Метаболический эффект новых продуктов через ось кишечник-мозг (CHECKMATE)

Избыточный вес и ожирение являются проблемами со здоровьем, имеющими первостепенное значение для населения мира. Непрерывная разработка и потребление высококалорийных продуктов по низкой цене коррелирует с повышенным риском развития диабета и резистентности к инсулину в дополнение к увеличению веса. Для поддержания массы тела необходимо достичь баланса между потреблением и расходом энергии. Поскольку увеличение веса является частым результатом высококалорийной диеты, лучший способ снизить потребление калорий — это потребление фруктов и овощей. Однако этот подход обычно неудовлетворителен в долгосрочной перспективе, поскольку потеря вкусной пищи и низкое вознаграждение за здоровую пищу часто подрывают разумную диету. Возможный альтернативный подход заключается в производстве вкусных продуктов с низкой калорийностью и вызывающими чувство сытости соединениями, которые могут снизить потребление калорий и усилить ощущение сытости.

Организм человека регулирует потребление энергии через сложную и взаимосвязанную биологическую систему, включающую ось кишечник-мозг, эндоканнабиноидную систему и ось гипоталамус-гипофиз-надпочечники. Биомаркеры гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси регулируют потребление пищи и физиологический ответ на стресс. В отсутствие еды мозг ощущает голод за счет повышения уровня желудочно-кишечного гормона грелина. Как только пища проглатывается, уровень грелина снижается, в то время как другие биомаркеры в оси кишечник-мозг высвобождаются, чтобы усилить чувство сытости за счет задержки опорожнения желудка, снижения аппетита и уменьшения потребления пищи. Недавние исследования на мышах связали эндоканнабиноидную систему с гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой осью посредством физиологического стресса и энергетического гомеостаза. Кроме того, уровень эндоканнабиноидов анандамида и 2-арахидоноилглицерина повышается во время голода, но снижается после еды.

Натуральные продукты с низкой энергетической плотностью, такие как фрукты и овощи, обычно содержат большое количество пищевых волокон. Пищевые волокна классифицируются как растворимые (бета-глюканы) или нерастворимые (пшеничные отруби), но как растворимые, так и нерастворимые волокна тесно связаны с повышенным ощущением сытости. Пищевые волокна важны для правильного функционирования желудочно-кишечного тракта, поскольку они являются источником питательных веществ для бактерий в толстой кишке. Когда 3% бета-глюканов ячменя добавляли к морсу или хлебу и употребляли за завтраком, наблюдалось снижение потребления энергии на 30% в течение 24 часов наряду с положительными изменениями в постпрандиальных желудочно-кишечных гормонах, участвующих в биологический контроль голода и насыщения. Потребление нерастворимой клетчатки улучшает чувствительность к инсулину, а хлеб, обогащенный ячменными волокнами, или хлеб с пшеничными волокнами улучшают реакцию гормонов грелина и пептида YY (PYY) по сравнению с контрольным хлебом. Было обнаружено, что недавно охарактеризованный класс пищевых соединений, меланоидины, проявляет сходные свойства с пищевыми волокнами в желудочно-кишечном тракте. Меланоидины образуются в процессе реакции Майяра в результате реакции белков с восстановленными углеводами и сахарами во время приготовления продуктов, подвергшихся термической обработке. Меланоидины представляют собой крупные нерастворимые или частично нерастворимые комплексы, присутствующие в кофе, хлебе, какао и пиве. Однако основными источниками меланоидинов в питании являются кофе и хлеб с вкладом 0,5-2,0. г/день меланоидинов кофе и 1,8-15 г/день меланоидинов хлеба. Исследования показали, что меланоидины кофе ферментируются в желудочно-кишечном тракте, тогда как меланоидины хлеба стимулируют бифидобактерии в толстой кишке.

Горькие соединения также недавно были вовлечены в увеличение чувства сытости и оказывают благотворное влияние на гормоны желудочно-кишечного тракта. Недавние исследования на животных показывают, что некоторые горькие соединения могут снижать скорость опорожнения желудка, индуцировать секрецию вызывающих чувство сытости гормонов холецистокинина и глюкагоноподобного пептида 1 (ГПП-1) и снижать потребление пищи. Однако эксперименты на животных требовали, чтобы горькие соединения доставлялись непосредственно в желудок для действия. Некоторые горькие на вкус овощи, в том числе брокколи и цикорий, оказывают благотворное влияние на здоровье. Некоторые природные фитохимические вещества представляют собой полифенолы, которые, как известно, обладают различными биологическими механизмами и имеют горький вкус. Вид растения Gentiana lutea L. продуцирует несколько биологически активных горьких фитохимических веществ, включая иридоид (логановую кислоту) и секоиридоиды (свертиамарин, гентиопикрозид, амарогентин, сверозид). Gentiana lutea L. чаще всего используется для производства травяных чаев и ликеров.

В этом рандомизированном перекрестном испытании будут измеряться чувства голода и сытости, в то время как кровь будет собираться в определенные моменты времени в течение семи групп. Поскольку это вмешательство направлено на разработку вкусных продуктов, которые одновременно увеличивают чувство сытости и снижают потребление энергии в краткосрочной перспективе, горькие соединения также будут инкапсулированы в защитную оболочку. Инкапсуляция обычно используется для защиты фармацевтических препаратов при прохождении через ротовую полость или желудок, чтобы активные соединения могли должным образом всасываться в организме. Покрытие, используемое в одной руке, позволит экстракту Gentiana lutea L. проходить через полость рта, позволяя добровольцам не ощущать горького вкуса соединений для попадания в желудок и двенадцатиперстную кишку.

Все добровольцы примут участие в семи группах исследования. Три разных вида хлеба, обогащенных клетчаткой, и контрольный хлеб будут потребляться в дополнение к обезжиренному молоку на завтрак в четырех интервенциях. В трех других вмешательствах участники будут потреблять контрольный пудинг, пудинг с экстрактом Gentiana lutea L. и инкапсулированный пудинг с экстрактом Gentiana lutea L. Между двумя отдельными вмешательствами будет включен недельный период вымывания. Гедонистические чувства сытости, голода и аппетита будут измеряться с помощью анкеты в момент времени 0 (базовый уровень) и через 0,5, 1, 2 и 3 часа после завтрака. Через 3 часа добровольцы будут есть обед, пока не насытятся, а затем будут вести пищевой дневник, чтобы записывать свое потребление в течение остальной части дня. Кроме того, кровь будет собираться в каждый момент времени, и количество определенных гормонов, нейропептидов и эндоканнабиноидов будет измеряться как часть вторичных результатов.