Kolonpropionat, aptit och viktminskning (ProAp)

DIET OCH FETMA:

Fetma har nått epidemiska proportioner över hela världen. I Storbritannien är 58 % av de vuxna kvinnorna och 65 % av de vuxna männen antingen överviktiga eller feta (Health and Social Care Information Center 2014), med förväntningen att siffrorna kommer att öka (Ng et al. 2014). Fetma, främst orsakad av en kronisk positiv energibalans, är en känd riskfaktor som bidrar till utvecklingen av typ 2-diabetes och hjärt- och kärlsjukdomar, och de efterföljande sjukligheterna och dödligheten (Kopelman 2007). En positiv energibalans är oundviklig med sammansättningen av dagens västerländska kost som innehåller raffinerade (fiberutarmade) kolhydrater som konsumeras snabbt, och som har minimala effekter på långvarig mättnad (Cleave 1974; Heaton 1973).

OCKSJÄLLBARA KOLHYDRATER:

Kvaliteten och kvantiteten på kosten har förändrats dramatiskt under de senaste femtio åren. Av vilka kolhydrater har de mest betydande förändringarna; från obearbetade frukt- och grönsaksbaserade kolhydrater till mer bearbetade spannmålsbaserade sådana (Cordain et al. 2005). Epidemiologiska studier har visat att, som ett resultat, hade förfäders dieter större mängder icke-smältbara kolhydrater (NDC) än moderna kostvanor (>100g/dag jämfört med <15g/dag) med inkludering av mer svårsmält intakt cellväggväxtmaterial, såsom knölar, gräs och starr (Eaton 2006). Ett starkt samband har konstaterats mellan ökad viktökning med minskat NDC-intag (Liu et al. 2003). Dessutom har ökat intag av NDC visat sig inducera mättnad och förbättra kroppssammansättningen hos djur (So et al. 2007) och människor (Bouché et al. 2002).

LÅG KALORISK HIGH NDC DIET FÖR ATT GÅ ATT GÅ I VIKT Att tillämpa energibegränsade dieter är ett av de första stegen för att behandla fetma. Däremot kan viktuppgång under viktuppehållsperioden hända på grund av minskad energiförbrukning i vila och förlust av mager massa. Inkluderandet av specifika livsmedel i näringsinterventionen undersöks för att producera ihållande viktminskningar (Abete et al. 2008). Det föreslogs tidigare att tillsats av fiberrik NDC-mat till en kalorifattig diet skulle hjälpa till att minska förekomsten av metabolt syndrom och öka följsamheten i kosten (Hermana et al, 2011). Det höga fiberinnehållet i kombination med en kost med lågt glykemiskt index kan båda resultera i högre mättnadseffekter med en ökad mitokondriell oxidation, allt gynnar viktminskning.

PROPIONATE OCH FFAR2-RECEPTORN:

Produktion av kortkedjiga fettsyror (SCFA) är den huvudsakliga biprodukten av NDC-kolonfermentering (Pawlak et al. 2004). Av dem visade sig kolonpropionat spela en avgörande roll direkt i tjocktarmen och systematiskt efter dess absorption i cirkulationen (Wong et al. 2006). Fri fettsyrareceptor 2 (tidigare känd som orphan G-coupled Protein Receptor 43) har upptäckts ha hög affinitet till propionat (Brown et al. 2003). Det uttrycks på de distala ileum och kolon L-enteroendokrina celler (Karaki et al. 2008), adipocyter och vissa monocyter härstamning (Hong et al. 2005).

PROPIONATENS ROLL I UTSLÄPPNING AV TARMHORMON OCH APPETTREGLERINGEN:

De L-enteroendokrina koloncellerna är ansvariga för att utsöndra anorektiska tarmhormoner (PYY och GLP-1) fysiologiskt som svar på mat. Dessa hormoner kan framkalla mättnad genom att signalera hjärnans aptitcentrum (Murphy & Bloom 2006). Propionat-inducerad FFAR2-aktivering har visat sig orsaka frisättning av dessa hormoner in vitro. Dessutom visade sig NDC-intag stimulera frisättningen av dessa hormoner hos djur, vilket resulterade i minskat matintag (Delzenne et al. 2005). Propionat visade sig replikera samma effekter i ytterligare studier, vilket tyder på att man äger de fördelaktiga effekterna av NDC på aptit och tarmhormoner för propionatproduktion.

KORTKEDJAD FETSYRA ESTER:

Att administrera NDC som främjar produktionen av propionat är ett attraktivt sätt att öka propionatnivån under en längre tidsperiod. På grund av variabiliteten i tarmmikrobitaaktiviteten ger dock inte tillförlitligt eller förutsägbart samma SCFA-nivåer i kolon eller systemiskt att administrera höga andelar (≥ 35g/d) kostfibrer i mänsklig kost för att öka kolonpropionatet (Cummings 1981). Oralt propionattillskott är en annan metod, men dess korta plasmahalveringstid, dåliga smaklighet och det faktum att dess huvudsakliga absorption sker i tunntarmen begränsar dess användning som kosttillskott (Frost et al. 2003).

Ett nytt system har utvecklats av Dr Douglas Morrison, (Scottish Universities Environmental Research Center (SUERC)). Denna molekyl av inulin (β(2-1) länkad polymer av fruktos) bärare med en ester kopplad till propionat (propionatester) visades på ett tillförlitligt och reproducerbart sätt öka kolonpropionat samtidigt som biverkningarna av NDC förhindras (Chambers et al. 2015) . Således frisätts propionat endast när bärarmolekylen inulin fermenteras av kolonmikroflora, vilket uppskattades till 180 minuter efter intag. (Chambers et al. 2014). Chambers et al. (2015) kunde visa att 10 g inulin-propionatestrar (IPE) har förmågan att leverera 2,4 g propionat till tjocktarmen, det vill säga en ökning på 2,5 gånger av propionatproduktionen i tjocktarmen, en nivå som uppnås endast med 60g/d via traditionellt kostfibertillskott. Samma grupp har också visat att även om den akuta administreringen av detta tillskott orsakade ökningar i plasma GLP-1 och PYY och minskat matintag, minskade det långvariga (24 veckors) tillskottet av propionatester avsevärt kroppsviktsökningen och utvecklingen av abdominalt fett. vävnad (Chambers et al. 2014). Intressant nog rapporterade ingen av de långsiktiga deltagarna några biverkningar från intaget av propionatestrar. Att öka kolonpropionat är därför en av de attraktiva strategierna för att hantera vikt och diabetesriskfaktorer.

Det nuvarande protokollet syftar till att undersöka effekten av propionatester i konjugering med begränsad diet på aptit och viktminskning.