Az étrendi zsírtartalom megváltoztatja az inzulin által közvetített glükóz anyagcserét egészséges férfiaknál

Peter H Bisschop, Jesse de Metz, Mariëtte T Ackermans, Erik Endert, Hanno Pijl, Folkert Kuipers, Alfred J Meijer, Hans P Sauerwein, Johannes A Romijn, Az étrendi zsírtartalom megváltoztatja az inzulin által közvetített glükóz anyagcserét egészséges férfiaknál, The American Journal of Klinikai táplálkozás, 73. évfolyam, 3. szám, 2001. március, 554–559. Oldal, https://doi.org/10.1093/ajcn/73.3.554

ABSZTRAKT

Háttér: A magas étrendi zsírbevitel részt vesz az inzulinrezisztencia patogenezisében.

Célkitűzés: A cél az volt, hogy összehasonlítsuk a különféle étkezési zsírok hatását a máj és a perifériás inzulinérzékenységre.

Tervezés: Hat egészséges férfit vizsgáltak három alkalommal, miután 11 napos étrendet fogyasztottak azonos energia- és fehérjetartalommal, de az energia zsír- és szénhidráttartalma különböző volt: 0% és 85% [alacsony zsírtartalmú, magas szénhidráttartalmú (LFHC) étrend], 41% és 44% [közepes zsírtartalmú, közepes szénhidráttartalmú (IFIC) étrend], valamint 83% és 2% [magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú (HFLC) étrend]. Az inzulinérzékenységet hiperinsulinémiás euglikémiás szorítóval számoltuk (plazma inzulin koncentráció: ~ 190 pmol/L).

Eredmények: A hiperinsulinémia során az endogén glükóztermelés magasabb volt a HFLC-diéta után (2,5 ± 0,3 μmol · kg -1 -1 perc -1; P -1,1 perc -1). Az étkezési zsír és a szénhidrát arányának nem volt egyértelmű hatása az inzulin által stimulált glükózfelvételre. Ezzel szemben az inzulinnal stimulált, nem oxidatív glükóz-elhelyezés a zsír és a szénhidrát arányának növekedésével függ össze, 14,8 ± 5,1-rõl 20,6 ± 1,9-rõl 26,2 ± 2,9 μmol · kg -1 · min -1-re (P - 1 · min −1 (P

BEVEZETÉS

Ezért 3, a zsírtartalom széles skáláját (az energia 0–83% -a) képviselő euenergetikus étrend hatását vizsgáltuk 6 egészséges férfi inzulinérzékenységére. Hiperinzulinémiás, euglikémiás bilincset használtunk 200 pmol/l plazma inzulin koncentráció előállításához mind a máj, mind a perifériás inzulinérzékenység meghatározásához.

TÁRGYAK ÉS MÓDSZEREK

Tárgyak

Az alany 6 egészséges, 29–55 éves férfi volt, testtömeg-indexük (kg/m 2 -ben) 21–26. Az alanyok egészségi állapota jó volt, családjukban nem volt cukorbetegség, és nem használtak gyógyszereket. Valamennyi tantárgyat a kórházi alkalmazottak közül toborozták, és részt vettek, mert különös érdeklődésük van ezen a területen. Minden alany írásbeli, tájékozott beleegyezést adott, és a tanulmányt az Akadémiai Orvosi Központ Orvosi Etikai Bizottsága jóváhagyta.

Fogyókúrák

Az alanyokat három alkalommal tanulmányozták, minden alkalommal, miután 11 napig más étrendet fogyasztottak. Az egyes alanyok kísérleteit 8-10 hetes intervallum választotta el, és ezalatt az alanyok folytatták szokásos étrendjüket. A 3 vizsgálat sorrendjét kiegyensúlyozott hozzárendeléssel határoztuk meg. A három étrend folyékony tápszerekből állt, amelyek azonos mennyiségű fehérjét (az energia 15% -a) és azonos fehérjekészítményt tartalmaztak. A diéták egyedi gyártmányúak voltak (Nutricia, Zoetermeer, Hollandia). Az alacsony zsírtartalmú, magas szénhidráttartalmú étrend (LFHC) 0% energiát biztosított zsírként és 85% energiát szénhidrátként; a közepes zsírtartalmú, közepes szénhidráttartalmú (IFIC) étrend lipidként az energia 41% -át, szénhidrátként pedig az energia 44% -át biztosította; és a magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend (HFLC) az energia 83% -át adta lipidként és 2% -át szénhidrátként. A telített és egyszeresen telítetlen és többszörösen telítetlen lipidek aránya 2: 2: 1 volt a két zsírtartalmú étrendben, és mindhárom étrendben ~ 15 g rost szerepelt.

Az egyes alanyok energiaigényét egy dietetikus értékelte egy 3 d diétás napló segítségével. Folyékony étkezéseket, előre meghatározott mennyiségű energiát fogyasztottak minden nap 6 rögzített időpontban 0800 és 2130 között 11 napig. A diéták betartását a légzési hányados mérésével értékeltük, amely tükrözi a szénhidrát és a zsír bevitel arányát (6). A légzési hányadokat a kísérleti étrend 10 és 11 napja után, egy éjszakai böjt után mértük. Azok az alanyok, akik a kísérleti étrend és a fizikai aktivitás során tartózkodtak az alkoholfogyasztástól, a szokásos napi tevékenységekre korlátozódtak. A diéták mellett az alanyoknak csak szabad vizet inni ad libitum.

Jegyzőkönyv

Közvetett kalorimetria

Az oxigénfogyasztást (V̇O2) és a széndioxid-termelést (V̇CO2) a szellőzőkamrás technikával (2900 modell; Sensormedics, Anaheim, Kalifornia) mértük. A V̇ és V̇CO2 értékeket folyamatosan mértük az inzulin alapkoncentrációján 1130 és 1200 között, valamint 180 és 210 perc között a hiperinsulinémiás euglikémiás bilincs megindítását követően. A V̇ és a V̇CO2 átlagos sebességét 1140 és 1200 közötti, valamint 190 és 210 perc közötti hiperinzulinémia alapján számítottuk ki a glükóz és a zsír oxidációját az alábbiakban leírtak szerint.

Gázkromatográfia – tömegspektrometria

A [6,6-2 H2] glükóz glükózdúsításának plazmamintáit metanollal (9) deproteinizáltuk. Az aldonitril-pentaacetát-glükóz-származékot (10) egy kromatográf-tömegspektrométer-rendszerbe (HP 6890 II sorozatú gázkromatográf osztott szétválasztású injektorral és HP 5973 típusú tömegszelektív detektorral felszerelt Hewlett-Packard, Palo Alto, Kalifornia) injektáltuk. ). Az elválasztást egy DB17 oszlopon (30 m × 0,25 mm, filmvastagság 0,25 μm; J&W Scientific, Folsom, CA) végeztük. A glükózt 187, 188 és 189 tömeg/töltés arány mellett követtük nyomon. A minőségellenőrzéshez minden sorozatban 3 ismert dúsítású kontroll mintát mértünk. A glükózdúsulásokat úgy számoltuk ki, hogy a töltésig terjedő 189 csúcs területét elosztottuk a teljes csúcs területével. A glükózkoncentrációk mérésére belső standardként xilózt használtak.

Analitikai eljárások

A plazma inzulin koncentrációját radioimmunassay-vel (Insulin RIA 100; Pharmacia Diagnostic AB, Uppsala, Svédország) határoztuk meg, az elemzésen belüli CV 3-5%, az interassay CV 6-9%, a kimutatási határ pedig 15 pmol/L volt. A szérum zsírsavakat enzimatikus módszerrel (NEFAC; Wako Chemicals GmbH, Neuss, Németország) mértük a vizsgálaton belüli 2–4% CV-vel, az elemzések közötti CV-vel 3–6% -ot és a kimutatási határértéket 0,02 mmol/l.

Számítások és statisztikák

A diéták általános hatásait bazális inzulinkoncentrációkon és külön-külön a hiperinsulinémia során elemeztük Friedman-teszt alkalmazásával, amely a kétirányú varianciaanalízis nemparaméteres ekvivalense. Amikor a P érték az 1. táblázat volt, az alap endogén glükóztermelés fordítottan összefügg az étrendi zsírtartalommal. Az inzulin minden étrendcsoportban csökkentette az endogén glükóztermelést, de a HFLC diéta után kevésbé volt hatékony (P = 0,002).

Az endogén glükóztermelés bazális inzulinkoncentrációknál és euglikémiás hiperinsulinémiás clamp által kiváltott hiperinsulinémia alatt, valamint az endogén glükóztermelés relatív elnyomása az egészséges emberek inzulin alapszintjeihez képest alacsony zsírtartalmú, magas szénhidráttartalmú fogyasztása után; közepes zsírtartalmú, közepes szénhidráttartalmú; és magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend 11 napig 1

. Endogén glükóztermelés . Állapot . Zsírszegény . Közbenső zsír. Magas zsírtartalmú .

μmol · kg −1 · min −1
Alap inzulin koncentráció	13,0 ± 0,7 a	11,4 ± 0,4 b	9,7 ± 0,4 c
Hyperinsulinemia	1,2 ± 0,4 a	1,7 ± 0,3 a	2,5 ± 0,3 b
Az endogén glükóztermelés visszaszorítása (%)	91 ± 3 a	85 ± 2 a	74 ± 3 b

. Endogén glükóztermelés . Állapot . Zsírszegény . Közbenső zsír. Magas zsírtartalmú .

μmol · kg −1 · min −1
Alap inzulin koncentráció	13,0 ± 0,7 a	11,4 ± 0,4 b	9,7 ± 0,4 c
Hyperinsulinemia	1,2 ± 0,4 a	1,7 ± 0,3 a	2,5 ± 0,3 b
Az endogén glükóztermelés visszaszorítása (%)	91 ± 3 a	85 ± 2 a	74 ± 3 b

x̄ ± SE; n = 6. A különböző felső indexű betűk egy sorban jelentősen eltérnek egymástól, P

. Endogén glükóztermelés . Állapot . Zsírszegény . Közbenső zsír. Magas zsírtartalmú .

μmol · kg −1 · min −1
Alap inzulin koncentráció	13,0 ± 0,7 a	11,4 ± 0,4 b	9,7 ± 0,4 c
Hyperinsulinemia	1,2 ± 0,4 a	1,7 ± 0,3 a	2,5 ± 0,3 b
Az endogén glükóztermelés visszaszorítása (%)	91 ± 3 a	85 ± 2 a	74 ± 3 b

. Endogén glükóztermelés . Állapot . Zsírszegény . Közbenső zsír. Magas zsírtartalmú .

μmol · kg −1 · min −1
Alap inzulin koncentráció	13,0 ± 0,7 a	11,4 ± 0,4 b	9,7 ± 0,4 c
Hyperinsulinemia	1,2 ± 0,4 a	1,7 ± 0,3 a	2,5 ± 0,3 b
Az endogén glükóztermelés visszaszorítása (%)	91 ± 3 a	85 ± 2 a	74 ± 3 b

x̄ ± SE; n = 6. A különböző felső indexű betűk egy sorban jelentősen eltérnek egymástól, P

Perifériás glükóz metabolizmus

Az étrendi zsír- és szénhidráttartalomnak nem volt egyértelmű hatása az inzulinnal stimulált teljes glükóz-ártalmatlanításra (1. ábra), de az oxidatív glükóz-elhelyezés a HFLC-diéta után szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a másik 2 diéta után, mind az alap inzulin-koncentrációban, mind a hiperinsulinémia alatt. A hiperinsulinémiás bilincs során a nem oxidatív glükóz-elhelyezés az étkezési zsírtartalom növekedésével nőtt (P = 0,074 a diéták között).

Átlagos (± SE) teljes, oxidatív és nonoxidatív glükóz-ártalmatlanítás az alap inzulinkoncentrációknál (□) és a hiperinsulinémia alatt (▪) 6 egészséges férfiban alacsony zsírtartalmú, magas szénhidráttartalmú fogyasztás után; közepes zsírtartalmú, közepes szénhidráttartalmú; és magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend 11 napig. A különböző felső indexű eszközök jelentősen eltérnek egymástól, P 2. ábra). A hiperinzulinémia alatt a zsír oxidációja szignifikánsan alacsonyabb volt, mint az LFHC és IFIF étrend alatt az inzulin koncentrációnál, de a HFLC étrend során nem volt szignifikáns különbség a 2 körülmény között.

Átlagos (± SE) zsír oxidáció az alap inzulin koncentrációnál (□) és a hiperinsulinémia alatt (▪) 6 egészséges férfiban alacsony zsírtartalmú, magas szénhidráttartalmú fogyasztás után; közepes zsírtartalmú, közepes szénhidráttartalmú; és magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend 11 napig. A különböző felső indexű eszközök jelentősen eltérnek egymástól, P 13). Mivel a szénhidrátösszetétel inzulinhatásra gyakorolt hatása még tisztázatlan, körültekintően kell eljárni az általános lakosság által fogyasztott étrendek általánosításakor.

Az étrendi zsírtartalom hatása az inzulinérzékenységre az inzulin glükóz elhelyezésére gyakorolt hatásai tekintetében nem volt meggyőző, mert az inzulinérzékenység nem különbözött szignifikánsan a magas és alacsony zsírtartalmú étrend között, annak ellenére, hogy a zsírbevitelben maximális euenergetikai különbséget állapítottunk meg . Tehát úgy tűnik, hogy az étrendi (euenergetikus) zsírtartalom és a perifériás inzulinérzékenység között nincs dózis-válasz összefüggés az inzulin glükózmegsemmisítésre gyakorolt hatása tekintetében. Eredményeink alátámasztják az irodalomban megfogalmazott elképzelést, miszerint az étkezési zsír nem közvetlenül okoz perifériás inzulinrezisztenciát a glükózfelvétel szempontjából (2, 3, 20).

Annak ellenére, hogy az étkezési zsírtartalom nem változtatta meg végérvényesen a teljes glükózelhelyezést, az étkezési zsírtartalom markáns hatással volt mind az oxidatív, mind a nem oxidatív glükóz-elhelyezésre. A magasabb étkezési zsírtartalom fokozott inzulinstimulált nemoxidatív glükózmegsemmisítést és csökkent szénhidrát-oxidációt eredményezett, ami arra utal, hogy az inzulin hatékonyabban stimulálja a glikogénszintézist, ha nő az étrendi zsírbevitel és csökken a szénhidrátfogyasztás. Ez egyetért az inzulin általi glikogénszintáz aktivitás növekedésével, amelyet a magas zsírtartalmú étrend fogyasztása után figyeltek meg (3). Ezzel szemben a HFLC diéta gátolta az inzulin stimuláló hatását a glükóz oxidációjára. Ezért a magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend disszociációt eredményez az inzulin oxidatív és nonoxidatív glükózutakra gyakorolt hatásai tekintetében.

A magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrendnek növelnie kell a ketontermelést és az oxidációt. A keletkező, de nem oxidált ketonok 0-os légzési hányadost generálnak, ami általában csökkenti a teljes légzési hányadost, és alulbecsüli a glükóz-oxidációs sebességet. Az anyagcsere-folyamat által kiváltott potenciális hatás számszerűsítéséhez megmértük a vizelettel történő 3-hidroxi-butirát kiválasztás mennyiségét a HFLC-étrend utolsó 24 órájában (4,5 ± 1,4 mmol/24 óra). Feltételezve, hogy ez a mennyiség a megtermelt, de nem oxidált 3-hidroxi-butirát mennyiségét jelenti, a V202-et túlértékelik 21, 22). Így a magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend fogyasztása egészséges egyéneknél adaptációkat idéz elő a perifériás glükóz anyagcserében és az inzulin működésében, ami glükózmegtakarítást és a glikogénkészletek feltöltését eredményezi.

A magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend fogyasztása során a zsír a fő üzemanyagforrás, amit respiratory0,7 légzési hányados bizonyít. Hasonló üzemanyag-választás fordul elő éhezés során (23). E hasonlóság miatt érdekes volt összehasonlítani a magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend és az éhezés hormonális és anyagcsere-változásokra gyakorolt ismert hatásait. A magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend és az éhezés egyaránt csökkenti az inzulin koncentrációt, az alap glükóztermelést és az alap glükóz oxidációt, míg mindkét állapot fokozza a lipolízist. Ezenkívül ismert, hogy mindkét állapot csökkenti az inzulin által stimulált glükóz oxidációt (24). Ezekkel a hasonlóságokkal ellentétben a zsíros, alacsony szénhidráttartalmú étrend és az éhezés hatása között is egyértelmű különbségek vannak. Például a magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend nem vált ki perifériás inzulinrezisztenciát a glükózfelvétel szempontjából és nem serkenti a nemoxidatív glükóz-elhelyezést, míg az éhezés csökkenti az inzulin által közvetített glükózfelvételt (24–26), és nem növeli a nemoxidatív glükóz-elhelyezést (24). ). Így bár a magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend és az éhezés hatása az alap üzemanyag kiválasztására összehasonlítható, a hatások egyértelműen különböznek az inzulin-stimulált perifériás glükóz-anyagcserét illetően.

A magas zsírbevitel összefügg az inzulinrezisztenciával és a 2-es típusú cukorbetegséggel. A 2-es típusú cukorbetegségben a perifériás glükóz-anyagcsere legszembetűnőbb hibája az inzulin-stimulált glükózfelvétel csökkenése (27), ami az intracelluláris glükóz elérhetőségének csökkenését eredményezi. Következésképpen mind a glikogénszintézis, mind a glükózoxidáció károsodott a 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő betegeknél (28). Amikor a glükóz transzport kísérletileg normál koncentrációra nőtt (hiperinsulinémia vagy hiperglikémia által), csak a glükóz oxidációja maradt károsodott; a glikogénszintézis helyreállt (29, 30). A 2-es típusú cukorbetegség megállapításaitól eltérően a HFLC-diéta fogyasztása a jelen tanulmányban nem zárta le végérvényesen az inzulin-stimulált glükóz transzportot. Bár a glükóztranszportot, amelyet glükózelhelyezésként mérünk, nem befolyásolta a magas zsírbevitel, a glükóz-oxidáció ~ 90% -kal alacsonyabb volt a HFLC-diéta után. Mint fentebb említettük, a cukorbetegségben is károsodik a glükóz oxidációja, de nem azonos mértékben (26–28%) (30). Ezért a HFLC diéta által az inzulin által közvetített perifériás glükóz metabolizmusban bekövetkezett változások kvalitatív és kvantitatív szempontból egyaránt különböznek a 2-es típusú cukorbetegségre jellemző változásoktól.

Összegzésképpen elmondható, hogy a magas zsír- és szénhidráttartalmú étrendnek eltérő hatása van az inzulin működésére. A magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend rontja az inzulin hatását az endogén glükóztermelésben, a glükóz oxidációjában és valószínűleg a lipolízisben, míg a magas zsírtartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrend nem befolyásolja egyértelműen az inzulin teljes glükózmegsemmisítésre gyakorolt hatását, és hajlamos fokozni az inzulin hatása a nemoxidatív glükóz megsemmisítésére. A vizsgált étrendek zsírtartalmának nagy különbségei ellenére nem tudtuk megállapítani az étrendi zsírtartalom és az inzulinérzékenység minden aspektusa közötti dózis-válasz összefüggést. Figyelemre méltó, hogy a cukorbetegség kockázatával összefüggésben a glükóz homeosztázis 2 aspektusa javult a HFLC diéta fogyasztása után: csökkent a bazális endogén glükóz termelés és javult az inzulin által stimulált nonoxidatív glükóz elhelyezés. Ez a megfigyelés kritikusnak bizonyulhat a jövőbeli tanulmányok megtervezésekor.