Питър Дж. Уайлд

Институт за изследване на храните, Норич, Великобритания

проектиране

Резюме

Всички добре знаем, че нарастващите нива на затлъстяване в развитите страни оказват значително влияние върху здравето на населението. Това е въпреки наличието на широка гама от нискокалорични храни и осъзнаването колко е важно да се възприеме здравословен начин на живот. Нов и възникващ подход е да се проектират храни, които подобряват физиологичните регулаторни механизми, контролиращи апетита и енергийния прием. Това се постига чрез насърчаване на стомашно разтягане или забавяне на чревния транзит, за да се насърчат невроендокринните реакции на обратната връзка, повишаващи ситостта. Този коментар изследва предисторията и механизмите, свързани с разработването на тези стратегии.

Все по-възприет подход е да се използват регулаторните механизми, които контролират нашите хранителни навици, като глад, засищане и засищане. В определени случаи е необходима медицинска намеса и могат да се използват различни лекарства против затлъстяване, които да модулират апетита или да подчертаят ситостта, 3 въпреки че някои естествени подтискащи апетита, като Hoodia, започват да се разработват като хранителни добавки. 4 Метаболитно активни съединения като конюгирана линолова киселина, ефедрин и кофеин могат да се използват за лечение на затлъстяване 5 чрез различни механизми. Този коментар обаче се фокусира върху това как самите храни могат да бъдат проектирани да намаляват апетита и да насърчават ситостта. Тъй като познанията за нашите стомашно-чревни регулаторни механизми стават все по-известни, се разработват превантивни мерки за включване в обикновените храни. Следователно се разработват редица хранителни продукти, които твърдят, че спират глада или насърчават ситостта. 6 В тази статия разглеждам накратко различните възприети подходи и предполагаемите им механизми на действие.

Апетитът, гладът и засищането се влияят до голяма степен чрез невронални и хуморални сигнали към централната нервна система, обикновено чрез хипоталамуса и мозъчния ствол. Има три основни начина, по които се генерират тези сигнали:

Храносмилане на храната: Невронални и хуморални сигнали се генерират в отговор на физикохимичните свойства на храната и тяхното присъствие в определени участъци от стомашно-чревния тракт.

Хранителен статус: Хормони като грелин предизвикват усещане за глад в отговор на нивата на хранителните вещества в кръвта и се повишават по време на периоди на гладуване.

Физиологичен статус: Хормони като лептин се секретират от мастната тъкан за намаляване на енергийния прием.

За по-обширни прегледи на невроендокринния контрол на енергийния прием, моля, обърнете се към Смит и Фъргюсън, 2 Chaudri и колеги, 7 Karhunen и колеги, 8 и Maljaars и колеги. 9 За да се контролира апетитът след консумация на храна, регулаторният отговор на самата храна е очевидна цел. Наличието на храна в стомашно-чревния тракт може да стимулира редица реакции, предназначени да намалят апетита и да регулират енергийния метаболизъм. Ще разгледам как се разработват стратегии за максимизиране на отговора.

Има два основни процеса, които директно водят до намаляване на апетита: засищане и засищане.

Наситеност

Наситеността е чувството за ситост, постигнато по време на консумация на храна, което насърчава прекратяването на храненето по време на хранене. Стомашните рецептори за разтягане откриват разтягането на стомашната стена в присъствието на храна, което директно стимулира невронните пътища към мозъка, за да предизвика засищане и намаляване на апетита. 9 Отговорът зависи от обема на разтягане, а не от хранителния състав, така че ефектът може да бъде постигнат с физиологичен разтвор, 9 нискоенергийни храни, 10 аерирани храни, 11 и при експериментални условия, например, надути балони. 12 Въпреки това усещането е краткотрайно и веднага щом стимулът се освободи, ефектът изчезва. 9 Следователно това е ефективен начин за намаляване на приема на храна по време на хранене, но не е ефективен при намаляване на последващия енергиен прием след хранене. Oesch и колеги 12 показаха с надуваеми балони, че раздуването на стомаха над определен обем намалява храненето, но когато се отстрани, не намалява апетита.

Наситеността обаче не влияе директно върху дългосрочните сигнали за ситост и в следващия раздел ще разгледам как се контролира ситостта и как може да се модулира.

Ситост

Ситостта е липса на апетит или глад за период след хранене. До голяма степен се контролира от комбинация от хуморални сигнали в отговор на храна в стомашно-чревния тракт и хранителен или физиологичен статус. Разработват се стратегии за проектиране на храни, които подчертават стомашно-чревната сигнализация в отговор на присъствието на храна в стомашно-чревния тракт. Един от важните механизми се счита за илеалната спирачка, при която се генерират събития за насърчаване на ситостта в отговор на храна или хранителни вещества в дисталния илеум. 9 Следните пептиди се секретират от стомашно-чревния тракт и се смята, че са важни за контрола на ситостта.

Холецистокининът (CCK) се секретира главно от I клетки в лигавицата на дванадесетопръстника и йеюналната тъкан, намалявайки апетита и забавяйки изпразването на стомаха. Смята се, че холецистокининът засилва нервната реакция на стомашно разтягане и CCK оказва само краткосрочен ефект (приблизително 30 минути) и по този начин регулира приема на храна по време на консумация. 8

Подобен на глюкагон пептид 1 (GLP-1) е инкретинов хормон, освободен от L клетки в дисталното тънко черво и дебелото черво в отговор на приема на храна. Съставът на хранителните вещества е важен за степента на отговора, като малките захари играят ключова роля. Подобен на глюкагон пептид 1 подчертава отделянето на инсулин, смята се, че участва в механизма на илеалната спирачка за насърчаване на ситостта и е чувствителен към наличието на протеини и въглехидрати. Мазнините също стимулират реакция на GLP-1, но стимулацията се забавя.

Пептидът YY (PYY) се секретира от ендокринни L клетки от дисталните части на стомашно-чревния тракт, особено от илеума, дебелото черво и ректума. Пептидът YY медиира илеални и дебелочесточни спирачки, които забавят изпразването на стомаха и насърчават храносмилателните дейности, за да увеличат абсорбцията на хранителни вещества. Диетичните мазнини и протеини стимулират силна реакция, която е чувствителна към дължината и структурата на мастните киселини. Диетичните фибри могат да предизвикат по-устойчива PYY експресия.

За по-изчерпателен преглед на пептидите, регулиращи ситостта, моля обърнете се към Chaudri и колеги, 7 Karhunen и колеги, 8 и Maljaars и колеги. 9

За да бъде ситостта, предизвикана от храната, ефективна стратегия за намаляване на енергийния прием, трябва да се удължат сигналите за ситост, за да може енергийният прием да бъде модулиран по време на следващите хранения. Следователно времето за транзит на храните, които забраняват реакцията на засищане, трябва да се увеличи. Един от най-ефективните сигнали за предизвикване на ситост, получаващи голямо внимание, произтича от реакцията на илеалната спирачка. 9 Тук хранителните вещества, които достигат до дисталния илеум, насърчават по-нататъшното освобождаване на PYY и GLP-1 и са способни да насърчават ситостта за продължителни периоди и да предизвикват загуба на тегло. В допълнение, илеалната спирачка изглежда не е податлива на адаптация, 9 поради което осигурява потенциално устойчив подход за намаляване на енергийния прием в дългосрочен план.

Съобщено е, че атенюираното храносмилане на протеини, мазнини и въглехидрати предизвиква чувство на ситост и намалява енергийния прием. 8 Ключът е да се доставят хранителните вещества във форма, която забавя храносмилателния разпад и хидролизата. Храните, базирани на въглехидрати с нисък гликемичен индекс (GI), по дефиниция са тези, при които храносмилането и усвояването се модулират и следователно са способни да удължат ситостта, 15 вероятно чрез стимулирано освобождаване на GLP-1. 16 храни с висок GI обаче се усвояват по-бързо и могат да предизвикат много краткотрайно ситост в отговор на нивата на глюкоза в плазмата.

Приемането на мазнини обикновено е много ефективно, така че чрез модулиране на липолизата забавеното усвояване на мазнините може да предизвика ситост чрез илеалната спирачка. Diepvens и колеги 17 показаха, че състав, съдържащ нова мазнина, заобиколена от слой устойчиви на храносмилане липиди, може да насърчи ситостта при млади индивиди с нормално тегло, но е по-малко ефективен при по-възрастни пациенти с наднормено тегло. Модулирането на храносмилането на липидите може да бъде ефективна стратегия, но изцяло инхибирането на храносмилането може да насърчи мастна диария поради наличието на излишни мазнини в дебелото черво. 3 Доказано е също така, че маслата, богати на пиноленова киселина (C18: 3), могат да повишат нивата на CCK и GLP-1 и да намалят енергийния прием 18, но механизмът не е ясен.

Известно е, че протеините насърчават ситостта, а ползите от високопротеиновите диети отчасти се дължат на повишаващите ситостта ефекти на богата на протеини диета. 19 Наличието на голямо протеиново натоварване в храната вероятно ще забави храносмилането и следователно ще удължи транзита и ще повиши ситостта. Изглежда специфичният ефект върху стомашно-чревните хормони варира при различните протеини, 20 което предполага, че някои протеини могат да бъдат по-ефективни от други. Въпреки това, дългосрочните ползи от диета с високо съдържание на протеини изискват допълнителни разследвания. 19,20

Ключът към успеха на тази стратегия за използване на храни, насърчаващи ситостта, за намаляване на енергийния прием е да подобрим нашето разбиране за храносмилането на храни и хранителни структури, за да развием храни или техники за приготвяне, които могат да удължат храносмилането и да намалят апетита. Например липидните структури (като хлоропласти) в зелените листа и зърнените култури са богати на галактолипиди, за които се смята, че намаляват храносмилането на липидите, 17 но не е известно дали те са налични след конвенционално готвене или обработка. За да увеличат максимално ефекта си в ежедневните храни, може да се наложи да бъдат обработени или приготвени по начин, който подобрява ефикасността им като средство за повишаване на ситостта. Друг важен аспект е, че храните трябва да бъдат привлекателни, желани, достъпни и да могат да изпълняват други диетични цели (напр. Съдържание на витамини и минерали), за да могат потребителите активно да използват тези продукти. Също така трябва да се подчертае, че такива продукти вероятно ще имат умерено въздействие върху приема на енергия от храната, когато се използват изолирано, но използвани като част от активен подход за подобряване на здравето, те могат да помогнат на хората да поддържат ефективна и устойчива стратегия за контрол на теглото.

Признание

Авторът признава финансирането от Съвета за изследване на биотехнологиите и биологичните науки (Обединеното кралство) чрез гранта на Института за стратегическа програма за Института за изследвания на храните.