Резюме

Въведение

Поради сложността на явление като затлъстяването, неизбежно е повечето проучвания да приемат подход „отдолу нагоре“, работещ за изясняване на подробни познания за системите, за които се смята, че участват. По време на събирането на такива подробни знания в работещо цяло, мярка за съответствие с преобладаващите възгледи е естествена, тъй като изследователите работят подробно върху своята част от пъзела и се стремят да интегрират тази работа в мрежата от съществуващи знания. Подходите отдолу нагоре не се поддават на бързи промени в парадигмата в разбирането, тъй като всеки нов принос е постепенен напредък. Това е особено вярно при изследванията на диетичните причини за затлъстяването и западните болести, където намекването на грешната причина и застъпването на широко разпространените диетични промени въз основа на това може да доведе до значително влошаване на епидемиологичната ситуация.

Тъй като честотата и тежестта на затлъстяването и тежестта на диабет вече са наистина обезпокоителни, е време да се разгледа възможността въздействието на хранителните мазнини като основна причина и застъпването им да се сведе до минимум е основна грешка, въпреки многото доказателства, подкрепящи механизмите, чрез които диетите с високо съдържание на мазнини могат да доведат до затлъстяване.

Настоящият документ опитва подход „отгоре надолу“ към затлъстяването и предлага хипотеза, която не само съответства на наличните подробни механизми, но и на някои от най-объркващите широко наблюдавани диетични явления. Чрез сравняване на „диетите на предците“, които изглежда насърчават универсално ефективен хомеостатичен енергиен баланс, със западните диети се установява рязко очертаване на пропорционалната маса въглехидрати, намираща се в западните храни, в сравнение с блокираната ниска въглехидратна плътност на клетъчните растителни храни. Тъй като тази характеристика не корелира с гликемичния индекс, първичният „орган“, който може да бъде пряко засегнат от такива промени в луминалната концентрация и вече замесен в лептинова резистентност и затлъстяване, е стомашно-чревната (GI) микробиота.

Предистория на хипотезата

Енергийна хомеостаза при липса на западни храни

маса 1

Преглед на хранителния преход: затлъстяването и „западните храни“

Забележка: -, -/+, +, ++, +++ и ++++: Приблизителен принос на безклетъчните храни или зърнени храни към диетата, класиран от „отсъстващ“ (-), към „основен компонент на диетата“ (+++ +).

Онези популации, които са преминали към западна диета, неизменно развиват западни метаболитни заболявания, 1,34 докато поддържат високи нива на физическа активност, изглежда, че предлагат само степен на защита срещу затлъстяване, 35,36, както би се очаквало, ако се наруши хомеостатичната зададена точка отговорен. Малко вероятно е факторите на околната среда да повлияят на липсата на наднормено тегло при незападни популации чрез ефективно налагане на ограничаване на калориите дори в добри времена, а такъв невероятен постоянен недостиг на храна или повишено физическо натоварване не биха били достатъчно обяснение за драматично различни нива на лептин, наблюдавани при събирачите на ловци и градинарите, които не са зърнени, които в случая с Ache of Paraguay са значително по-ниски от бегачите на запад от разстояние, въпреки по-ниската адипозност на последните.

Освен това дори малки количества западно влияние в диетата са свързани със значителни неблагоприятни промени в метаболитните и физиологичните маркери, често преди някакви съществени промени в начина на живот.15,26 Връзката между здравето и диетата на предците или на запад е подробно разгледана от Линдеберг.37 ефектите от западната диета и начин на живот изглеждат обратими, поне отчасти. Доказано е, че метаболитното здраве на австралийските аборигени с диабет е значително подобрено дори от 7-седмично връщане към начина на живот и диета на ловци-събирачи.38 Освен това е доказано, че западняците също се възползват от подобни диетични промени.

Диета без пълнозърнести храни без храна: ранни резултати при западняците

Пълнозърнестите зърна се предвиждат да бъдат по-здрави от рафинираните зърна, 39 все пак сравненията между навиците на потребление на зърно в индустриализираните общества показват ефектите от заместването на рафинираните зърна с пълнозърнести култури, но дават само скромни подобрения в здравето40. фон на почти универсално брашно, захар, рафинирани нишестета и масла в съвременната диета. Здравните модели по време на хранителни преходи показват, че затлъстяването, диабетът и сърдечно-съдовите заболявания имат характерни инкубационни периоди, но на практика липсват преди пристигането на западните храни.18,21,37 Индивидуалната вариабилност в честотата на „западната болест“ в популация, която яде западна храните се влияят от генетични и други фактори, но най-вече именно тези вторични фактори би изследвала епидемиологията на индустриализираните популации, ако първопричините за метаболитните нарушения са налице в цялото население.

Относно баланса на доказателствата от хранителния режим на незападните популации и първоначалните открития на съвременната палеолитна диета, зърнените храни и рафинираните храни следователно са замесени като потенциални диетични причини за проблема със затлъстяването в Запада. Предполага се, че инсулиновият рецептор, рецепторът на епидермалния растежен фактор или рецепторите за интерлевкин-2 на лектините от зърнени зърнени култури могат да бъдат отговорни за производството на лептинова резистентност; 46 настоящата статия предлага алтернативен или допълнителен механизъм с широка приложимост към почти всички западни храни.

Възпаление и затлъстяване, свързани с храната

Различни профили на възпаление и транслокация на PAMP изглежда се произвеждат от различни монозахариди. При мишки, чиято чау-диета е допълнена с 30% разтвор на глюкоза, се наблюдава по-голямо наддаване на тегло и висцерално затлъстяване, но без значителни промени в концентрацията на LPS в чернодробния портал. Обратно, фруктозата предизвиква по-малки промени в затлъстяването, но значително по-лоши маркери за чернодробно възпаление и значително повишен чернодробен портал LPS.60 Смята се, че фруктозата има директни токсични ефекти върху черния дроб, 61,62 и способността й да генерира LPS в кръвообращението може да бъде важна допринасящ за безалкохолна мастна чернодробна болест.

Известно е също така, че GI микробиотата също така е в състояние да използва фибри, за да повлияе на ефективността на усвояването на енергия от червата, което е било обект на много изследвания (прегледано от Backhed) .77 Чрез ферментация на фибри в абсорбираща къса верига мастни киселини, бактериите на дебелото черво са в състояние да осигурят енергия от влакната на гостоприемника, която иначе не би била налична, и да повлияят на сигнализирането чрез GPR41 и GPR43 рецептори. Въпреки тенденцията към намален прием на фибри в западните диети, значението на ферментиращите механизми на фибрите за затлъстяването е под въпрос. Добавянето на допълнителни фибри към западните диети е проучено задълбочено, без никакви подобрения в порядъка на величината, необходим на фибрите, за да представляват значителна част от причинно-следствената разлика между предшествениците и съвременните диети.78 Докато ферментируемите фибри могат да предизвикат определени промени в стомашно-чревна микробиота на дебелото черво, в момента изглежда малко вероятно да представляват полезна интервенция при затлъстяване или метаболитно заболяване.

Диетичните мазнини са обостряне, но не основната причина за затлъстяването при хората

Няма съмнение, че мазнините имат роля при затлъстяването. Дискутираните по-горе модели на затлъстяване, причинени от диети на гризачи, използват предимно високомаслени чау-чау, за да постигнат своите ефекти, които за част от диетичните мазнини от 72% (свинска мас и царевично масло) произвеждат около 2,7-кратно увеличение на циркулиращия LPS, докато 40% мазнини, произвеждащи мазнини, произвеждат 1,4-кратни промени в LPS.79 Доказано е също така, че диетите с различни мастни киселини са способни диференцирано да произвеждат ендотоксемия и сложни модели на възпалителни процеси. TLR4; това изглежда изисква концентрации във високия микромоларен диапазон.81–83 Тези данни изглежда са в съответствие с доминиращото тяло на диетичното вярване от края на 70-те години на миналия век, че свръхконсумацията на хранителни мазнини е един от основните хранителни проблеми на индустриализирания свят. Въпреки това, въпреки всички натрупани механистични доказателства, осъждащи хранителните мазнини, две по-широки съображения предполагат, че мазнините вероятно няма да бъдат най-подходящият фактор за човешкото затлъстяване и метаболитния синдром.

Първо, ако хранителните мазнини бяха основният определящ фактор за резистентност към лептин при хората, би се очаквало диетата с ниско съдържание на мазнини да доведе до значимо спонтанно намаляване на теглото при затлъстелите. Намаленият прием на хранителни мазнини значително би намалил вагусната и централната резистентност към лептин, коригирайки апетита и „разхода на енергия“, увеличавайки ефективността на сигналите за ситост, намалявайки апетита и коригирайки метаболитните маркери. Вместо това обаче се съобщава, че диетите с ниско съдържание на въглехидрати водят до най-голяма загуба на тегло при диети ad libitum, докато диетите с ниско съдържание на мазнини ad libitum се представят по-слабо и водят до по-малко подобрение на метаболитните маркери.84–88 Диетите с ниско съдържание на мазнини действат като ефективно като диети с ниско съдържание на въглехидрати само когато се налага ограничаване на калориите и в двата режима.89,90 Неотдавнашно малко проучване на „разумна“ диета с намалено съдържание на мазнини доведе до 38% намаляване на активността на ендотоксините.91 Въпреки че има подобен размер на пробата за някои проучвания с диетата от палеолита не е имало значителни разлики в нивата на глюкоза в кръвта или инсулин между „предпазливата“ диета и диетата с повишено съдържание на мазнини, която увеличава активността на циркулиращия ендотоксин с 71%, в съответствие с умерените метаболитни подобрения от намаляването на мазнините.86, 88

Второто съображение срещу диетичните мазнини е доказателството за диети от предците, при които някои популации в миналото са яли високи нива на месо и/или мазнини, а някои са яли високи нива на въглехидрати, но не се съобщава за наднормено тегло или лоши метаболитни маркери за здравето (вж. Таблица 1). По същия начин съвременните събирачи на ловци нямат градиент на метаболитно здраве или резултати с наднормено тегло въз основа на консумация на мазнини или въглехидрати, 32,33, както би се очаквало да се прояви, ако просто увеличените пропорции на един от тези макронутриенти са основните причини за затлъстяването.

Тези наблюдения са в съответствие с някои фактори, присъстващи в западните храни, които са отговорни за затлъстяването, като съотношенията на макроелементите в непреработените храни нямат обезогенен ефект.

Основно резюме

Повишаването на хранителните мазнини в западната диета може да причини затлъстяване. Въпреки това, ефектите от диетите с ниско съдържание на въглехидрати и неспособността на диетите с ниско съдържание на мазнини да съответстват на техните загуби на тегло и метаболитните ефекти показват, че въглехидратите по някакъв начин играят централна роля като инициатори на лептинова резистентност при хората. Островитяните от Китаван, една от най-здравословните метаболитни популации, които все още са изследвани, ядат диета с висок гликемичен индекс и високо съдържание на въглехидрати със скоби от нишестени грудки и плодове. Единната теория за затлъстяването трябва (по някакъв начин) да бъде в съответствие с всички тези наблюдения.

Хипотезата

Въглехидратна плътност и свързано с диетата възпаление

За да се открие причината за съвременната епидемия от затлъстяване, трябва да се търсят свойствата на съвременните храни, които нарушават зададената точка на хомеостатичната енергия. Универсалността на отрицателното въздействие на западните храни върху коренното население показва, че тези свойства трябва да бъдат с подобно разпространение в съвременните храни.

сравнението

Въглехидратната плътност на храните от предците е значително по-ниска от тази на западната диета. (A) Въглехидратната плътност (с изключение на фибри) на широк избор от храни, в низходящ ред на плътност на въглехидратите (данни от USDA) .122 Съвременните храни (сиви ленти) са тези, които са претърпели прецизиране или изсушаване или са получени от зърнени храни. „Предшествените“ храни (бели ленти) са непреработени пълнозърнести храни от категориите меса, яйца, риба, ядки, плодове, грудки и листни зеленчуци. (Б.) Въглехидратна плътност и калорийна плътност на съвременните и древните храни. Някои храни от предци имат толкова висока калоричност, колкото съвременните храни, особено месото и ядките. (° С) Въглехидратна плътност и гликемичен индекс на съвременните и древните храни. Още веднъж, няма разлика между двете категории храни и няма връзка между плътността на въглехидратите и естеството на отговора на кръвната глюкоза, който той ще предизвика.

Фигура 1В показва, че хранителните плътности на храните от предците имат добра степен на припокриване с тези на съвременната храна, като ядките, месото и яйцата имат по-висока хранителна плътност, но въпреки това запазват ниска въглехидратна плътност. Фигура 1С показва подобно припокриване на гликемичния индекс между древните и съвременните храни, за които са налични данни, 5 с малка корелация между плътността на въглехидратите и гликемичния индекс. Следователно диетите на предците се различават силно от съвременните диети по отношение на плътността на въглехидратите, но не както по хранителна плътност, така и по гликемичен индекс.

След като е налице възпалителна микробиота, консумацията на рафинирани диетични мазнини и масла може да доведе до двоен удар чрез увеличаване на абсорбцията на възпалителни PAMPs, включително LPS в циркулацията (Фигура 2), или стабилизиране и запазване на самата възпалителна микробиота. Това би направило диетата, богата както на клетъчни въглехидрати, така и на мазнини, силно обезогенна, насърчавайки самоподдържащ се цикъл на хиперфагия в среда, в която такива храни са в изобилие. При отнемане на всички безклетъчни въглехидрати се предлага ГИ микробиотата да се върне в по-малко възпалителна форма, съобразена с нашия еволюционен опит, и една много по-устойчива на обострящите се ефекти на хранителните мазнини, в съответствие с взаимодействието между фруктоза и мазнини, наблюдавани при плъхове. 96 От чувствителността на маркерите за здравето на предците до дори малки влияния на западните храни, 15,26 може да има нелинейна връзка между степента на възпаление, свързано с диетата, и количеството на клетъчните въглехидрати в диетата, дори с малки количества захар или брашно, способно да произведе значителна лептинова резистентност. Това също е вероятно повлияно от концентрацията и естеството на наличните хранителни мазнини и наследствените фактори.

Схема на хипотезата.

Бележки: Предполага се, че ацелуларните плътни въглехидрати на съвременните храни произвеждат възпалителна микробиота от устата нататък, като първоначално произвеждат пародонтоза. Тънкото черво е изложено на липополизахарид (LPS) и други патогенно-свързани молекулярни модели (PAMPs) от оралната микробиота и провокираща модулация на собствените си малки популации от бактерии чрез концентрирани ацелуларни въглехидрати. Със системна абсорбция, засилена от хранителни мазнини, възпалителните бактериални съединения предизвикват лептинова резистентност и хиперфагия. Съдържанието на сивата кутия представя съществуващото разбиране за ефектите от затлъстяването, предизвикано от диетата, върху енергийната хомеостаза.

Съкращения: CCK, холецистокинин; PPY, пептид YY; CART, кокаин и транскрипт, свързани с амфетамин; CB1, канабиноиден рецептор тип 1; MCH, меланин концентриращ хормон.

При хората от европейски произход се наблюдава относително висока устойчивост на диабезогенните ефекти на западната диета.1,34 Предполага се, че това се дължи на хилядолетно излагане на безклетъчните въглехидрати от зърненото земеделие, което позволява да се развият ограничени адаптивни механизми. Следователно хората от неевропейски произход изглеждат по-податливи на въздействието на брашното, захарта и усъвършенстването, развиват по-лоши адипокинови профили от западните диети 10 и показват по-висока честота на затлъстяване и диабет. При европейците явното затлъстяване или диабетът са минимални, освен ако консумацията на хляб не се комбинира чрез заместване на останалите клетъчни източници на въглехидрати (плодове и зеленчуци) със захар, брашно и рафинирани преработени храни, съдържащи масло.

Археологическите доказателства от палеолитните африкански и европейски инструменти показват, че някои групи хора са допълвали диетата си със смлени растителни нишестета от корени или събрани семена от дива трева.97–99 Мащабът на пестика и хоросана на този хранителен препарат вероятно би допринесъл на безклетъчни въглехидрати за хранене с порядък по-малък от този, който се наблюдава в съвременната диета, където за мнозинството преобладаващото мнозинство от растителните храни, консумирани целогодишно, са безклетъчно преработени продукти. Следователно се твърди, че всеки еволюционен натиск, предизвикан от предишни приготовления на диви семена от ръцете, е бил по-нисък от появата на зърнено земеделие, което от своя страна е осигурило само частична еволюционна подготовка за съвременната западна диета.

Диетична въглехидратна плътност: връзка между здравето на пародонта и метаболизма?

Хипотезата и съществуващите диетични модели

Може да се очаква консенсусът на „благоразумните“ или средиземноморските диетични модели да предложи леки подобрения в сравнение с необузданата западна диета, поради включването на повече клетъчни растителни храни за сметка на някои безклетъчни въглехидрати и мазнини и акцент върху някои по-малко рафинирани и по този начин много малко по-малко хляб с плътна въглехидрати (виж фигура 1). Съхраняват се обаче достатъчно хлябове и печени изделия с безклетъчен плътен въглехидрат, за да се запази възпалителната микробиота и да се предотврати съществена корекция на ендемичната западна лептинова резистентност. Това е в съответствие с продължаващото изискване за съзнателно ограничаване на калориите, когато се ядат тези консенсусни диети, ако трябва да се поддържа стабилно тегло.

Диетите с ниско съдържание на въглехидрати ще намалят консумацията на клетъчни въглехидрати като страничен продукт от значително намаляване на всички въглехидрати. Предполага се, че това води до по-голямо намаляване на възпалителния характер на GI микробиотата, загуба на тегло без съзнателно ограничаване на калориите и подобрени маркери на метаболитния синдром.86,88,106 Въпреки това, диетите с ниско съдържание на въглехидрати задържат някои въглехидрати (обикновено под 20-50 g на ден), често без оглед на тяхната плътност. Това означава, че малкото въглехидрати, които се ядат, все още могат да положат основата за възпалителна микробиота, която се предлага да получи втори удар чрез допълнителна енергия за бактерии и увеличена LPS транслокация от повишеното съдържание на мазнини, което често придружава диета с ниско съдържание на въглехидрати. Това се предлага, за да се обясни процесът „спиране“, при който диети с ниско съдържание на въглехидрати могат да загубят големи количества тегло, но след това да спрат загубата на тегло, докато все още са с наднормено тегло, или да започнат бавно да възвръщат теглото си.84,85

Съобщава се, че силно ограничаване на калориите в продължение на 8 седмици с диета с формула за заместване на рафинирана течност, допълнена с някои зеленчуци (510 kcal Optifast със зеленчуци до общо 600 kcal на ден), за да нормализира бета-клетъчната функция и чувствителността към инсулин в малък група от диабетици тип II (Zimmet PZ, McCarty DJ, de Courten MP. Глобалната епидемиология на неинсулинозависимия захарен диабет и метаболитния синдром. J Diabetes Complications. 1997; 11 (2): 60–68. [PubMed] [Google Scholar]