Метаболічний ефект дієти LoBAG30 у чоловіків із діабетом 2 типу

Анотація

нещодавно ми повідомляли, що дієта, що складається з 30% білка, 50% жиру і лише 20% вуглеводів, різко зменшила відсоток загального глікогемоглобіну (% tGHb; з 9,8 до 7,6%, Δ = 2,2%), не викликаючи кетоз у людей із діабет 2 типу (4). Це було результатом зниження концентрації глюкози як на ніч, так і після їжі. Була використана 5-тижнева конструкція кросовера, і обстежувані мали стабільну вагу. Ми називали цю дієту дієтою з низьким вмістом біологічно доступної глюкози-20 (LoBAG20). Також було виміряно ряд інших гормонів, ефекторів, метаболічних субстратів та продуктів (15).

Зовсім недавно вісім суб'єктів з нелікованим діабетом 2 типу вивчали за 5-тижневим рандомізованим протоколом кросинговеру, в якому вони вживали дієту, що складається з 30% білка, 40% жиру і 30% вуглеводів. Цю дієту називають дієтою LoBAG30. Дієта призвела до зменшення% tGHb, що було подібним до спостереження за дієтою LoBAG20 (з 10,8 до 9,1%, Δ = 1,7%), хоча вміст вуглеводів був підвищений (неопубліковані спостереження). Вага протягом усього дослідження залишався стабільним.

У цій публікації були визначені ті самі гормони, ефектори, метаболічні субстрати та продукти, що і ті, що були визначені в дослідженні дієти LoBAG20. Результати обговорюються щодо отриманих раніше.

Хоча дослідження було контрольованим дизайном кросовера, тут для стислості представлені лише результати, отримані на початку та в кінці дієти LoBAG30. Дані, отримані, коли суб'єкти споживали контрольну дієту, доступні за запитом. Загалом результати залишались стабільними.

Досліджувана дієта була розроблена так, щоб вона складалася з 30% вуглеводів, 30% білків і 40% жиру. Вміст насичених жирних кислот у раціоні становив ~ 10% від загальної енергії їжі; таким чином, більша частина жиру була моно- та поліненасиченою. Склад дієти буде опублікований окремо. Кожен пацієнт мав 6-денну ротацію меню в цілому 5 тижнів.

Учасників приймали до СДТУ ввечері перед дослідженням. Наступного дня стандартизовані страви, що містять 55% вуглеводів, 30% жиру та 15% білка, давали на сніданок, обід та вечерю о 0800, 1200 та 1800. Учасників просили залишатися в SDTU протягом досліджуваного періоду з мінімальними діяльність.

На другий день у СДТУ знову дали стандартизоване харчування. На додаток до їжі в 0800, 1200 і 1800, закуска була дана в 2000 році. Кров натощак отримували в 0730, 0745 і 0800. Зразки відбирали кожні 15 хв протягом першої години після їжі, кожні 30 хв протягом наступні 2 год, а потім погодинно до наступного прийому їжі. Кров брали в цілому 46 часових точок. Після цього 24-годинного періоду накопичення даних учасників відправляли додому з усією необхідною їжею протягом наступних 2-3 днів.

Учасники повертались до SDTU кожні 2-3 дні, щоб забрати їжу та зустрітися з дослідником-дієтологом та координатором дослідження. Тоді вони надали зразок сечі для аналізу креатиніну та сечовини для визначення відповідності дієті. Їм також зважували і вимірювали артеріальний тиск, tGHb та глюкозу в крові. Якщо маса їх тіла зменшувалась або збільшувалась два рази підряд, загальна енергія їжі під час їжі збільшувалась або зменшувалась відповідно до спроб підтримувати стабільну вагу протягом усього дослідження. Крім того, під час кожного візиту учасників опитували щодо дотримання дієти. Наприкінці 5-тижневого періоду учасників знову приймали до СДТУ та брали кров, як описано вище. У той час харчування (сніданок, обід, вечеря та закуски) в меню оберталося відповідно до дня.

Креатинін плазми та сечі, азот сечовини плазми та сечову кислоту вимірювали за допомогою автоматизованого методу на аналізаторі Ortho-Clinical Diagnostics Vitros 950 (Raritan, NJ). NEFA вимірювали ферментативно за допомогою набору, виготовленого Wako Chemicals (Richmond, VA); загальна концентрація азо-амінокислот азоту за методом Гудвіна, що є мірою загальної кількості амінокислот; ТТГ у плазмі (Abbott Architect, Abbott Park, IL), гормон росту (GH; Quest, New Brighton, MN), B12 і фолат (Diagnostic Products, Лос-Анджелес, Каліфорнія) шляхом хемілюмінесценції; загальний трийодтиронін (Т3) і вільний тироксин (Т4) фірми Chemiflex (Abbott Architect); IGF-I від RIA (Quest); гомоцистеїн за допомогою ВЕРХ (Hewlett-Packard, Пало-Альто, Каліфорнія); мікроальбумін за допомогою аналізатора масиву Beckman-Coulter 360 (Фуллертон, Каліфорнія); вільний кортизол у сечі в лабораторії доктора Б. Пірсона-Мерфі (Університет Макгілла, QC, Канада) з використанням етапу очищення ВЕРХ з подальшим аналізом зв’язування кортизолу; сечовий альдостерон за допомогою RIA (діагностичні продукти); кальцій та магній у сечі колориметрично на приладі J&J Vitros (J&J Engineering, Poulsbo, WA); та якісні сечові кетони з кетостиксом (Bayer, Elkhart, IN).

Загальну кількість окисленого білка визначали кількісною кількістю азоту сечовини, що виділяється за 24 години дослідження, з урахуванням зміни кількості азоту сечовини, утримуваного ендогенно. Останній розраховували шляхом визначення зміни концентрації азоту сечовини в плазмі між початковим рівнем голодування та наприкінці 24-годинного періоду дослідження та коригуванням плазмової води шляхом ділення на 0,94. У цьому розрахунку передбачається, що відбувається відносне швидке та повне збалансування сечовини у загальній воді тіла. Загальна кількість води у тілі у відсотках до маси тіла була розрахована за допомогою рівняння Watson et al. (Watson et al. 1980). Загальне припущення полягає в тому, що зміна концентрації сечовини у плазмі крові свідчить про відповідну зміну загальної концентрації сечовини в організмі. У цьому 24-годинному дослідженні початкова та кінцева концентрації азоту сечовини були по суті однаковими, що вказує на відсутність утримання сечовини. Суму загального азоту сечовини в сечі та воді в організмі розділили на 0,86, щоб врахувати 14% втрат метаболізму в кишечнику (Hamberg and Vilstrup 1994).

Чиста інтегрована 24-годинна реакція на область була розрахована з використанням значення голодування як базового рівня. Загальна інтегрована 24-годинна реакція на область була розрахована з використанням нуля як базового рівня. Обидва розрахунки площі були зроблені за допомогою комп’ютерної програми на основі правила трапеції. Статистика визначалася за допомогою даних Стьюдента т-тест на парні змінні за допомогою програми StatView 512+ (Brain Power, Calabasas, CA) для комп'ютера Macintosh (Apple Computer, Купертіно, Каліфорнія). Значимість була представлена a P значення 0,05). Чистий і загальний обсяги реакцій за 24 години на території НЕФА практично не змінилися.

Рис. 1.Топ: середня концентрація нестерифікованих жирних кислот у плазмі крові до (▴) та після (•) 5 тижнів на дієті з низьким вмістом біологічно доступної глюкози-30 (LoBAG30). Попередньо, результати, отримані протягом перших 24 годин, коли суб'єкти вживали контрольну їжу (15% білка); пост, результати, отримані протягом останніх 24 годин після 5 тижнів на дієті LoBAG30. Врізка: чиста та загальна цілодобова інтегрована відповідь зони NEFA до та після 5 тижнів на дієті LoBAG30. Знизу: середня концентрація α-аміно азоту (AAN) у плазмі до та після 5 тижнів на дієті LoBAG30. Врізка: чиста та загальна 24-годинна інтегрована реакція AAN на область до та після 5 тижнів на дієті LoBAG30. B, L, D та S, час, коли було прийнято сніданок, обід, вечеря та перекус відповідно. * Статистично суттєво відрізняється від "попереднього" (P ≤ 0,05).

Середня концентрація азотистого амінокислотного азоту натощак становила 4,01 ± 0,1 мг/дл до дієти і залишалася незмінною після 5 тижнів дієти. Чиста і загальна 24-годинна реакція на область значно збільшилася через 5 тижнів на дієті LoBAG30 (P = 0,009 та 0,049 відповідно; Рис. 1, нижня врізка).

Середня концентрація сечової кислоти натще збільшилася з 4,7 ± 0,4 мг/дл до дієти до 5,5 ± 0,4 мг/дл після 5 тижнів дієти (P = 0,002; Рис.2, зверху). Чиста 24-годинна площа не змінилася після 5 тижнів дієти (P = 0,9; Рис.2верхня вставка). Однак загальна 24-годинна площа суттєво зросла з 106 ± 9,6 до 124 ± 8,2 мг · год · дл -1 (P = 0,0013; Рис.2, верхня вставка).

Рис.2.Топ: середня концентрація сечової кислоти в плазмі до (▴) та після (•) 5 тижнів на дієті LoBAG30. Врізка: чиста та загальна 24-годинна інтегрована реакція області сечової кислоти до та після 5 тижнів на дієті LoBAG30. Знизу: середня концентрація азоту сечовини в плазмі до та після 5 тижнів на дієті LoBAG30. Врізка: чиста та загальна 24-годинна інтегрована реакція на область азоту сечовини до та після 5 тижнів на дієті LoBAG30.

Середня концентрація азоту сечовини в плазмі натще зросла з 15 ± 1 мг/дл до дієти до 19 ± 1,8 мг/дл через 5 тижнів під час дієти (P -1; однак це не було суттєвим (P = 0,09; Рис.2, нижня врізка). Загальна площа за 24 години зросла з 346 ± 22 до 479 ± 42 мг · год · дл -1 (P = 0,004; Рис.2, нижня врізка).

Розрахована загальна кількість білка, що вживається протягом 24-годинних періодів дослідження на початку та в кінці 5 тижнів, порівнювалася із загальним білком, який метаболізується.

На початку дослідження, протягом перших 24 годин, коли суб'єкти приймали контрольну їжу (15% білка), 105 г білка було розраховано як поглинуте, а 88 г було метаболізовано (84%; Рис. . 3). Протягом останніх 24 годин після закінчення дієти LoBAG30 було підраховано, що було введено 214 г білка, а 144 г метаболізовано (68%). Різниця у відсотках метаболізованих наближається до статистичної значущості (P = 0,064).

Рис.3.Білок, що потрапляє всередину і метаболізується.

Концентрації ГР в сироватці крові на початку та в кінці дослідження не суттєво відрізнялись (табл. 1). Однак концентрація IGF-I у сироватці крові значно зросла із середнього значення 118 ± 23 до 158 ± 51 нг/мл (P = 0,006).

Таблиця 1. Дані про гормони та метаболіти

Значення є середніми ± SE. Загальні, загальні одиниці; SI, Système International; s, систолічний; г, діастолічний.

* Статистично суттєво відрізняється від низько біологічно доступної глюкози (LoBAG)/попередні дані.

Середні рівні креатиніну в плазмі натще були однаковими (0,9 мг/дл) відповідно до та в кінці дієтичного періоду (табл. 1). Як чистий (0,3 ± 0,3 проти 1,7 ± 0,5 мг · год · дл -1), так і загальна 24-годинна реакція креатиніну (22,2 ± 1,5 проти 23,9 ± 1,9 мг · год · дл -1) зросли через 5 тижнів на дієта, але лише загальна сума була статистично значущою (P = 0,04, дані не відображаються).

Активність реніну плазми наприкінці 5 тижнів на дієті LoBAG30 не змінилася (таблиця 1), як і середня 24-годинна екскреція альдостерону з сечею (таблиця 2). Середній вміст вільного кортизолу в сечі збільшився на 57% (P = 0,045).

Таблиця 2. 24-годинні дані про сечу

Значення є середніми ± SE.

* Статистично суттєво відрізняється від даних LoBAG/pre.

Ні TSH в сироватці крові, ні вільний T4 не зазнали значного впливу під час прийому дієти LoBAG30. Загальний Т3 значно зменшився (P = 0,041; Таблиця 1).

Артеріальний тиск, гомоцистеїн в сироватці крові, фолієва кислота та В12 не змінювалися наприкінці 5 тижнів на дієті LoBAG30 (таблиця 1). РН сечі, кліренс креатиніну та екскреція натрію також не змінювалися (табл. 2). Середня екскреція мікроальбуміну зменшилась на 50%; однак це не досягло статистичної значущості (P = 0,089).

24-годинний азот сечовини в сечі збільшувався, як і очікувалося, коли суб'єкти вживали дієту LoBAG30 (P = 0,006). Середнє збільшення склало лише 54%, і не вдвічі, як можна було б очікувати при подвоєнні вмісту білка в раціоні.

У першому дослідженні з цієї серії (неопубліковані спостереження) ми повідомимо, що дієта LoBAG30 призвела до значного зниження концентрації глюкози натще і після їжі та% tGHb без зміни рівня інсуліну в сироватці крові. Таким чином, високобілкова, з низьким вмістом вуглеводів дієта призводить до дуже значного зниження рівня глюкози в плазмі та у% tGHb, що було чітко продемонстровано в цьому (30% вуглеводів) та в попередньому дослідженні (4), в якому вміст вуглеводів становила 20% (LoBAG20). Дієта не є кетогенною. Ліпіди плазми були незмінними, за винятком невеликого, але значного зниження загального холестерину та приблизно на 40% зниження тригліцеридів.

Оскільки відносна зміна вуглеводів і жирів у дієті може мати інші метаболічні наслідки, ми визначили ряд інших факторів у цьому дослідженні, використовуючи той самий протокол, і порівняли результати з результатами, отриманими при 20% вуглеводної дієти (LoBAG20) ( 15). Було проведено порівняння результатів, отриманих на початку та в кінці періоду втручання 5 тижнів для дієт LoBAG20 та LoBAG30.

Підвищена концентрація гомоцистеїну вважається незалежним фактором ризику серцево-судинних захворювань (Smulders et al. 1999). Він, як і детермінанти концентрації гомоцистеїну, фолієвої кислоти та В12, не змінився. Це також було вірно, коли випробовувані вживали дієту LoBAG20.

Як зазначено раніше, середня екскреція мікроальбуміну зменшилась на 50%. Двоє випробовуваних відповідали критеріям мікроальбумінурії на початку дослідження. В одного суб'єкта мікроальбумін зменшився зі 185 до 61 мг; у іншого суб'єкта початковий мікроальбумін становив 41 мг, і він залишався незмінним. Цікаво, що цей останній суб'єкт продовжував дієту протягом 10 тижнів. Наприкінці 10 тижнів екскреція мікроальбуміну становила 14 мг. Таким чином, існує принаймні припущення, що дієта LoBAG30 може призвести до поліпшення мікроальбумінурії.

У попередніх дослідженнях (14, 15) ми отримали докази того, що збільшення вмісту білка в раціоні призвело до збільшення концентрації IGF-I. Поточні дані надають додаткову підтримку. Збільшення вмісту білка в раціоні з 15 до 30% призвело до збільшення на 35% IGF-I незалежно від того, чи був вміст вуглеводів 40% (14), 20% (Nuttall and Gannon 2005) або 30%, як у цього дослідження. Таким чином, індуковане білками харчування IGF-I, що спричиняється білком, не залежить від кількості вуглеводів та жирів, що містяться в їжі. Відомо, що GH стимулює вироблення IGF-I. У жодному з досліджень концентрація ГР натще не суттєво підвищувалася. Однак той факт, що одноразова концентрація GH натще не зростала, не обов'язково означає, що збільшення харчового білка не стимулювало секрецію GH в певний час протягом 24-годинного періоду. Більша частина гормону росту виділяється під час сну (5). Це питання розглядається в ході сучасних досліджень у нашій лабораторії.