Вплив різних харчових інгредієнтів на спорожнення жовчного міхура

Л Марчані

1 Ноттінгемський центр травних захворювань та НІПЛ Ноттінгемський відділ біомедичних досліджень травних трав, Університет Ноттінгема, Ноттінгем, Великобританія

E F Кокс

2 Центр магнітного резонансу сера Пітера Менсфілда, Школа фізики та астрономії, Університет Ноттінгема, Ноттінгем, Великобританія

C L капюшон

J J Тотман

С Костіган

Г Сінгх

V Вівчарка

Л Келклі

3 Johnson & Johnson Consumer Services EAME Ltd, Мейденхед, Великобританія

М Робінзон

3 Johnson & Johnson Consumer Services EAME Ltd, Мейденхед, Великобританія

R Ison

3 Johnson & Johnson Consumer Services EAME Ltd, Мейденхед, Великобританія

P A Gowland

R C Розливач

Пов’язані дані

Анотація

Передумови/цілі:

Випорожнення жовчного міхура у відповідь на годування має вирішальне значення для перетравлення жиру, але роль різних харчових інгредієнтів у скороченні жовчного міхура після їжі недостатньо зрозуміла. Ми припустили, що при вживанні різні харчові інгредієнти по-різному впливатимуть на стимулювання спорожнення жовчного міхура. Щоб дослідити це, ми розробили два рандомізованих, сліпих для дослідника перехресних досліджень на здорових суб'єктах, що використовують магнітно-резонансну томографію (МРТ) для вимірювання обсягів жовчного міхура серійно та неінвазивно.

Предмети/методи:

Дослідження 1: дослідницьке дослідження, що оцінює вплив 10 різних харчових інгредієнтів на спорожнення жовчного міхура у восьми здорових суб’єктів. Вибір інгредієнтів варіювався від загальноприйнятих продуктів, таких як кава, чай та молоко, до таких активних речовин, як інгібітор протеази куркуміну та картоплі. Дослідження 2: механістичне дослідження, що вивчає реакцію дози холецистокініну (CCK) на найкращий інгредієнт із дослідження 1 у 21 здорового суб’єкта чотирма способами.

Результати:

Найбільша зміна обсягу жовчного міхура у дослідженні 1 спостерігалася з жиром, який, таким чином, став інгредієнтом реакції на дозу у дослідженні 2, де максимальний% змін обсягу жовчного міхура добре корелював із CCK.

Висновки:

Ці серійні тестові та повторні тести показали, що об’єм жовчного міхура, що голодував, надзвичайно різнився між особами, і що індивідуальна повсякденна мінливість мала широкі коефіцієнти варіації. Поліпшені знання про те, як стимулювати виділення жовчі за допомогою харчових інгредієнтів, будуть корисними для поліпшення кореляції in vitro – in vivo щодо тесту біодоступності гідрофобних препаратів. Це може покращити ефективність продуктів, що знижують рівень холестерину, станол і стерин, і, можливо, допоможе зрозуміти деякі захворювання холестеринової жовчнокам'яної хвороби.

Вступ

Основною гіпотезою тут було те, що при вживанні різні харчові інгредієнти по-різному впливатимуть на стимулювання спорожнення жовчного міхура. Для дослідження цього ми розробили два рандомізованих, сліпих для дослідників, перехресних досліджень на здорових суб'єктах, які використовують магнітно-резонансну томографію (МРТ) для вимірювання обсягів жовчного міхура серійно та неінвазивно. Дослідження 1 було дослідницьким дослідженням, що оцінювало вплив 10 різних харчових інгредієнтів на спорожнення жовчного міхура у восьми здорових суб’єктів. Всі вибрані інгредієнти були схвалені для використання в ЄС, поєднуючи технологію та інгредієнти харчових продуктів, і обирали їх на основі їх потенційної здатності стимулювати спорожнення жовчного міхура. Дослідження 2 було механістичним дослідженням, спрямованим на дослідження реакції дози CCK на найбільш ефективний інгредієнт із дослідження 1. Ці дослідження також дадуть уявлення про нормальний діапазон обсягу жовчного міхура натще і їх коефіцієнти варіації.

Предмети та методи

Вивчати дизайн

Обидва дослідження отримали схвалення Комітету з питань етики університетської медичної школи, і всі суб’єкти дали письмову згоду. Дослідження проводилось відповідно до принципів належної клінічної практики. Всі випробувані продукти, форми звітів про випадки та моніторинг досліджень були надані спонсором.

Критеріями включення були чоловіки чи жінки, віком 18–45 років, здорові, з індексом маси тіла (ІМТ) 20–30 кг/м 2. Критеріями виключення були вагітність, будь-яка історія серйозних гострих або хронічних захворювань, зловживання алкоголем та/або речовинами, наявність імплантатів або пристроїв, протипоказаних для МРТ (наприклад, кардіостимулятори, металеві імплантати), використання ліків, які може впливати на фізіологію шлунково-кишкового тракту та використання стерин/станолового маргарину та/або добавки клітковини за 30 днів до та/або під час дослідження. Випробовуваним було наказано поститись протягом ночі принаймні за 8 год до періоду дослідження. Кожного навчального дня вони заповнювали анкету, щоб підтвердити, що дотримуються обмежень на навчання та прийнятності.

Оператор, який обробляв дані, був засліплений кодом рандомізації слідчим, який розподілив пробне харчування та в сліпому режимі зберігав файли зображень із сканера МРТ. Код було порушено лише після завершення обробки даних та сліпого перегляду даних.

Зображення МРТ використовували для обчислення об’єму жовчного міхура на кожному зазначеному інтервалі часу, як описано нижче, а також відсоток (%) зміни об’єму жовчного міхура від базової лінії та площі під кривою (AUC) між t = −5 та t = 65 хв.

Первинною кінцевою точкою була максимальна% зміни обсягу жовчного міхура між t = −5 та t = 65 хв тестовим продуктом. Це було вибрано як основну кінцеву точку, оскільки вона враховує максимальну зміну об’єму жовчного міхура, що відбувається протягом усього досліджуваного періоду після їжі, а також нормалізує жовчний міхур кожного суб’єкта до початкової точки голодування на кожен день дослідження, полегшуючи проведення порівняння у цих різних способах дослідження.

Вторинними кінцевими точками були об'єм жовчного міхура для кожного окремого моменту часу за випробуваним продуктом,% жовчного міхура при зміні обсягу при t = 45 хв, AUC для обсягу жовчного міхура і час до максимальної зміни обсягу жовчного міхура.

Дослідження 1

Набрали вісім випробовуваних, і всі вони пройшли 10-напрямне дослідження. Це були п’ятеро чоловіків та три жінки, віком 26,5 ± 8 років з ІМТ 22,5 ± 0,6 кг/м 2 .

Випробовувані споживали один з 10 тестових продуктів під час кожного з 10 тестових відвідувань (один тиждень, один від одного) на основі графіку рандомізації, сформованого комп’ютером. Продукти включали емульсії, йогурт, каву, чай та напівжирене молоко, як зазначено в Додатковій таблиці 1. Під час кожного тестового візиту проводили МРТ черевної порожнини, що охоплює жовчний міхур, натощак натще перед споживанням харчового продукту (т = −5 хв), а після цього часом t = 5, 15, 25, 35, 45, 55 і 65 хв після прийому тестового продукту, загалом по вісім сканувань при кожному відвідуванні. Додатковий аналіз досліджував кореляцію максимального% зміни об’єму жовчного міхура між t = −5 та t = 65 хв з характеристиками жиру, білка та об’єму досліджуваних продуктів.

Дослідження 2

Набрано 22 суб'єкти. Один суб'єкт після двох випадків відмовився, і, отже, 21 суб'єкт завершив 4-стороннє дослідження. Це були 11 чоловіків та 10 жінок віком 27 ± 8 років з індексом маси тіла (ІМТ) 22,5 ± 0,6 кг/м 2. Четверо з цих 21 суб'єктів не змогли дати принаймні один зразок крові (наприклад, через заблоковану канюлю), тому для плазмового аналізу CCK було доступно n = 17 завершених суб'єктів.

Випробовувані споживали один із чотирьох тестових продуктів під час кожного з чотирьох тестових відвідувань (один тиждень один від одного) на основі графіку рандомізації, створеного комп’ютером. Продукти включали готові до вживання напої на основі молока за результатами дослідження 1. Вони являли собою 150 мл напоїв на молочній основі, які містили однакову кількість білка (9 г) і однакову кількість рослинного ефіру станолу (2,23 г) але збільшення кількості жиру (1,5 г, 3,5 г, 6,5 г, 10 г жиру відповідно).

Під час кожного тестового візиту досвідчена медична сестра вводила внутрішньовенну канюлю у вену передпліччя. МРТ черевної порожнини, що охоплює жовчний міхур, було отримано на голодуванні до початку споживання харчового продукту (t = −5 хв), а потім через t = 5, 15, 25, 35, 45, 55 та 65 хв після -інжецію досліджуваного продукту, загалом вісім сканувань при кожному відвідуванні. Після кожного МРТ-дослідження відбирали зразок крові з внутрішньовенної канюлі для аналізу CCK.

Додатковими вторинними кінцевими точками для цього дослідження були максимальний CCK у плазмі між t = 5 хв та t = 65 хв, CCK у плазмі при t = 45 хв та кореляція між максимальними рівнями CCK та максимальним% змін обсягу жовчного міхура між t = 5 хв та t = 65 хв.

Магнітно-резонансна томографія

МРТ проводили на 1,5-тонному сканері для всього тіла Philips Achieva (Philips Healthcare, Ейндховен, Нідерланди), використовуючи котушку передачі/прийому всього тіла. Кожен предмет знаходився в сканері лежачи на спині. Було проведено грубе скаутське сканування для визначення положення жовчного міхура та планування положення площин зображення для наступного сканування збору даних. Потім МРТ-зображення з корональним, одноразовим, турбо-спін-ехо-зображенням отримували із спектральним пренасиченням з придушенням інверсії для відновлення жиру. Ця послідовність зображень була сильно зважена Т2, так що рідина виглядає дуже яскравою, а решта оточуючих органів - досить темною. Вони складалися з 30 суміжних зрізів без зазору, час відлуння TE = 4,4 мс з інтервалом відлуння 4,4 мс, матриця збору 268 × 198 і кут перекидання 90 ° і отримана роздільна здатність у площині 1,5 × 1,5 мм 2 і товщина зрізу 6 мм (реконструйовано 0,78 × 0,78 × 6 мм 3). Вони були придбані за одну затримку дихання протягом 26 с. Графік сканування МРТ дозволяв чергувати два суб’єкти на ранок, таким чином збільшуючи пропускну здатність та зменшуючи вартість.

Збір плазми та аналіз CCK

Після прибуття внутрішньовенну канюлю BD Venflon Pro 18 (Becton Dickinson Infusion Therapy, Хельсінгборг, Швеція) помістили у вену передпліччя. 6,5 мл зразків крові відбирали натще і в кожен момент часу після сканування. Кров негайно переносили в охолоджені пробірки для збору крові, що містять 0,3 мл етилендіамін тетра-оцтової кислоти та 5000 одиниць апротиніну. Зразки негайно охолоджували в крижаній бані. Потім плазму легко відокремлювали центрифугуванням протягом 10 хв при 3000 г при 4 ° С. Відокремлену плазму збирали з використанням пластикової пастети і переносили в чисті пробірки для негайного зберігання при -80 ° C до тих пір, поки не проводили аналіз за допомогою радіоімунного аналізу з наявними у продажу наборами відповідно до інструкцій виробника (EURIA-CCK, Euro-Diagnostica, отримані від Immunodiagnostic Systems, Ids Ltd., Tyne and Wear, Великобританія), як описано раніше. 8

Аналіз даних, статистичні методи та потужність досліджень

Дані зображень від кожного суб'єкта та кожного часу згадувались на робочій станції та комерційному програмному забезпеченні (Analyze 6, Biomedical Imaging Resources, Clinic Mayo, Рочестер, штат Міннесота, США) використовувались для відстеження навколо жовчного міхура цікавої області для кожного фрагмент зображення за допомогою функції "Smart Edge". Ця функція зазвичай використовується, коли вона шукає області з високим градієнтом для регулювання шляху до області, що цікавить, тим самим допомагаючи оператору напівавтоматично. Потім об’єм жовчного міхура обчислювали шляхом підсумовування по всій області інтересів для даного предмета та часу. Вони були складені в таблиці та побудовані в Microsoft Excel для визначення часових курсів та обчислення AUC за допомогою трапецієподібного методу. % Зміни обсягу жовчного міхура розраховували як (1 - об’єм жовчного міхура в момент часу t/об’єм жовчного міхура на початковому рівні) × 100, виражений у% і з часом t, визначеним як час візуалізації постпрандіально (тобто, від 5 до 65 хв. ).

Репрезентативний приклад коронального, одноразового, турбо-спін-ехо-магнітно-резонансного зображення, зробленого через жовчний міхур натще (позначений закритими стрілками) здорового добровольця. У цій сильно зваженій за Т2 послідовності зображень рідина в жовчному міхурі виглядає дуже яскравою, а решта оточуючих органів виглядають досить темними, що сприяє обробці даних.

Дослідження 1

Ділянка% зміни обсягу жовчного міхура з часом для здорових добровольців після того, як вони спожили кожен з чотирьох напоїв на основі молока зі зростаючим вмістом жиру в дослідженні 2. Значення є середніми ± s.m, n = 21.

Дивлячись на інші результати, спостерігався значний вплив вмісту жиру на обсяги жовчного міхура (P Рисунки 4, P a Значуща різниця порівняно з 1,5 г жирного напою (P b Значуща різниця проти 1,5 г жирного напою (P Рисунок 5. Середній обсяг) жовчного міхура натще на кожного суб'єкта показав широку варіабельність між 12 мл і 52 мл з коефіцієнтами варіації повторного тестування від 3% до 42%. Загальне середнє значення середнього обсягу жовчного міхура натощак становило 26 ± 2 мл. була сильною кореляцією середнього розміру жовчного міхура з вагою випробовуваних (r = 0,68, P 3, 4, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29. В останні роки було показано, що МРТ вимірює серійне спорожнення жовчний міхур точно, неінвазивно і з високою просторовою роздільною здатністю. 30, 31, 32, 33, 34 У цих дослідженнях серійний МРТ показав себе добре, і це був ефективний, неінвазивний і точний спосіб контролю впливу різних харчових продуктів на спорожнення жовчного міхура.

Доведено, що головна гіпотеза дослідження 1 про те, що різні харчові інгредієнти будуть по-різному впливати на стимулювання спорожнення жовчного міхура, є правильною. Вибір інгредієнтів варіювався від загальноприйнятих продуктів (кава, чай та молоко) до таких активних речовин, як інгібітор куркуміну та картопляної протеази (на основі виробництва продуктів харчування).

Напівжирне молоко добре працювало, але на цьому етапі важко розрізнити, чи матиме його склад жиру та білка адитивний ефект при скороченні жовчного міхура. Внесок білка повинен бути предметом майбутніх досліджень.

Основна гіпотеза дослідження 2 про те, що найкращий виконавець дослідження 1 (в цьому випадку емульгований жир) матиме ефект реакції на дозу при максимальному зміні обсягу жовчного міхура на%, була правильною. Це добре корелювало з підвищеним рівнем CCK у плазмі, що відповідає добре встановленій ролі жиру у вивільненні CCK, що залежить від довжини ланцюга жирних кислот 38, 39 та ролі CCK у регулюванні спорожнення жовчного міхура. 40 Цікаво, що напої на основі молока з найменшою кількістю жиру (1,5 г) досягли вже помітного середнього максимального відсотка зміни обсягу жовчного міхура на 33% протягом досліджуваного часу. Всі наші страви були низькокалорійними (наприклад, 90 ккал для 20-мл емульсії з високим вмістом жиру). Значно більші зміни обсягу спостерігаються при більш калорійному харчуванні. Повідомлялося про 70% зміну обсягу жовчного міхура через 45 хв після змішаного твердо-рідкого прийому їжі 465 ккал 41 та 70% зміни обсягу жовчного міхура 70 хв після 675 ккал жирової емульсійної їжі 8 у здорових.

Через різний об’єм, смак/аромат, колір і текстуру зразків ми не могли виключити наявність у цих даних можливого поглинання головного компонента спорожнення жовчного міхура. Однією з думок для майбутніх досліджень було б виготовлення нових тестових зразків, наскільки можливо рівних за обсягом/текстурою/смаком/кольором. Кефалічні ефекти також можуть допомогти пояснити широкі коливання в часі до максимальних змін об’єму жовчного міхура, які варіювали не тільки між суб’єктами, але й між навчальними днями. Варто зазначити, що в деяких проведених експериментах час до максимальної зміни обсягу жовчного міхура становив 65 хв, що вказує на те, що зміна об'єму могла бути більшою пізніше, ніж досліджуваний період. Досліджуваний період часу є обмеженням цього дослідження, і було б бажано в наступних дослідженнях продовжити часове вікно моніторингу щонайменше до 120 хв, щоб повністю зафіксувати часовий хід спорожнення жовчного міхура. Внутрішньовенна інфузія CCK 48 може бути використана як стандарт спорожнення жовчного міхура для порівняння.

На закінчення, різні харчові інгредієнти здатні викликати різний ступінь спорожнення жовчного міхура. Серед різноманітних харчових інгредієнтів та активних речовин, що випробовувались тут, жир та напівжирне молоко викликали найбільш глибокі зміни обсягу. Жир показав найсильніший ефект, який корелював з рівнем CCK у плазмі крові. Поліпшені знання про те, як стимулювати виділення жовчі за допомогою харчових інгредієнтів, будуть корисними для поліпшення кореляції in vitro/in vivo щодо тесту біодоступності гідрофобних препаратів. Це може покращити ефективність продуктів, що знижують рівень холестерину, станол і стерин, і, можливо, допоможе зрозуміти деякі захворювання холестеринової жовчнокам'яної хвороби.

Подяки

Ми вдячні за підтримку Відділу біомедичних досліджень Ноттінгемських захворювань органів травлення та його команди дослідницьких медичних сестер з забору крові.