Резюме

ОБЕКТИВЕН Автономната нервна система (ANS) регулира както сърдечно-съдовата система, така и енергийния баланс и се нарушава при диабет и затлъстяване. Ефектът на различните подходи за ограничаване на калориите върху функцията на АНС не е оценен при лица с диабет. По този начин ние се опитахме да определим дали нискоенергийните диети, различни във фибрите, червеното месо и приема на кафе, оказват диференциално въздействие върху сърдечната автономна функция.

нискоенергийните

ПРОЕКТИРАНЕ И МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНИЯТА В това рандомизирано пилотно проучване с паралелна група пациентите със затлъстяване с диабет тип 2 са разпределени на случаен принцип да консумират или диета с високо съдържание на зърнени влакна, без червено месо и с високо съдържание на кафе (n = 13) или диета с ниско съдържание на фибри, високо в червено месо и без кафе (n = 15) за 8 седмици. Осем измервания на вариабилност на сърдечната честота (HRV), показващи вагусна и/или симпатикова модулация в продължение на 3 часа и възпалителни маркери бяха определени по време на хиперинсулинемично-евгликемична скоба.

РЕЗУЛТАТИ След 8 седмици и двете диетични интервенции доведоха до средна загуба на тегло от 5–6 kg, среден спад в сърдечната честота от 4–6 bpm и подобрение на вагиално медиираната HRV. Въпреки това, промените в параметрите на HRV от изходното ниво до 8 седмици не се различават между групите. В цялата кохорта на проучването нарастващата HRV от изходното ниво до 8 седмици е свързана с повишено окислително използване на глюкозата (P 2; диабет тип 2, лекуван с диета, метформин или акарбоза; и известна продължителност на заболяването ≤5 години. Критерии за изключване са HbA1c> 75 mmol/mol (> 9,0%); тип 1 или вторични типове диабет; наличие на остри или хронични заболявания, включително рак; и използване на лекарство, засягащо имунната система или чувствителност към инсулин, различно от метформин. Скринингът включва медицинска история, лабораторни тестове, антропометрия и 12-оловна ЕКГ.

Уча дизайн

Модифицирана скоба за ботния

Ендогенното производство на глюкоза, индуцираната от глюкоза секреция на инсулин и инсулиновата чувствителност бяха оценени от модифицирания интравенозен глюкозен/хиперинсулинемично-евгликемичен скобен тест с (6,6-2 H) глюкоза, както беше описано по-горе и валидирано (21). М-стойността беше изчислена, за да се определи количествено чувствителността към цялото тяло към инсулин.

Непряка калориметрия

Индиректната калориметрия се извършва в режим на балдахин (Vmax Encore 29n; CareFusion, Höchberg, Германия) по време на гладуване и условия на затягане в стационарно състояние за 20 минути, последвано от процедура за повторно калибриране след експозиция (22). Измерват се VO2 и VCO2 и се изчисляват скоростите на окисление на субстрата, както е описано по-горе (23). Неоксидативното изхвърляне на глюкоза се изчислява като разлика между използването на Rd и окислителната глюкоза.

Лабораторни анализи

Серумните триацилглицероли и холестеролът се анализират с помощта на анализатор Cobas c311 (Roche Diagnostics, Mannheim, Германия). Серумните цитокини се анализират с помощта на комплекти ELISA на Quantikine HS (за интерлевкин [IL] -6) и Quantikine (за общ адипонектин и IL-1 рецепторен антагонист [RA]) (R&D Systems, Wiesbaden, Германия) и IL-18 ELISA комплект (MBL, Нагоя, Япония) (24). Аминокиселините в серума бяха измерени чрез газова хроматография-масспектрометрия (GC-MS), като се използва EZ: faast kit (Phenomenex, Torrance, CA) с норвалин като вътрешен стандарт. Съединения, получени от плазма от кафе (кофеин и неговите метаболити, теофилин, теобромин и параксантин, и полифенолите кофеинова киселина и нейните метаболити, дихидрокафеева киселина, ферулова киселина, дихидроферулова киселина, изоферулова киселина, дихидроизоферулова киселина, дихидро-3-кумарова киселина, 3 - (3,4-диметоксифенил) пропионова киселина, 3,4-диметилкафенова киселина и 3-кумарова киселина) бяха определени с помощта на високоефективна течна хроматография и GC-MS (25). Двата основни метаболита на алкилрезорцинол в урината, 3,5-дихидроксибензоена киселина и 3- (3,5-дихидроксифенил) -пропанова киселина, бяха анализирани с помощта на GC-MS, както беше съобщено по-рано (20).

Интервалите R-R бяха записани по време на захващането на изходно ниво и след 8 седмици с помощта на цифров рекордер SpiderView Holter със седем електрода за запис на триканални ЕКГ (Sorin Group, Мюнхен, Германия). HRV се анализира от записите на монитора на Holter, като се използва търговски софтуер (SyneScope версия 3.00 система за анализ; Sorin Group). Честотата на дискретизация на ЕКГ сигнала е 200 Hz (5-ms резолюция). Системата автоматично редактира всички артефакти и извънматочни удари и получава редовен сигнал чрез линейна интерполация на тахограмата на сърдечния ритъм. Параметрите на HRV във времевия и честотния домейн са изчислени в съответствие с насоките на Работната група на Европейското кардиологично дружество и Северноамериканското дружество по пейсминг и електрофизиология (2). Параметрите на времевия домейн включват нормален към нормален (NN) среден RR интервал, средния квадратен квадрат на последователните разлики (RMSSD), SD на NN е средно за 5 минути (SDANN), SD на 1-часови хистограми (SDNN), и процентната разлика между два последователни NN интервала> 50 ms (pNN50). Индексите на честотния домейн включват нискочестотната лента (0,04–0,15 Hz), високочестотната лента (0,15–0,4 Hz) и нискочестотното/високочестотното съотношение.

Статистически анализ

Непрекъснатите данни бяха изразени като средна стойност ± SEM за нормално разпределени параметри или медиана (IQR) в случай на изкривено разпределение на данните. Данните, показващи изкривено разпределение, се трансформират и се анализират с помощта на двустранен тест на Student t за сдвоени и независими проби. Стойностите на P бяха коригирани за множество сравнения, като се използва корекцията на Bonferroni. Коефициентите на корелация на Пиърсън са изчислени за анализ на двувариантни корелации. Бяха извършени множество линейни регресионни анализи с корекции за пол, възраст и ИТМ, за да се определят връзките между две променливи. Основният резултат от това пилотно проучване е промяната в чувствителността на цялото тяло към инсулин, за да се получат оценки на ефекта и дисперсия за двете диети (20). Първичните изходни мерки бяха pNN50 (представляващи измерванията на HRV във времевия домейн) и съотношение нискочестотни/високочестотни (представляващи измерванията на HRV на честотния домейн). Всички анализи бяха извършени с помощта на статистически софтуер SPSS версия 22 (IBM, Armonk, NY) и Prism версия 6.04 (GraphPad, La Jolla, CA). Всички тестове бяха двустранни и нивото на значимост беше определено на α = 0,05.

Резултати

По време на скрининговото посещение лица в групата с HF-RM + C са били на възраст 53,5 ± 1,8 години, 6 индивида са мъже, средната обиколка на талията е 116 ± 3,3 cm, средната продължителност на диабета е 2,4 ± 0,3 години и 10 са получили метформин лечение. Участниците в групата LF + RM-C са били на 53,7 ± 2,6 години, 8 са били мъже, средната обиколка на талията е била 114 ± 3,1 cm, средната продължителност на диабета е била 2,0 ± 0,5 години и 11 са получавали лечение с метформин. Не се забелязват значителни разлики между групите за никоя от тези променливи. След 8 седмици в сравнение с посещението за скрининг, средната загуба на тегло е 6,17 ± 1,37 kg в групата с HF-RM + C и 5,15 ± 0,86 kg в групата с LF + RM-C (P = NS между групите). Средните стойности на антропометричните и клиничните данни на изходно ниво и 8 седмици след интервенцията са дадени в Таблица 1. След 8 седмици теглото, ИТМ, HbA1c, общата енергия и приемът на мазнини намаляват, докато приемът на протеини и въглехидрати се увеличава и в двете групи в сравнение с базова линия (всички P Вижте тази таблица:

  • Преглед на линия
  • Преглед на изскачащия прозорец

Антропометрични и клинични данни на изходно ниво и 8 седмици след интервенцията

Индексите на сърдечната честота и HRV на изходно ниво и 8 седмици след интервенцията са показани в таблица 2. Промените от изходното ниво до 8 седмици не се различават значително между групите. След 8 седмици сърдечната честота намалява и SDANN се увеличава вътрешно индивидуално и в двете групи в сравнение с изходното ниво (P Вижте тази таблица:

  • Преглед на линия
  • Преглед на изскачащия прозорец

HRV индексите на изходно ниво и 8 седмици след интервенцията

В цялата популация на изследването промените в ИТМ от изходното ниво до 8 седмици корелират положително с промените в HbA1c (β = 0,535, P = 0,004) и обратно с промените в стойността на М (β = −0,457, P = 0,014). Таблица 3 показва връзките между промените в индексите на HRV, окисляването на липидите и използването на окислителна глюкоза от изходното ниво до 8 седмици в цялата изследвана популация. След корекция за пол, възраст и ΔBMI, промените в SDNN, pNN50, RMSSD, нискочестотна мощност и високочестотна мощност бяха обратно свързани с промените в окисляването на липидите и бяха положително свързани с използването на окислителна глюкоза след 8 седмици в сравнение с изходното ниво (всички P Вижте тази таблица:

  • Преглед на линия
  • Преглед на изскачащия прозорец

Асоциации между промените от изходното ниво до 8 седмици в индексите на HRV и липидното окисление и окислителното използване на глюкоза в цялата изследвана група

Коефициентите на корелация на Pearson на промените в индексите на HRV с промени в окисляването на липидите и окислителното използване на глюкоза след 8 седмици спрямо изходното ниво в цялата изследвана група. Червено LF + RM-C, синьо HF-RM + C. HF, висока честота; LF, ниска честота.

Заключения

Това рандомизирано, контролирано пилотно проучване, проведено в продължение на 8 седмици при лица със затлъстяване с диабет тип 2, показва, че две нискоенергийни диети, различаващи се в приема на фибри, червено месо и кафе, са довели до сравнима загуба на тегло и спад в сърдечната честота. Промените в HRV обаче по време на изпитването не се различават и при двете нискоенергийни диети. След 8 седмици повишената вагусна активност не е свързана с промените в инсулиновата чувствителност и субклиничното възпаление, но е свързана с повишено окислително използване на глюкозата и намалено окисление на мазнините.

Дали отделните енергийно ограничени диети могат диференцирано да повлияят на сърдечната функция на АНС не е оценявано по-рано при пациенти със затлъстяване с диабет. Доказано е, че различни диетични модификации увеличават вагусната активност, без да предизвикват загуба на тегло. При нормотензивни жени в пременопауза с нормално телесно тегло, HRV се увеличава след диета с ниско съдържание на мазнини в сравнение с диета с високо съдържание на мазнини след 2 седмици, докато теглото остава непроменено (26). След диета с атлантическа сьомга три пъти седмично, предоставяна на мъже над 5 месеца, вагусната активност се увеличава в сравнение с контролната диета с алтернативно хранене (например пиле, свинско, говеждо) без риба (27). За разлика от това, при лица с ишемична болест на сърцето диетите, богати на мазни или постни (бели) риби, не водят до промени в HRV след 8 седмици (28). При лица с диабет тип 2 диетата с умерено съдържание на мазнини (33% мазнини), съдържаща шам-фъстъци (20% от общата енергия) в продължение на 4 седмици подобри някои мерки за HRV в сравнение с контролна диета с ниско съдържание на мазнини (27% мазнини) и висока във въглехидрати (29).

Парасимпатиковата нервна система контролира вродените имунни отговори и възпаления по време на патогенна инвазия и нараняване на тъканите. Физиологичният механизъм, чрез който парасимпатиковата нервна система регулира имунната функция и инхибира прекомерното производство на възпалителни цитокини, е наречен „възпалителен рефлекс“ (4). Добре установено е, че намаляването на теглото понижава нивата на няколко системни възпалителни фактора и, освен намаляването на теглото, високият прием на диетични фибри е свързан с намаляване на възпалителните маркери като IL-6 (39). Въпреки това, ние наблюдавахме само спад в проинфламаторния цитокин IL-18 след диетата с HF-RM + C, но няма промяна в IL-6, IL-1RA и адипонектин. Възможно е умерената степен на загуба на тегло или относително малкият обем на пробата да са изключили откриването на фини промени в системното възпаление.

Силните страни на настоящото проучване са неговият контролиран дизайн и подробното фенотипизиране с метаболитни, имунологични и функционални мерки, но има и някои ограничения. Първо, поради относително малкия обем на извадката, това пилотно проучване не беше адекватно засилено за откриване на разлики в промените на HRV между групите. Post hoc статистическо изчисление на мощността разкрива, че във всяка група ще са необходими 132 субекта, за да се постигне 80% мощност, за да се открие значителна разлика за промяната в съотношението ниска честота/висока честота от изходното ниво до 8 седмици между групите. Второ, продължителността на проучването беше сравнително малка и степента на загуба на тегло беше умерена. Трето, не могат да бъдат разграничени възможните ефекти от три диетични компонента, модифицирани във всяка от двете диети.

В заключение, това 8-седмично рандомизирано, контролирано пилотно проучване при затлъстели индивиди с диабет тип 2 показа, че две нискоенергийни диети, различаващи се във фибрите, червеното месо и приема на кафе, водят до подобна загуба на тегло, спад в сърдечната честота и промени в HRV от изходното ниво до 8 седмици. Подобренията във вагусната активност след 8 седмици са свързани с повишено окислително използване на глюкозата и намалено окисление на мазнините, но не и с промени в чувствителността към инсулин и субклинично възпаление. Сега се изискват широкомащабни контролирани проучвания, за да се потвърдят тези открития и да се определи дали благоприятната модулация на вегетативния тонус към намаляване на симпатиковия стремеж може да се превърне в намаляване на сърдечно-съдовите крайни точки при хора с диабет.

Информация за статия

Благодарности. Авторите благодарят на N. Achterath, M. Behler, D. Caasen-Findeisen, P. Firouzi, P. Heidkamp, ​​S. Idler, A. Junker, I. Latta, A. Morcienitz, A. Nagel, U. Partke, B Platzbecker, C. Preuss, D. Seeger, D. Scheibelhut, R. Schreiner, M. Schroers-Teuber и M. Schulte, всички от които са свързани с Немския център за диабет, за отлична техническа помощ и грижа за пациенти.

Финансиране. Това проучване беше подкрепено от Министерството на науката и изследванията на провинция Северен Рейн-Вестфалия, германското федерално министерство на здравеопазването, федералното министерство за изследване към Центъра за изследване на диабета и Helmholtz Alliance Imaging и лечение на метаболитни заболявания в околната среда.

Двойственост на интересите. Не са докладвани потенциални конфликти на интереси, свързани с тази статия.