Барбара А. Гауър

1 Катедра по хранителни науки, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама

съдържание

Лора Лий Гори

1 Катедра по хранителни науки, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама

Пола С. Чандлър-Лейни

1 Катедра по хранителни науки, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама

Ейми С. Елис

1 Катедра по хранителни науки, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама

Криста Казаца

1 Катедра по хранителни науки, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама

Уесли М. Грейнджър

2 Катедра по клинични и диагностични науки, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама

Резюме

Обективен

Да се ​​изследват ефектите от състава на хранителните макронутриенти върху чувствителността към инсулин, глюкозата на гладно и отговора на β-клетките към глюкозата.

Материали/методи

Участниците бяха 42 нормални толерантни към глюкоза (NGT, глюкоза на гладно 2), мъже и жени. В продължение на 8 седмици участниците бяха снабдени с евкалорични диети, или с по-ниско съдържание на въглехидрати/по-ниско съдържание на мазнини (55% въглехидрати, 18% протеини, 27% мазнини) или с по-ниско съдържание на въглехидрати/по-високо съдържание на мазнини (43:18:39). Инсулиновата чувствителност и β-клетъчният отговор към глюкозата (базална, PhiB; динамична, PhiD; и статична, PhiS) са изчислени чрез математическо моделиране, като се използват данни за глюкоза, инсулин и С-пептид, получени по време на теста за толерантност към течно хранене.

Резултати

След 8 седмици NGT при диета с по-високо съдържание на въглехидрати и по-ниско съдържание на мазнини има по-висока чувствителност към инсулин, отколкото NGT при диета с по-ниско съдържание на въглехидрати и по-високо съдържание на мазнини; този модел не е наблюдаван сред IFG. След 8 седмици IFG при диета с по-високо съдържание на въглехидрати и по-ниско съдържание на мазнини е имала по-ниска глюкоза на гладно и по-висок PhiD от тази на IFG при диета с по-ниско съдържание на въглехидрати и по-мазнини; този модел не е наблюдаван сред NGT. В рамките на IFG глюкозата на гладно на изходно ниво и промяната в глюкозата на гладно по време на интервенцията са обратно свързани с изходния PhiD (-0,40, P Ключови думи: секреция на инсулин, нарушена глюкоза на гладно, хранене

Въведение

Диабетът тип 2 (T2D) засяга 9,3% от възрастните в САЩ на възраст над 20 години [1] и се прогнозира да засегне 366 милиона индивида по света до 2030 г. [2]. Заболяването е резултат от увреждане на инсулиновото действие и/или функцията на β-клетките. Упадък и в двата процеса може да бъде открит години преди T2D да се прояви [3]. Идентифицирането на лица в риск от T2D и намесата за предотвратяване на прогресирането на заболяването сред тези индивиди може потенциално да окаже значително въздействие върху човешкото здраве в световен мащаб.

Две групи лица, характерни за риск от диабет тип 2, са тези с наднормено тегло/затлъстяване и тези с нарушена глюкоза на гладно (IFG; глюкоза ≥ 100 mg/dL). Данните от здравното проучване на медицинските сестри показват, че относителният риск за жените, придобили T2D в рамките на 16 години, е

5-7 в диапазона с наднормено тегло и

11–17 в диапазона на затлъстяването [4]. Сред мъжете и жените, включени в проучването Framingham Offspring, съотношението на шансовете за развитие на T2D в рамките на 7 години е 2,35 (1,39–3,96) за наднормено тегло и 6,41 (3,85–10,65) за затлъстяване [5]. Епидемиологичните данни също показват това

5% до 64% ​​от хората с IFG се превръщат в T2D, в зависимост от изследваната популация и продължителността на периода на проследяване [6].

Източникът на повишения риск за T2D при тези индивиди може да произтича отчасти от инсулинова резистентност. Затлъстяването е свързано с нарушено инсулиново действие и индивидите с IFG също се характеризират с относително ниска инсулинова чувствителност [7; 8]. Възможно е обаче също така повишената глюкоза на гладно да играе ключова роля в развитието на заболяването. Въпреки че повишената глюкоза на гладно е определящата характеристика на индивидите с IFG, затлъстяването също се свързва с повишена глюкоза, макар и в рамките на „нормалния диапазон“ [9]. Данните от напречното сечение при хора показват корелация между повишената глюкоза на гладно и намалената глюкозо-стимулирана секреция на инсулин, а проучвания върху животински модели показват, че експерименталното повишаване на глюкозата на гладно води до спад в стимулираната от глюкоза секреция на инсулин [10–13] . Въпреки тези наблюдения, причинно-следственият характер на връзката между глюкозата на гладно и функцията на β-клетките не е широко оценен в клиничните проучвания. Необходими са данни за изследване дали намаляването на глюкозата на гладно води до подобряване на функцията на β-клетките, като се използват директни и физиологично значими тестове и мерки.

Модифицирането на диетичния състав на макроелементи може да намали риска от T2D при лица с наднормено тегло/затлъстяване и IFG чрез подобряване на чувствителността към инсулин и/или функцията на β-клетките. Въз основа на експериментални данни както мазнините, така и въглехидратите потенциално могат да повлияят на тези процеси. Прилагането на екзогенни мастни киселини води до остро намаляване на инсулиновата чувствителност [14]. Свободните мастни киселини също влияят на функцията на β-клетките чрез различни механизми, включително разединяване на експресията на протеин-2, стрес от ендоплазмен ретикулум и реактивни кислородни видове [15]. Консумацията на въглехидрати увеличава търсенето на β-клетката за секреция на инсулин, което може да доведе до ендоплазмен стрес ретикулум [16] и оксидативен стрес [15], като и двете могат да доведат до увреждане на β-клетките и/или дисфункция. В скорошно проучване диетата с по-нисък гликемичен товар има благоприятни ефекти върху функцията на β-клетките [17]. По този начин е разумно да се предположи, че намаляването на хранителните мазнини или въглехидратите може да бъде от полза за контрола на глюкозата и функцията на β-клетките. Настоящата литература по тази тема отразява противоречия относно това дали трябва да се препоръчват диети с по-ниско съдържание на мазнини или с по-ниско съдържание на въглехидрати за лица, изложени на риск от T2D [18].

Това проучване е проведено, за да се изследват ефектите на две евкалорични диети, различаващи се по концентрация на мазнини и СНО върху инсулиновата чувствителност, глюкозата на гладно и β-клетъчната реакция при здрави индивиди с наднормено тегло/затлъстяване, над една трета от които демонстрират IFG.

Методи

Участници

В проучването са включени общо 69 мъже и жени на възраст 21–50 години. Критериите за включване бяха ИТМ 25–45 kg/m 2, тегло по-малко от 136 kg, възраст 21–50 години, недиабетно и без промяна в теглото по-голяма от 2,3 kg през последните 6 месеца. Всички жени трябваше да бъдат в пременопауза, както се вижда от редовните менструални цикли. Критериите за изключване включват диагностика на синдрома на поликистозните яйчници, редовни упражнения> 2 часа седмично, бременност, текущо кърмене, всякакви нарушения на метаболизма на глюкозата или липидите, използване на лекарства, които могат да повлияят на телесния състав или метаболизма на глюкозата (включително орални контрацептиви, лекарства за холестерол и лекарства за кръвно налягане), настояща употреба на тютюн, употреба на незаконни наркотици през последните 6 месеца, анамнеза за хипогликемични епизоди, големи хранителни алергии или антипатии към храна и медицинска история, която е противопоказала включването в проучването. Участниците бяха оценени за глюкозен толеранс с помощта на 2-часов перорален тест за глюкозен толеранс и само тези, които имаха 2-часова глюкоза в нормални или леко нарушени граници (≤155 mg/dL), бяха допустими за проучването. Участниците бяха информирани за експерименталния дизайн и бе получено устно и писмено съгласие. Изследването е одобрено от Институционалния съвет за преглед за хуманна употреба в Университета на Алабама в Бирмингам (UAB).

Протокол

В продължение на 3 дни преди изходното тестване, на всички участници беше предоставена стандартизирана диета, изчислена като евкалорична, използвайки формулата на Харис-Бенедикт [19] с коефициент на активност 1,35 за жените и 1,5 за мъжете. Изчерпателно метаболитно тестване (подробно описано по-долу) е проведено в началото и след 8-седмичната интервенция. За първите 30 участници тестването беше проведено на стационарен принцип; за останалите участници тестването се проведе амбулаторно. Тази промяна се наложи поради промяна в наличността на стационарни услуги в Общия център за клинични изследвания (GCRC). Разпределението на участниците по отношение на интервенцията е подобно преди и след този преход.

маса 1

Състав на тестовите диети. Данните са показани за две представителни енергийни нива