Факултет по земеделие, храни и околна среда на Робърт Х. Смит, Институт по биохимия и наука за храните, Еврейският университет в Йерусалим, Реховот, Израел

Meuhedet Medical Services, отдел за диета и хранене, Израел

Факултет по земеделие, храни и околна среда на Робърт Х. Смит, Институт по биохимия и наука за храните, Еврейският университет в Йерусалим, Реховот, Израел

Meuhedet Medical Services, отдел за диета и хранене, Израел

Факултет по земеделие, храни и околна среда на Робърт Х. Смит, Институт по биохимия и наука за храните, Еврейският университет в Йерусалим, Реховот, Израел

Медицински център Каплан, Реховот, Израел

Израелски полицейски сили, област Тел Авив, Израел

Факултет по земеделие, храни и околна среда на Робърт Х. Смит, Институт по биохимия и наука за храните, Еврейският университет в Йерусалим, Реховот, Израел

Факултет по земеделие, храни и околна среда на Робърт Х. Смит, Институт по биохимия и наука за храните, Еврейският университет в Йерусалим, Реховот, Израел

Meuhedet Medical Services, отдел за диета и хранене, Израел

Факултет по земеделие, храни и околна среда на Робърт Х. Смит, Институт по биохимия и наука за храните, Еврейският университет в Йерусалим, Реховот, Израел

Meuhedet Medical Services, отдел за диета и хранене, Израел

Факултет по земеделие, храни и околна среда на Робърт Х. Смит, Институт по биохимия и наука за храните, Еврейският университет в Йерусалим, Реховот, Израел

Медицински център Каплан, Реховот, Израел

Израелски полицейски сили, област Тел Авив, Израел

Факултет по земеделие, храни и околна среда на Робърт Х. Смит, Институт по биохимия и наука за храните, Еврейският университет в Йерусалим, Реховот, Израел

Резюме

Въведение

Манипулирането на физиологични пътища с цел намаляване на затлъстяването и симптомите на метаболитния синдром е основен фокус на изследванията в световен мащаб. Последните данни показват, че мастната тъкан, мястото за съхранение на енергия в тялото, също е ендокринен орган, който синтезира и секретира различни адипоцитокини. Това включва хормони, които регулират глада и ситостта, както и тези, свързани с развитието на инсулинова резистентност, метаболитен синдром и възпаление ((1)).

Лептинът „хормонът на ситостта“ е описан като „доставчик на информация“ за състоянието на мастната тъкан на рецепторите в мозъка. В краткосрочен план той регулира глада, ситостта и приема на храна ((1), (2), (3)). Предишни проучвания описват типичен дневен модел на секреция на лептин, който пада през деня от 0800 до 1600 часа, достигайки надир в 1300 часа и се увеличава от 1600 със зенит в 0100 часа ((4), (5)). По ирония на съдбата този важен хормон, отговорен за ситостта, е на най-високите си нива, когато хората спят.

Адипонектинът се счита за „връзката между затлъстяването, инсулиновата резистентност и метаболитния синдром“ ((6)). Адипонектинът играе роля в регулирането на енергията, както и в метаболизма на липидите и въглехидратите, намалявайки серумната глюкоза и липиди, подобрявайки чувствителността към инсулин и имащ противовъзпалителен ефект ((7)). Дневният модел на секреция на адипонектин е описан при затлъстели индивиди (особено с коремно затлъстяване) като нисък през целия ден. При лица с нормално тегло или лица с наднормено тегло след загуба на тегло се открива общо повишаване на концентрациите на адипонектин, както и повишаване на дневния модел през деня, със зенити в 1100 и 0100 часа и спад през нощта, достигайки най-ниско ниво в 0400 часа ((5), (8)).

Иновативни диетични режими, които ще могат да променят тези модели на хормонална секреция, могат да бъдат от полза за хората, страдащи от тежко/болезнено затлъстяване. Идеята за изучаване на ефекта от нискокалоричната диета с въглехидрати, ядени предимно на вечеря върху моделите на хормоналната дневна секреция, възниква след анализ на резултатите от проучвания с мюсюлманско население по време на Рамадан (гладуване през деня и консумиране на обогатена въглехидратна вечеря). Тези проучвания демонстрират, че дневният модел на секреция на лептин може да бъде променен ((9), (10)). В допълнение, проучванията с еугликемична хиперинсулинемична скоба показват повишени серумни концентрации на лептин след 6-8 часа ((4)). Не съществува информация нито за модификация на моделите на дневна секреция на адипонектин, нито за промени в антропометричните, биохимичните или възпалителните параметри на глад/ситост при сравними условия.

Това проучване е предназначено да оцени ефектите от диета за отслабване с въглехидрати, ядени предимно на вечеря (експерименталната диета) върху антропометрични измервания, резултати от глада и параметри, свързани с инсулиновата резистентност, метаболитния синдром и възпалението. Изследвани са също секрети на лептин и адипонектин.

Предполага се, че консумацията на въглехидрати най-вече вечер би променила типичния дневен модел на секреция на лептин, наблюдаван при мюсюлманските популации по време на Рамадан. Експерименталната диета предизвиква единична дневна секреция на инсулин вечер, като по този начин се предвижда, че диетата ще доведе до по-високи относителни концентрации на лептин, започващи 6-8 часа по-късно, т.е. сутрин и през целия ден. Това може да доведе до засищане през деня и да подобри спазването на диетата.

Проучванията показват, че съществува отрицателна корелация между нивата на инсулин и адипонектин ((11)). Тъй като експерименталната диета, използвана в това проучване, намалява секрецията на инсулин през деня, също се предполага, че концентрациите на адипонектин ще се увеличават през целия ден, подобрявайки инсулиновата резистентност, намалявайки симптомите на метаболитния синдром и намалявайки възпалителните маркери.

Методи и процедури

промени

Вземане на кръв и биохимичен анализ

Въпросниците за глад-наситеност, адаптирани от Paul E. Garfinkel ((13)) и преведени на иврит, бяха подадени в 0800 часа и на интервали от 4 часа (в 1200, 1600 и 2000 часа), преди хранене. Участниците избраха изявления, които най-добре описват как се чувстват във всеки момент от времето. Резултатът от глад-наситеност (H-SSc) е скала от описания, която варира от глад (1 точка) до опустошително пълен (10 точки). Високият H-SSc показва по-малко глад и по-голяма ситост. Други анализирани въпроси се занимават с „желание за ядене“ и „загриженост за мисли за храна“.

Статистически анализ

Схема на изследването.

Резултати

Схема на изследването е показана в Фигура 1. От 100 записани полицаи 78 отговарят на критериите за включване и са разпределени на случаен принцип в експерименталните или контролните диетични групи. От тези, които са завършили 6-месечния режим на диета, са налични антропометрични измервания за 30 субекта в експерименталната група и 33 субекта в контролната група. Разликата в процентите на отпадане е незначителна между групите (P = 0,39). Налични са пълни кръвни данни за 39 субекта, които са участвали в четирите целодневни събития. Изходните демографски, антропометрични, хормонални, биохимични, възпалителни и глад/ситост характеристики на пробните групи са представени в Таблица 2. Не са наблюдавани значителни разлики на изходно ниво между групите, с изключение на ИТМ, коремна обиколка и CRP. Коригирането на тези разлики е направено с помощта на анализ на ковариацията, за да се предотврати пристрастие при оценка на ефекта от лечението.

Антропометрични параметри

Антропометричните промени след 6 месеца са представени в Таблица 3. Установена е значителна загуба на тегло, ИТМ, коремна обиколка и процентно намаление на телесните мазнини и в двете групи. Значително по-голяма загуба на тегло се наблюдава в експерименталната група спрямо контролната група в края на проучването (11,6 срещу 9,06 kg, P = 0,024). В експерименталната група се наблюдават тенденции за по-голямо абсолютно намаляване на ИТМ (3,99 срещу 3,16) и намаляване на обиколката на корема (11,7 срещу 9,39 см). Тези тенденции не бяха значими след коригиране на разликите в изходните стойности. Тенденция към по-голямо намаляване на абсолютния процент телесни мазнини (6,98 срещу 5,13%) се наблюдава в края на проучването в експерименталната диетична група.

По-високият H-SSc обикновено показва, че субектите са били по-малко гладни и по-сити. След 180 дни на експериментална диета, H-SSc е с 13,7% по-висок в сравнение с първата седмица на диета (P 2 тест и от теста на Wilcoxon Rank Sum). Когато беше анализиран въпросът за „заетост с мисли за храна“, разликите между групите бяха наблюдавани на 180 ден следобед. В експерименталната група никой от участниците не е имал засилена загриженост за мисли за храна (средна разлика 0,5 по скала 1-4), в сравнение с първата седмица (среден ден 0 и 7 в същия час), докато 33% от участниците в контролната група са имали по-голяма заетост с храна (средна разлика 0) в сравнение с първата седмица (гранично значимо от теста на Wilcoxon Rank-Sum (P = 0,067) и χ 2 тест (P = 0,052)).

Глад и ситост. (а) Най-малко квадратна средна стойност ± s.e. резултати от ситост на глад (H-SSc) на ден 90 и ден 180 като процент от изходното ниво (средно дневно ситост на ден 0 и 7) в експеримента (н = 18) и контрола (н = 21) групи. Сравнение на групите чрез повтарящи се мерки ANOVA. *P

Ниво на серумни биохимични параметри

Биохимичните измервания са представени в Таблица 4. Ден 180 на експерименталната диета, разкрива значително по-ниски средни дневни концентрации на инсулин в сравнение с изходното ниво (68,0%, P Таблица 4. Биохимични и възпалителни параметри и процент от изходното ниво

Ниво на серумни възпалителни параметри

Измерванията на възпалителни маркери са показани в Таблица 4. Тенденция за по-голямо намаляване на CRP се наблюдава в експерименталната група (27,8 срещу 5,8%). Не са постигнати значителни разлики след коригиране на базовите разлики. На 180-ия ден субектите на експериментална диета са имали значително по-ниска концентрация на TNF-α, с 9,2% намаление спрямо изходните измервания. За разлика от това, контролната диета е довела до 16,1% увеличение на TNF-α (P = 0,034 за разлика между групите). И двете диети понижават концентрациите на IL-6 на ден 90 и 180 в сравнение с изходното ниво. На 180-ия ден експерименталната диета доведе до значително намаляване с 37,8% (P

Серумни хормонални нива

И двете диети намаляват средните 12-часови концентрации на лептин на ден 90 и ден 180 в сравнение с изходното ниво (P

Средно ± s.e. за абсолютни стойности, най-малките квадрати са средни за процента от изходното ниво (показано в полета на ленти) в експерименталниян = 18) и контрола (н = 21) групи. Средно дневно (а) лептин и (б) адипонектин в дни 0, 90 и 180. Сравнение на групите за проценти от изходното ниво чрез многократни измервания ANOVA. *P

Експерименталната диета доведе до значително увеличение (43,5%, P

Дискусия

Това рандомизирано клинично изпитване, проведено в извадка от полицейски служители с ИТМ> 30, изследва ефектите от нискокалорична диета, базирана на въглехидрати, ядени предимно на вечеря, в сравнение с идентична нискокалорична диета, осигуряваща въглехидрати през целия ден.

По-голяма загуба на тегло, коремна обиколка и намаляване на телесните мазнини се наблюдават в експерименталната диета в сравнение с контролите (Таблица 3). H-SScs на експерименталната диетична група са по-високи в сравнение с изходното ниво (Фигура 2). След 180 дни се наблюдава спад в средните 12-часови концентрации на лептин и в двете диетични групи. В експерименталната група се наблюдава тенденция към по-малко намаляване на средните 12-часови концентрации на лептин от изходното ниво (Фигура 3а). Намалението, наблюдавано в общите дневни концентрации на лептин и за двете групи, е документирано в предишни проучвания ((2), (14), (15), (16)) и може да се обясни с намалена телесна мастна маса (Таблица 3). Намалените нива на лептин по време на програми за отслабване обикновено се свързват с намаляване на нивата на ситост ((14), (15)), както се наблюдава в нашата контролна група. В експерименталната група това очаквано намаляване на ситостта не е настъпило. Напротив, в края на проучването експерименталната диетична група имаше по-висок H-SSc в сравнение с изходното ниво.

Предполага се, че по-малкото намаление на средната 12-часова концентрация на лептин, предизвикано от експерименталната диета, може да бъде важен фактор за по-високите нива на ситост, отчетени през деня. Предишни проучвания с различни диети съобщават, че по време на загуба на тегло, концентрациите на лептин намаляват, нивата на ситост се намаляват, приемът на храна се подновява и се случва бавно възстановяване на телесното тегло ((14), (15), (17)). По този начин диетичните манипулации, които ще поддържат по-високи дневни концентрации на лептин през деня в процеса на отслабване, могат да бъдат от полза. Нашата експериментална диета може да манипулира ежедневната секреция на лептин, което води до по-високи относителни концентрации през целия ден. Предлагаме тази модификация на хормоналната секреция да помогне на участниците да изпитват по-голяма ситост по време на будните часове, да подобрят поддържането на диетата във времето и да имат по-добри антропометрични резултати.

Въпреки че не са дадени специфични хранителни насоки по отношение на глюкозния баланс, липидните профили или състоянието на възпаление, подобрения в тези параметри са наблюдавани. От голям интерес е, че за почти всички тези параметри са наблюдавани значително по-големи подобрения в експерименталната диетична група (Таблица 4). В експерименталната група са измерени значително по-високи подобрения на глюкозния баланс и инсулиновата резистентност (HOMAIR), липидния профил (общ холестерол, LDL-холестерол, HDL-холестерол) и маркерите на възпалението (CRP, TNF-α, IL-6). Значително увеличение на средните 12-часови концентрации на адипонектин се наблюдава само в края на проучването само в експерименталната група (Фигура 3б), въпреки че и двете групи диети са имали загуба на тегло, придружена от намаляване на телесните мазнини и коремна обиколка (Таблица 3).

Известно е, че адипонектинът се свързва отрицателно с плазмения инсулин ((11), (18)). Въпреки че се секретира от мастната тъкан, плазмените концентрации на адипонектин намаляват при затлъстяване ((18)). Въпреки това, проучванията, занимаващи се с диети за отслабване, отчитат променливи резултати, включително повишени, намалени или непроменени плазмени нива на адипонектин ((19), (20), (21), (22), (23), (24)). Предполага се, че механизмите, свързани с индуцирана от затлъстяването инсулинова резистентност, са причините за ниските концентрации на адипонектин при затлъстяване. Предполага се също, че хипоадипонектинемията може да бъде обърната само чрез процес за намаляване на теглото, който обръща специфичната за мастната тъкан чувствителност към инсулина ((25), (26), (27)). Съответно, повишаването на концентрациите на адипонектин по време на загуба на тегло зависи от вида на прилаганата диета. Нашата експериментална диета доведе до по-ниски концентрации на инсулин през дневните часове и подобрена инсулинова резистентност, както се вижда в резултатите от HOMAIR (Таблица 4) и следователно, ние вярваме, са повишили концентрациите на адипонектин повече от контролата.

Предишни проучвания установиха, че при затлъстяване (предимно в коремната кухина) концентрациите на адипонектин са ниски, инсулиновата резистентност е висока, рискът от диабет тип 2 се увеличава, атерогенен липиден профил се развива и се появява висока концентрация на няколко възпалителни маркера (CRP, TNF-α, IL ‐ 6) ((6), (23), (27), (28)). Добре установено е, че отслабването, особено от коремните мастни запаси, повишава концентрацията на адипонектин и подобрява всички тези параметри, тъй като адипонектинът е сенсибилизиращ инсулина, директно намалява метаболитните и съдови нарушения и действа като противовъзпалително адипокин ([27], [28] ). При инсулиноустойчиви мишки, лекувани с физиологични концентрации на адипонектин, глюкозният толеранс се подобрява и инсулиновата резистентност се намалява ((29)). Установено е също така, че когато слабите мишки са получили инжекции с адипонектин с диета с високо съдържание на мазнини и захар, постпрандиалното повишаване на плазмената глюкоза, свободните мастни киселини и концентрациите на триацилглицерол са били по-ниски ((29)). Нашите открития показват, че консумацията на въглехидрати най-вече на вечеря повишава нивата на адипонектин в сравнение със стандартната контролна диета, което води до подобрения в инсулиновата резистентност, профила на метаболитния синдром и възпалителния статус.

Като цяло демонстрирахме подобрение в състоянието на глад/ситост, постоянство в процеса на отслабване, по-добри антропометрични резултати, подобрена инсулинова чувствителност, подобряване на параметрите на метаболитния синдром, по-малко възпаление и хормонални промени, след прости манипулации с въглехидрати. Нашите резултати предоставят научна основа за предлагане на възможни диетични алтернативи, които могат да бъдат полезни за хора, страдащи от затлъстяване, инсулинова резистентност и метаболитен синдром и изпитващи трудности при поддържането на диета за отслабване в дългосрочен план. Необходими са допълнителни изследвания, за да се потвърдят и изяснят механизмите, чрез които този относително прост диетичен подход повишава ситостта, води до по-добри антропометрични резултати и постига подобрен метаболитен отговор в сравнение с по-конвенционалния диетичен подход.

ПРИЗНАНИЕ

Това проучване беше подкрепено от Meuhedet Medical Services, Израел, израелската полиция, медицинския център Kaplan, Rehovot, Израел, Израелската асоциация за диабет и Израелската асоциация за белите дробове и туберкулозата. Благодарим на полицаите и полицаите, които участваха в проучването. Също така благодарим на медицинския и лабораторния персонал и командирите на всички от израелските полицейски сили, област Тел Авив. Благодарим на ръководството и лабораторния персонал на Meuhedet Medical Services, Израел.

ОПОВЕСТЯВАНЕ

Авторите не декларират конфликт на интереси.