Mathijs Drummen

1 Факултет по здравеопазване, медицина и науки за живота, Училище за хранене и транслационни изследвания в метаболизма (NUTRIM), Маастрихт UMC +, Университет Маастрихт, Маастрихт, Холандия

Леа Тишман

1 Факултет по здравеопазване, медицина и науки за живота, Училище за хранене и транслационни изследвания в метаболизма (NUTRIM), Маастрихт UMC +, Университет Маастрихт, Маастрихт, Холандия

Blandine Gatta-Cherifi

2 Катедра по ендокринология, диабетология и хранене, Университет в Бордо, Бордо, Франция

Таня Адам

1 Факултет по здравеопазване, медицина и науки за живота, Училище за хранене и транслационни изследвания в метаболизма (NUTRIM), Маастрихт UMC +, Университет Маастрихт, Маастрихт, Холандия

Margriet Westerterp-Plantenga

1 Факултет по здравеопазване, медицина и науки за живота, Училище по хранене и транслационни изследвания в метаболизма (NUTRIM), Маастрихт UMC +, Университет Маастрихт, Маастрихт, Холандия

Резюме

Въведение

Краткосрочна диетична протеинова индуцирана енергийна хомеостаза - ситост

Краткосрочните интервенционни проучвания, използващи енергийно балансирани диети с големи контрасти в относителното съдържание на протеин, показват, че диетите с високо съдържание на протеини са по-засищащи от диетите с по-ниско съдържание на протеини (9–15). Освен това субектите консумират по-малко храна по време на висококачествена протеинова диета ad libitum спрямо изходното ниво (16), като същевременно са сити и удовлетворени (16–18). ефекти, нива на циркулиращи аминокиселини, разход на енергия, кетогенно състояние и евентуално глюконеогенеза. Тук оста на червата и мозъка, включваща сигнализиране от стомашно-чревни хормони, освободени в кръвта и действащи върху техните мозъчни рецептори, провежда сигнали към мозъка, получени от стомашно-чревната система, допринасяйки за контрола на енергийния прием.

Аминостатична теория

Повишените концентрации на аминокиселини в кръвта могат да стимулират сигнализирането за ситост в мозъка (13, 19–23). Според „аминостатичната теория“ серумните аминокиселини, които не могат да бъдат насочени в синтеза на протеини, директно служат като сигнали за ситост (24). Аминостатичната теория обаче не успя да спечели силна подкрепа, тъй като нивата на циркулиращите аминокиселини на гладно не корелират с апетитните усещания и има несъвместими апетитивни отговори на протеинови източници, вариращи в степента на поява на аминокиселини. Косвено диетичните аминокиселини могат да действат върху сигнализирането за ситост чрез рецептори в дуодено-чревния и хепатопорталния региони (25). В зависимост от вида на аминокиселината те увеличават или намаляват активността на чернодробните вагусни аферентни влакна, инервирайки центровете за ситост в мозъка (25). Съобщава се, че аминокиселините с разклонена верига левцин, изолевцин и валин допринасят за ситост, следвайки тези механизми (13, 19–21, 23, 25).

Роля на анорексигенните и орексигенните чревни хормони

Ефектът на стимулиране на ситостта на протеина е отчасти свързан с повишаване на анорексигенните чревни хормони, произведени в отговор на периферно и централно откриване на аминокиселини (23, 26–30). Те реагират на повишен прием на протеини и стимулират вагусната активност в мозъчните зони, участващи в контрола на приема на храна (23, 31, 32). Концентрациите на глюкагоноподобен пептид 1 (GLP-1), холецистокинин (CCK) и пептид YY (PYY) постоянно се увеличават в отговор на висок прием на протеини (23, 26–30). Освен въздействието си върху анорексигенните хормони, приемът на протеини може да повлияе и върху орексигеновия тонус. Следователно диетичният протеин, консумиран в течни предварително натоварвания, удължава постпрандиалното потискане на грелин (33, 34). Този отговор не се влияе от вида на консумирания протеин (соя, суроватка или глутен) и се наблюдава по подобен начин при сухи и наднормено тегло. Намаляването на грелина също е показано по време на инфузия на суроватъчен протеин, интрадуоденално приложена с дозозависим ефект (35, 36).

Отговорът на кортизола също е проучен след поглъщане на протеин със значителен спад на серумния кортизол в рамките на 30 минути след поглъщане на аминокиселини (37). Това подчертава общото виждане, че аминокиселините също стимулират катаболните пътища. Освен това трябва да се изследват ефектите на протеина върху орексигенните ендоканабиноиди (38).

Възможни връзки на промени в концентрациите на аминокиселини или чревни хормони със ситост

Индуцирана от протеини ситост и индуцирана от диетата термогенеза

Връзката между индуцирана от протеини ситост и индуцирана от диетата термогенеза, или DIT, се обяснява с увеличения разход на енергия в покой, което предполага увеличаване на консумацията на кислород и телесната температура. Усещането за липса на кислород се превръща в чувство за ситост (12, 47). Положителна връзка между увеличаване на ситостта и едновременно с това увеличение на 24-часов DIT е наблюдавано при енергийно балансирана диета с високо съдържание на протеини (12, 48).

Високопротеинов нисковъглехидратен индуциран кетогенен ефект и глюконеогенеза

Концентрациите на β-хидроксибутират на гладно се повишават в отговор на кетогенна високобелтъчна диета с „ниско съдържание на въглехидрати“ в сравнение с изоенергична средно протеинова, средно въглехидратна диета (49–51). Повишените концентрации на β-хидроксибутират влияят пряко върху ситостта в 36-часово проучване (52). Глюконеогенезата и ситостта се повишават при нулево въглехидратна диета с високо съдържание на протеини, но те не са свързани помежду си, но повишената концентрация на β-хидроксибутират допринася за ситост при високобелтъчната диета (53).

Като цяло, в краткосрочни експерименти е установено, че диетите с високо съдържание на протеини ad libitum поддържат апетита на ниво, сравнимо с първоначалната диета, въпреки по-ниския енергиен прием. Енергийно ограничените диети с високо съдържание на протеини произвеждат траен по-нисък енергиен прием в сравнение с диети с по-ниско съдържание на протеини, без променен рейтинг на апетита и ситостта (17, 54). Следователно хората, които консумират диета с високо съдържание на протеини в комбинация с ограничаване на енергията, са по-заситени и потенциално по-малко склонни да консумират допълнителни калории от храни, които са чужди до диетични рецепти (10).

От краткосрочни експерименти заключаваме, че относително високопротеиновите диети имат потенциала да поддържат отрицателен енергиен баланс чрез поддържане на ситост на нивото на първоначалната диета (9, 16). Този силен ефект на ситост зависи отчасти от вида на диетичния протеин и се предизвиква от комбинация от ефекти на оста на червата и мозъка, като анорексигенни чревни хормони, храносмилане, аминокиселини, кетогенеза и увеличаване на термогенезата, предизвикана от диетата. Глюконеогенезата не показва връзка със ситост (53).

Краткосрочна диетична протеинова индуцирана награда хомеостаза

Краткосрочни диетични протеинови енергийни разходи - ефекти и механизми

По отношение на енергийните разходи, предизвикани от хранителни протеини, краткосрочните ефекти на енергийно балансираните високопротеинови диети показват по-високи темпове на енергийни разходи, особено термогенезата, индуцирана от диета (DIT) (59, 60). Механизмите обхващат АТФ, необходим за началните етапи на метаболизма, като разграждане на протеини, синтез и съхранение и окисление, включително синтез на урея. Също така може да се осъществи глюконеогенеза. Капацитетът на тялото за съхранение на протеини е ограничен. Следователно е необходима лесно метаболитна обработка. Мащабът на DIT се определя от нивото на енергийния прием по отношение на енергийните нужди и вида на протеина и се илюстрира с разликата между брутната енергийна стойност от 22-25 kJ/g и нетната метаболизираща енергия от 13 kJ/ж. Стойностите на DIT за отделни протеини са 20–30% от енергийния прием от протеини (61).

Оборот на протеини, разграждане на протеини и протеинов синтез

Също така белтъчният оборот допринася за високите енергийни разходи за протеиновия метаболизъм и протеиновия синтез. Ежедневният белтъчен оборот на здрав възрастен - дефиниран като синтез плюс разграждане - 300 грама/ден, зависи от вида на протеина и възрастта. Той е висок при децата и намалява с по-голямата възраст. Увеличаването на приема на протеини увеличава белтъчния оборот чрез увеличаване на протеиновия синтез и разграждането на протеините и не засяга непременно протеиновия баланс (69, 70). Бързо смилаемият диетичен протеин води до по-силно увеличаване на постпрандиалния протеинов синтез и окисляване на аминокиселини, отколкото бавно усвоявания протеин (39, 40, 71).

Дългосрочни диетични протеинови ефекти по време на ограничаване на енергията, загуба на телесно тегло и поддържане на телесно тегло

Повечето дългосрочни проучвания, сравняващи диети с ограничено енергийно съдържание с относително високо съдържание на протеини и диети с нормално съдържание на протеини, в рамките на голям обхват на мазнини, показват независими ефекти от високия прием на протеини върху намаляването на телесното тегло (7, 90–93, 93–110), докато при други изследвания се наблюдава обратното (111–121). От тези проучвания се съобщава за по-голямо намаляване на мастната маса след относително високо протеинова диета от Wycherly et al. (7), Soenen et al. (90), Brinkworth et al. (93), Brinkworth et al. (94), Due et al. (96), Gardner et al. (98), Jesudason et al. (101), Layman et al. (102), Das et al. (112), Foster et al. (115, 122), Frisch et al. (97), Brinkworth et al. (123), Keogh et al. (121), Krebs et al. (104, 119), докато по-малко намаление на мастната маса се съобщава от Clifton et al. (113). Енергийно ограничената диета с високо съдържание на протеини в комбинация с упражнения може дори да увеличи мускулната маса (124). Основната причина за разликите в резултатите от цитираните проучвания е разликата в дозата на диетичния протеин (125). Ако контролата, предполагаща адекватен прием на протеин, е достатъчно висока, т.е. 0,66 g/kg телесно тегло дневно, тогава не се очакват разлики в ефектите на телесното тегло. В случай, че относително високо протеиновата диета е по-висока от 1,2 g/kg телесно тегло дневно, може да се очаква ефект на пестене на мазнини без мазнини.

Протеиновите диети биха могли да доведат до по-силни ефекти по отношение на управлението на телесното тегло, ако съответствието би било по-голямо (вж. Раздел Краткосрочна диетична протеинова индуцирана възмездна хомеостаза). За да се противодейства на лошото спазване, е необходимо ограничаване на диетата (128). В няколко дългосрочни клинични проучвания с диетични протеини, когнитивните диетични ограничения се увеличиха, което предполага по-голям съзнателен контрол върху приема на храна (68, 90, 91). Post hoc анализът на тези данни показва, че промяната в оценката на когнитивните диетични ограничения е обратно свързана с промяната в телесното тегло. Диетичните ограничения са свързани с мозъчно сигнализиране за награда, което показва по-голям контрол върху приема на храна и предполага по-голям контрол и над възнаграждението (129). Като цяло диетичните ограничения са свързани с дългосрочно поддържане на теглото (130, 131).

Взети заедно, Clifton et al. (125) заключават от неотдавнашен метаанализ, че краткосрочната полза от диетите с по-високо съдържание на протеини остава в малка степен в дългосрочен план, в зависимост от спазването на диетата.

Състав на тялото

Предотвратяване на наднорменото тегло: роля на хранителните протеини в неутралния енергиен баланс

Диетични протеини и свързани с наднормено тегло съпътстващи заболявания

Хората с наднормено тегло или затлъстяване могат да показват съпътстващи заболявания, като безалкохолна мастна чернодробна болест, диабет тип 2 или сърдечно-съдови заболявания. Все още се обсъжда дали диетата с високо съдържание на протеини може да защити срещу тези съпътстващи заболявания, независимо от или в допълнение към ефектите от загубата на тегло.

Безалкохолна мастна чернодробна болест (NAFLD)

Диабет тип 2

Диетите с високо съдържание на протеини обаче могат да имат известен риск по отношение на инсулиновата чувствителност. Увеличението на аминокиселините с разклонена верига (BCAA) изглежда е маркер за диабет тип 2 (156, 157). Newgard et al. наблюдавано при гризачи, че в контекста на хранителен режим, който включва висока консумация на мазнини, BCAA допринася за развитието на свързана със затлъстяването инсулинова резистентност. Освен това Pedersen et al. (158) показа, че серумният метаболом на инсулинорезистентните индивиди се характеризира с повишени нива на BCAA, които корелират с човешкия чревен микробиом, който има обогатен биосинтетичен потенциал за BCAA.

Взети заедно, когато се прилагат протеинови диети по време на ограничаване на енергията, насочени към загуба на тегло и последващо поддържане на теглото, последното обикновено показва благоприятни ефекти по отношение на чувствителността към инсулин, въпреки че може да има някои рискове. Това, че диетата с по-високо съдържание на протеини би насърчила чувствителността към инсулин извън ефекта му върху загубата на телесно тегло и последващо поддържане на телесното тегло изглежда малко вероятно.

Сърдечно-съдови заболявания

Неблагоприятни ефекти на протеиновите диети

Дискусия

енергиен

Обобщение на наблюденията върху относително високо протеинови диети, прилагани по време на ограничаване на енергията или поддържане на теглото (WM) след това. EB, енергиен баланс; T2D, диабет тип 2; NAFLD, безалкохолна мастна чернодробна болест; CV, сърдечно-съдови заболявания.

Диетите с високо съдържание на протеини и ниско съдържание на въглехидрати могат да бъдат благоприятни за контрола на IHTG при здрави хора, вероятно в резултат на комбинирани ефекти, включващи промени в приема на протеини и въглехидрати. Когато се прилагат протеинови диети по време на ограничаване на енергията, насочени към загуба на тегло и последващо поддържане на теглото, последното обикновено показва благоприятни ефекти по отношение на чувствителността към инсулин, въпреки че може да има някои рискове. Това, че диетата с по-високо съдържание на протеини би насърчила чувствителността към инсулин извън ефекта му върху загубата на телесно тегло и последващо поддържане на телесното тегло изглежда малко вероятно.

Изглежда, че диетите с високо съдържание на протеини не оказват неблагоприятно въздействие върху тези съпътстващи заболявания. В заключение, диетите с по-високо съдържание на протеини могат да намалят наднорменото тегло и затлъстяването, но дали диетите с високо съдържание на протеини, освен ефекта им върху управлението на телесното тегло, допринасят за предотвратяване на нарастването на NAFLD, диабет тип 2 и сърдечно-съдови заболявания е неубедително (Фигура 1 1).

Авторски приноси

Разделите на ръкописа са написани от MD, LT, BG-C, TA и MW-P. Прегледът е отчасти актуализация на Westerterp-Plantenga et al. (4) и Westerterp-Plantenga et al. (5).

Изявление за конфликт на интереси

Авторите декларират, че изследването е проведено при липса на каквито и да било търговски или финансови отношения, които биха могли да се тълкуват като потенциален конфликт на интереси.

Бележки под линия

Финансиране. Заплатата за MD се финансира от EU-FP7-nr. 312057. Заплатите на останалите автори се изплащат от Университета в Маастрихт, Холандия и Университета в Бордо, Франция.