Az étrendi fehérje- és energiaegyensúly az elhízáshoz és a társbetegségekhez viszonyítva

Mathijs Dobosok

1 Egészségügyi, Orvostudományi és Élettudományi Kar, Táplálkozási és Transzlációs Kutatási Iskola (NUTRIM), Maastricht UMC +, Maastrichti Egyetem, Maastricht, Hollandia

Lea Tischmann

1 Egészségügyi, Orvostudományi és Élettudományi Kar, Táplálkozási és Transzlációs Kutatási Iskola (NUTRIM), Maastricht UMC +, Maastrichti Egyetem, Maastricht, Hollandia

Blandine Gatta-Cherifi

2 Endokrinológiai, Diabetológiai és Táplálkozási Tanszék, Universite de Bordeaux, Bordeaux, Franciaország

Tanja Adam

1 Egészségügyi, Orvostudományi és Élettudományi Kar, Táplálkozási és Transzlációs Kutatási Iskola (NUTRIM), Maastricht UMC +, Maastrichti Egyetem, Maastricht, Hollandia

Margriet Westerterp-Plantenga

1 Egészségügyi, Orvostudományi és Élettudományi Kar, Táplálkozási és Transzlációs Kutatási Iskola (NUTRIM), Maastricht UMC +, Maastrichti Egyetem, Maastricht, Hollandia

Absztrakt

Bevezetés

Rövid távú étkezési fehérje által kiváltott energia homeosztázis - jóllakottság

Rövidtávú beavatkozási vizsgálatok az energiával kiegyensúlyozott étrendek alkalmazásával, amelyek relatív fehérjetartalma nagy kontrasztú volt, és azt mutatták, hogy a magas fehérjetartalmú étrend kielégítőbb, mint az alacsonyabb fehérjetartalmú étrend (9–15). Ezenkívül az alanyok kevesebb ételt fogyasztottak az ad libitum magas fehérjetartalmú étrend alatt az alapszinthez képest (16), miközben hasonlóan jóllakottak és elégedettek (16–18). Az étrendi fehérjék különböző útvonalakon keresztül magas szaturációs hatást fejtenek ki, beleértve a bélhormon szekréciójának stimulálását, az emésztést hatások, a keringő aminosavszintek, az energiafelhasználás, a ketogén állapot és esetleg a glükoneogenezis. Itt a bél-agy tengely, amely magában foglalja a vérben felszabaduló gasztrointesztinális hormonok szignalizációját és az agyuk receptorain hat, az emésztőrendszerből származó jeleket továbbítja az agy számára, hozzájárulva az energia bevitel szabályozásához.

Aminosztatikus elmélet

Az aminosavak megnövekedett vérkoncentrációja stimulálhatja a jóllakottság jelzését az agyban (13, 19–23). Az „aminosztatikus elmélet” szerint a fehérjeszintézisbe nem csatornázható szérum aminosavak közvetlenül jóllakottsági jelekként szolgálnak (24). Az aminosztatikus elmélet azonban nem nyert erős támogatást, mert az éhgyomorra keringő aminosavszintek nem korrelálnak az étvágygerjesztő érzésekkel, és a fehérjeforrásokra nem egybevágó étvágygerjesztő válaszok vannak, amelyek az aminosav megjelenési sebességében változnak. Közvetetten, az étrendi aminosavak a duodeno-bél és a hepatoportal régióiban található receptorokon keresztül képesek jóllakottságra utalni (25). Az aminosav típusától függően növelik vagy csökkentik a máj vagális afferens rostjainak aktivitását, innerválva a jóllakottság központjait az agyban (25). Az elágazó láncú leucin, izoleucin és valin aminosavak állítólag hozzájárulnak a jóllakottsághoz, ezeket a mechanizmusokat követve (13, 19–21, 23, 25).

Az anorexigén és orexigén bélhormonok szerepe

A fehérje jóllakottság-serkentő hatása részben az anorexigén bélhormonok növekedésével függ össze, amelyek az aminosavak perifériás és központi detektálására válaszul keletkeznek (23, 26–30). Reagálnak a megnövekedett fehérjebevitelre és stimulálják a vagális aktivitást az agyi területeken, amelyek részt vesznek az ételbevitel ellenőrzésében (23, 31, 32). A glükagon-szerű peptid 1 (GLP-1), a kolecisztokinin (CCK) és az YY (PYY) peptid koncentrációja következetesen növekszik a magas fehérje bevitelre adott válaszként (23, 26–30). Az anorexigén hormonokra gyakorolt hatása mellett a fehérjebevitel is befolyásolhatja az orexigén tónust. Ezért a folyékony előterhelésekben fogyasztott étkezési fehérje meghosszabbítja a ghrelin étkezés utáni szuppresszióját (33, 34). Ezt a választ nem befolyásolta az elfogyasztott fehérje típusa (szója, tejsavó vagy glutén), és hasonlóan figyelték meg sovány és túlsúlyos személyeknél is. A ghrelin csökkenést egy tejsavó-fehérje infúzió során intraduodenálisan is adagolták dózisfüggő hatással (35, 36).

A kortizol-választ fehérje lenyelés után is tanulmányozták, a szérum kortizol jelentős csökkenésével az aminosav bevitele után 30 percen belül (37). Ez aláhúzza azt az általános nézetet, miszerint az aminosavak serkentik a katabolikus utakat is. Ezenkívül meg kell vizsgálni a fehérje orexigén endokannabinoidokra gyakorolt hatását (38).

Az aminosav-koncentráció vagy a bélhormonok változásának lehetséges összefüggései a jóllakottsággal

Fehérje által indukált jóllakottság és étrend által kiváltott termogenezis

A fehérje által indukált jóllakottság és az étrend által kiváltott termogenezis (DIT) kapcsolatát a nyugalmi állapotban megnövekedett energiafelhasználás magyarázza, ami az oxigénfogyasztás és a testhőmérséklet növekedését vonja maga után. Az oxigénhiány érzése telítettség érzéssé alakul át (12, 47). Energia-kiegyensúlyozott, magas fehérjetartalmú étrend esetén pozitív összefüggést figyeltek meg a jóllakottság növekedése és egyúttal a 24 órás DIT növekedése között (12, 48).

A magas fehérjetartalmú, alacsony szénhidráttartalmú ketogén hatás és a glükoneogenezis

Az éhomi β-hidroxi-butirát koncentrációja megnő a ketogén, magas fehérjetartalmú, „alacsony szénhidráttartalmú” étrendre adott válaszként, összehasonlítva az izoenergetikus közepes fehérjetartalmú, közepesen szénhidráttartalmú étrenddel (49–51). A β-hidroxi-butirát megnövekedett koncentrációja közvetlenül befolyásolta a jóllakottságot egy 36 órás vizsgálat során (52). A glükoneogenezis és a jóllakottság fokozódott a nulla szénhidráttartalmú, magas fehérjetartalmú étrendnél, azonban ezek nem voltak összefüggésben egymással, a β-hidroxi-butirát megnövekedett koncentrációja mégis hozzájárult a jóllakottsághoz a magas fehérjetartalmú étrendben (53).

Általánosságban elmondható, hogy rövid távú kísérletek során az ad libitum magas fehérjetartalmú étrend az alacsonyabb energiafogyasztás ellenére is fenntartja az étvágyat az eredeti étrendhez hasonló szinten. Az alacsony energiafogyasztású, magas fehérjetartalmú étrend tartósan alacsonyabb energiafogyasztást eredményez az alacsonyabb fehérjetartalmú étrendekhez képest, megváltozott étvágy- és jóllakottsági pontszámok nélkül (17, 54). Következésképpen azok a személyek, akik magas fehérjetartalmú étrendet fogyasztanak az energiakorlátozással kombinálva, jobban telítettek és potenciálisan kevésbé valószínű, hogy további kalóriákat fogyasztanak az étrendtől eltérő ételektől (10.

Rövid távú kísérletekből arra a következtetésre jutunk, hogy a viszonylag magas fehérjetartalmú étrend képes fenntartani a negatív energiamérleget a jóllakottság fenntartásával az eredeti étrend szintjén (9, 16). Ez az erős jóllakottsági hatás részben az étkezési fehérje típusától függ, és a bél-agy tengely hatásainak keveréke váltja ki, például anorexigén bélhormonok, emésztés, aminosavak, ketogenezis és az étrend által kiváltott termogenezis növekedése. A glükoneogenezis nem mutatott összefüggést a jóllakottsággal (53).

Rövid távú étkezési fehérje által kiváltott jutalom homeosztázis

Rövid távú étkezési fehérje okozta energiafelhasználás - hatások és mechanizmusok

Az étrendi fehérje által indukált energiafogyasztás tekintetében az energiával kiegyensúlyozott, magas fehérjetartalmú étrend rövid távú hatásai magasabb energiafogyasztási arányokat mutattak, különös tekintettel az étrend okozta termogenezisre (DIT) (59, 60). A mechanizmusok magukban foglalják az anyagcsere kezdeti lépéseihez szükséges ATP-t, például a fehérje lebontását, szintézisét és tárolását, valamint az oxidációt, beleértve a karbamid szintézist is. Glükoneogenezis is megvalósulhat. A test fehérjetároló kapacitása korlátozott. Ezért könnyen metabolikus feldolgozásra van szükség. A DIT nagyságát az energiaigény szintje határozza meg az energiaigényhez és a fehérje típusához viszonyítva, és a 22–25 kJ/g bruttó energiaérték és a 13 kJ/nettó metabolizálható energia közötti különbség szemlélteti. g. A különálló fehérjék DIT-értékei a fehérjéből származó energia bevitelének 20–30% -át teszik ki (61).

Fehérjeforgalom, fehérjebontás és fehérjeszintézis

A fehérjeforgalom hozzájárul a fehérje anyagcsere és a fehérjeszintézis magas energetikai költségeihez is. Egészséges felnőtt napi fehérjeforgalma - amelyet szintézis plusz lebontásként definiálnak - 300 gramm/nap, a fehérje típusától és kortól függ. Gyermekeknél magas, idősebb korral csökken. A növekvő fehérjebevitel növeli a fehérjeforgalmat a fehérjeszintézis és a fehérjebontás növelésével, és nem feltétlenül befolyásolja a fehérjeegyensúlyt (69, 70). A gyorsan emészthető étkezési fehérje az étkezés utáni fehérjeszintézis és az aminosav-oxidáció erősebb növekedését eredményezi, mint a lassan emésztett fehérje (39, 40, 71.).

Hosszú távú étkezési fehérje hatások az energia korlátozása, a testsúlycsökkenés és a testtömeg fenntartása során

A legtöbb hosszú távú tanulmány, amely összehasonlította a korlátozott energiájú étrendeket, amelyekben viszonylag magas a fehérjetartalom, és a normál fehérjetartalmú étrendeket, a zsírtartalom nagy tartományában, a magas fehérjebevitel független hatásait mutatták ki a testtömeg csökkentésére (7, 90–93, 93–110), míg más vizsgálatokban ennek az ellenkezőjét figyelték meg (111–121). Ezekből a vizsgálatokból a viszonylag magas fehérjetartalmú étrendet követően a zsírtömeg nagyobb mértékű csökkenéséről számoltak be Wycherly et al. (7), Soenen és mtsai. (90), Brinkworth és mtsai. (93), Brinkworth és mtsai. (94), Due és mtsai. (96), Gardner és mtsai. (98), Jesudason és mtsai. (101), Layman és mtsai. (102), Das és mtsai. (112), Foster és mtsai. (115, 122), Frisch és mtsai. (97), Brinkworth és mtsai. (123), Keogh és mtsai. (121), Krebs et al. (104, 119), míg a zsírtömeg csökkenéséről Clifton és munkatársai számoltak be. (113). Az energiával korlátozott, magas fehérjetartalmú étrend testmozgással kombinálva akár növelheti az izomtömeget (124). Az idézett tanulmányok eredményei közötti különbségek fő oka az étkezési fehérje adagolásának különbsége (125). Ha a megfelelő fehérjebevitelre utaló kontroll kellően magas, azaz napi 0,66 g/testtömeg-kg, akkor a testtömeg-hatásokban nem várható különbség. Abban az esetben, ha a viszonylag magas fehérjetartalmú étrend napi 1,2 g/testtömeg-kg-nál nagyobb, akkor zsírmentes tömegmegtakarító hatásra lehet számítani.

A fehérjetartalmú étrendek erősebb hatásokat eredményezhettek a testtömeg-kezelés szempontjából, ha a megfelelés nagyobb lett volna (lásd a Rövid távú étrendi fehérje által kiváltott jutalom homeosztázis című részt). A gyenge megfelelés ellensúlyozásához étrendi korlátozásokra van szükség (128). Számos hosszú távú, étkezési fehérjével végzett klinikai vizsgálat során fokozódott a kognitív étrendi korlátozás, ami nagyobb tudatos kontrollt jelent az ételbevitel felett (68, 90, 91). Ezen adatok utólagos elemzése azt mutatja, hogy a kognitív étrendi korlátozási pontszám változása fordítottan kapcsolódott a testtömeg változásához. Az étrendi korlátozás az agy jutalomjelzéssel jár, ami jelzi az ételbevitel nagyobb ellenőrzését, és a jutalom felett is nagyobb ellenőrzést jelent (129). Az étrendi korlátozás általában a súly hosszú távú fenntartásával jár (130, 131).

Clifton és mtsai. (125) egy nemrégiben készült metaanalízisből arra a következtetésre jutottak, hogy a magasabb fehérjetartalmú étrend rövid távú előnye kis mértékben fennmarad hosszú távon, az étrend betartásától függően.

Test felépítés

A túlsúly megelőzése: az étkezési fehérje szerepe a semleges energiamérlegben

Étrendi fehérje és a túlsúlyhoz kapcsolódó társbetegségek

A túlsúlyos vagy elhízott emberek társbetegségeket mutathatnak, például alkoholmentes zsírmájbetegséget, 2-es típusú cukorbetegséget vagy szív- és érrendszeri betegségeket. Arról, hogy a magas fehérjetartalmú étrend véd-e a társbetegségek ellen, függetlenül a fogyás hatásaitól vagy azokon túl, még mindig vita folyik.

Alkoholmentes zsírmájbetegség (NAFLD)

2-es típusú diabétesz

A magas fehérjetartalmú étrendnek azonban van némi kockázata az inzulinérzékenység tekintetében. Az elágazó láncú aminosavak (BCAA) növekedése a 2-es típusú cukorbetegség markernek tűnik (156, 157). Newgard és mtsai. rágcsálóknál megfigyelték, hogy a magas zsírfogyasztást magában foglaló étrend során a BCAA hozzájárul az elhízással összefüggő inzulinrezisztencia kialakulásához. Sőt, Pedersen és mtsai. (158) kimutatta, hogy az inzulinrezisztens személyek szérum metabolomáját a megnövekedett BCAA szint jellemzi, amely korrelál az emberi bél mikrobiómájával, amely dúsított bioszintetikus potenciállal rendelkezik a BCAA számára.

Összességében elmondható, hogy ha a fogyást és az azt követő súlymegtartást célzó energiakorlátozás során fehérjetartalmú étrendet alkalmaznak, az utóbbi általában kedvező hatásokat mutat az inzulinérzékenységgel kapcsolatban, bár bizonyos kockázatok fennállhatnak. Nem valószínű, hogy egy magasabb fehérjetartalmú étrend elősegítené az inzulinérzékenységet a testtömeg-csökkenésre gyakorolt hatásán túl, és az azt követő testtömeg-fenntartás.

Szív-és érrendszeri betegségek

A fehérje-diéták káros hatásai

Vita

Összegzés a viszonylag magas fehérjetartalmú étrendről, amelyet azután az energiakorlátozás vagy a testsúly fenntartása (WM) során alkalmaztak. EB, energiamérleg; T2D, 2. típusú cukorbetegség; NAFLD, alkoholmentes zsírmájbetegség; CV, szív- és érrendszeri betegségek.

A magas fehérjetartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend kedvező lehet az IHTG kontrolljában egészséges emberekben, valószínűleg a fehérje és a szénhidrátbevitel változásával járó kombinált hatások eredményeként. Ha a fogyás és az azt követő testsúly fenntartása érdekében az energiakorlátozás során fehérjetartalmú étrendet alkalmaznak, ez utóbbi általában kedvező hatásokat mutat az inzulinérzékenységgel kapcsolatban, bár bizonyos kockázatok fennállhatnak. Nem valószínű, hogy egy magasabb fehérjetartalmú étrend elősegítené az inzulinérzékenységet a testtömeg-csökkenésre gyakorolt hatásán túl, és az azt követő testtömeg-fenntartás.

Legalább úgy tűnik, hogy a magas fehérjetartalmú étrendnek nincs káros hatása ezekre az együttes betegségekre. Összefoglalva: a magasabb fehérjetartalmú étrend csökkentheti a túlsúlyt és az elhízást, ugyanakkor a magas fehérjetartalmú étrend a testtömeg-kezelésre gyakorolt hatásán túl hozzájárul-e a NAFLD, a 2-es típusú cukorbetegség és a szív- és érrendszeri betegségek növekedésének megelőzéséhez (1. ábra 1).

Szerzői hozzájárulások

A kézirat szakaszait MD, LT, BG-C, TA és MW-P írta. Az áttekintés részben Westerterp-Plantenga et al. (4) és Westerterp-Plantenga és mtsai. (5).

Összeférhetetlenségi nyilatkozat

A szerzők kijelentik, hogy a kutatást bármilyen kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolat hiányában végezték, amely potenciális összeférhetetlenségként értelmezhető.

Lábjegyzetek

Finanszírozás. Az MD fizetését az EU-FP7-szám finanszírozza. A többi szerző fizetését a holland Maastrichti Egyetem és a francia Bordeaux-i Egyetem fizeti.