEPTOR FFAR2:

Produkcja krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA) jest głównym produktem ubocznym fermentacji okrężnicy NDC (Pawlak et al. 2004). Spośród nich stwierdzono, że propionian okrężnicy odgrywa kluczową rolę bezpośrednio w okrężnicy i systematycznie po jego wchłonięciu do krążenia (Wong i in. 2006). Odkryto, że receptor wolnych kwasów tłuszczowych 2 (wcześniej znany jako sierocy receptor białka sprzężonego z G 43) ma wysokie powinowactwo do propionianu (Brown i in. 2003). Występuje na komórkach L-enteroendokrynnych dystalnego odcinka jelita krętego i okrężnicy (Karaki i wsp. 2008), adipocytach i niektórych liniach monocytów (Hong i wsp. 2005).

ROLA PROPIONIANY W UWALNIANIU HORMONÓW JELITOWYCH I REGULACJI APETYTU:

Komórki L-enteroendokrynne okrężnicy są odpowiedzialne za fizjologiczne wydzielanie anorektycznych hormonów jelitowych (PYY i GLP-1) w odpowiedzi na pokarm. Hormony te są zdolne do wywoływania uczucia sytości poprzez sygnalizowanie centrum apetytu w mózgu (Murphy i Bloom 2006). Stwierdzono, że indukowana propionianem aktywacja FFAR2 powoduje uwalnianie tych hormonów in vitro. Ponadto stwierdzono, że spożycie NDC stymuluje uwalnianie tych hormonów u zwierząt, co skutkuje zmniejszeniem spożycia pokarmu (Delzenne i in. 2005). Wykazano, że propionian replikuje te same efekty w dalszych badaniach, co sugeruje posiadanie korzystnego wpływu NDC na apetyt i hormony jelitowe na produkcję propionianu.

ESTER KWASÓW TŁUSZCZOWYCH O KRÓTKICH ŁAŃCUCHACH:

Podawanie NDC, które promują produkcję propionianu, jest atrakcyjnym sposobem na zwiększenie poziomu propionianu w dłuższym okresie czasu. Jednak ze względu na zmienność aktywności mikrobitów jelitowych, podawanie dużych proporcji (≥ 35 g/d) błonnika pokarmowego w diecie człowieka w celu zwiększenia propionianu okrężnicy nie zapewnia w sposób niezawodny lub przewidywalny takich samych poziomów SCFA w okrężnicy lub ogólnoustrojowo (Cummings 1981). Doustna suplementacja propionianu to kolejna metoda, ale niestety krótki okres półtrwania w osoczu, słaba smakowitość oraz fakt, że jego główne wchłanianie zachodzi w jelicie cienkim, ograniczają jego zastosowanie jako suplementu diety (Frost et al. 2003).

Nowatorski system został opracowany przez dr Douglasa Morrisona (Scottish Universities Environmental Research Centre (SUERC)). Wykazano, że ta cząsteczka inuliny (polimer fruktozy połączony wiązaniem β(2-1) z estrem połączonym z propionianem (ester propionianu) niezawodnie i powtarzalnie zwiększa propionian okrężnicy, jednocześnie zapobiegając skutkom ubocznym NDC (Chambers i in. 2015) . Zatem propionian jest uwalniany tylko wtedy, gdy cząsteczka nośnika inuliny jest fermentowana przez mikroflorę okrężnicy, co oszacowano na 180 minut po spożyciu. (Chambers i in. 2014). Chambers i in. (2015) byli w stanie wykazać, że 10 g estrów propionianu inuliny (IPE) ma zdolność dostarczania 2,4 g propionianu do okrężnicy, co stanowi 2,5-krotny wzrost produkcji propionianu w okrężnicy, poziom, który osiąga się tylko z 60g/d poprzez tradycyjną suplementację błonnika pokarmowego. Ta sama grupa wykazała również, że podczas gdy ostre podawanie tego suplementu powodowało wzrosty GLP-1 i PYY w osoczu oraz zmniejszało przyjmowanie pokarmu, długoterminowa (24 tygodnie) suplementacja estru propionianu znacznie zmniejszyła przyrost masy ciała i rozwój tkanki tłuszczowej w jamie brzusznej tkanki (Chambers i in. 2014). Co ciekawe, żaden z długoterminowych uczestników nie zgłosił żadnych skutków ubocznych przyjmowania estrów propionianowych. Zwiększenie propionianu okrężnicy jest zatem jedną z atrakcyjnych strategii zarządzania wagą i czynnikami ryzyka cukrzycy.

Obecny protokół ma na celu zbadanie wpływu estru propionianowego w połączeniu z restrykcyjną dietą na apetyt i utratę wagi.