Гострий вплив глікемічного індексу їжі та глікемічного навантаження на реакції глюкози в крові та інсуліну у людини

Анотація

Об’єктивна

Їжа з контрастним глікемічним індексом, включена в їжу, здатна диференційовано модифікувати глікемію та інсулінемію. Однак мало відомо про те, чи залежить це від розміру їжі. Метою цього дослідження було: i) визначити, чи різницевий вплив на реакції глюкози та інсуліну в крові, спричинені контрастними продуктами ШКТ, однаковий, якщо він застосовується під час їжі різного розміру, та; ii) визначити взаємозв'язок між загальним глікемічним навантаженням їжі та спостережуваними реакціями на глюкозу та інсулін у сироватці крові.

Методи

Набрано 12 жінок із ожирінням (ІМТ 33,7 ± 2,4 кг/м 2). Випробовувані отримували 4 різні страви в довільному порядку. Два прийоми їжі мали низький глікемічний індекс (40–43%), а два - високий глікемічний індекс (86–91%). Обидва типи їжі отримували як два розміри їжі з енергозабезпеченням, що відповідає 23% та 49% від прогнозованої базальної швидкості метаболізму. Таким чином, вводили їжу з трьома різними глікемічними навантаженнями (95, 45–48 та 22 г). Зразки крові відбирали до і після кожного прийому їжі для визначення концентрації глюкози, вільних жирних кислот, інсуліну та глюкагону протягом 5-годинного періоду.

Результати

Спостерігалось майже у 2 рази більша площа збільшення глюкози та інсуліну в сироватці крові під кривою (AUC) протягом 2 год для їжі з високим та низьким глікемічним індексом таких же розмірів (p

Передумови

Ступінь постпрандіальної реакції на глюкозу в сироватці крові в основному зумовлена сукупним впливом кількості та глікемічного індексу (ГІ) вуглеводів, що містяться в порції їжі [1, 2]. Глікемічне навантаження (GL) відповідає продукту GI кожного продукту харчування та кількості вуглеводів у порції (g), розділеному на 100. Ця концепція нещодавно була підтверджена з використанням ізольованих вуглеводних продуктів [3, 4]. Було показано, що шляхом регулювання кількості вуглеводних продуктів для отримання однакових значень GL досягається однакова відповідь глюкози в крові [3]. Крім того, поетапне збільшення ГЛ спричиняє пропорційне збільшення глікемії [3, 4].

При споживанні змішаних страв, що містять вуглеводну їжу з контрастним глікемічним індексом, відомо, що різниця в реакції глюкози в крові після їжі зберігається [5]. Однак величина цієї різниці у відповіді на рівень глюкози в крові може залежати від обсягу їжі.

Згідно з результатами досліджень із використанням ізольованих вуглеводних продуктів із контрастними ГІ, очікується вища абсолютна різниця у відповіді на глюкозу в крові із збільшенням розміру їжі [6], і пропорційно ця різниця буде подібною при будь-якому розмірі їжі. Теоретично цю ситуацію можна передбачити, підрахувавши загальний вміст їжі. Таким чином, під час їжі з рівноправними продуктами з ГІ-вуглеводами абсолютна різниця у відповіді на рівень глюкози в крові зростатиме із збільшенням кількості вуглеводів.

Ми прагнули перевірити ці припущення в цьому дослідженні, оцінивши відповідь сироваткової глюкози та інші відповідні змінні крові після споживання їжі малого та великого розміру з контрастним ГІ. Також перевіряли взаємозв'язок між їжею GL та реакцією на глюкозу та інсулін у сироватці крові. Це дослідження показало, що прийоми їжі з двома контрастними ГІ однаково здатні диференційовано впливати на реакції на інсулін у сироватці крові, якщо їх вживати в їжу малого або великого розміру. Крім того, спостерігались прямі зв'язки між їжею GL та реакціями на глюкозу та інсулін у сироватці крові.

Методи

Предмети

Дванадцять жінок із ожирінням, але здоровими в іншому випадку (вік 33,2 ± 8,0 (середній і SD) років, вага 82,3 ± 10,6 кг, ІМТ 33,7 ± 2,4 кг/м 2) були набрані. Критеріями включення були відсутність клінічних ознак або симптомів хронічної хвороби, визначених фізикальним оглядом та лабораторними аналізами, відсутність дієти протягом попередніх 3 місяців, сидячий спосіб життя, не використання ліків, нормальний оральний тест на толерантність до глюкози для виключення діабету та непереносимості глюкози [ 7] та нормальний ліпідний профіль натще [8]. Усі випробувані дали письмову інформовану згоду на участь у дослідженні. Етична комісія Інституту харчування та харчових технологій (INTA) затвердила експериментальний протокол.

Експериментальний дизайн

Випробовуваних просили уникати будь-яких напружених фізичних вправ та підтримувати звичне споживання їжі протягом 48 годин до днів тестування. Чотири окремі випадки випробовувані приходили до INTA ввечері перед фактичним тестовим днем. Після прибуття вони їли стандартну вечерю, що містила 34 кДж/кг маси тіла, забезпечуючи 55% енергії у вигляді вуглеводів, 25% жиру та 20% білка. Після нічного голодування протягом 12 год, забір крові в/в. канюля була введена в антекубітальну вену. Зразки крові відбирали через -15, -10 та -5 хв (аналізували у вигляді пулу) перед експериментальним прийомом їжі, кожні 15 хв протягом першої години та кожні 30 хв після цього для завершення 5-годинного періоду після їжі. Всі тести проводили протягом 10 днів від передбачуваного початку менструацій.

Експериментальне харчування

Аналіз зразків крові

Зразки венозної крові для глюкози, інсуліну та FFA збирали у скляні пробірки і давали коагулювати на льоду протягом 10 хв; Потім сироватку відокремлювали при кімнатній температурі і відразу зберігали при -20 ° С до аналізу. Зразки глюкагону крові відбирали у Vacutainer-EDTA з додаванням Trasylol ® (50 мкл/мл крові), а потім отримували і зберігали плазму, як описано вище. Глюкозу в сироватці крові аналізували методом глюкозооксидази (Photometric Instrument 4010, Roche, Базель, Швейцарія). Сироватка FFA від тестового набору WAKO NEFA-C (Wako Chemicals, штат Вірджинія, США) на аналізаторі Hitachi-717 (Токіо, Японія). Інсулін у сироватці крові вимірювали за допомогою RIA (DSL, Webster, TX, USA). Глюкагон у плазмі крові визначався RIA (EURIA-Diagnostica, Мальме, Швеція).

Реакції глюкози та інсуліну в сироватці крові після їжі оцінювали за допомогою приросту (iAUC) та загальної площі під кривою (tAUC) через 2 год, 5 год та між 2–5 год. Реакції FFA на сироватку крові та глюкагон у плазмі крові після їжі оцінювали за допомогою tAUC через 2 год, 5 год та між 2–5 год. iAUC і tAUC були розраховані геометрично за допомогою трапецієподібного методу. Для перших площа нижче базових значень не враховувалась [12].

Статистичний аналіз

Результати виражаються у медіані та міжквартильному діапазоні, якщо не зазначено інше. Дані показали непараметричний розподіл і трактувались як такі. Аналіз Фрідмана був використаний для перевірки відмінностей між групами [13]. Для того, щоб визначити значимість, пост-хок тестування проводилось за допомогою двостороннього тесту Уілкоксона для парних порівнянь [13]. Також оцінювали взаємодію між типом вуглеводів та вмістом макроелементів. Ан альфа помилка 0,05 вважалася статистично значущою. Дані оброблялися компанією Analyze-It Software, Ltd. (Лідс, Великобританія).

Результати

Усі випробувані виконали експериментальний протокол; страви повністю їли у всіх випадках. Скарг та порушень травлення не спостерігалось. Вага тіла була стабільною протягом усього дослідження (-0,4 ± 1,4%, середнє значення ± SD, p = NS).

Глюкоза в сироватці крові

Профіль глюкози в сироватці після їжі демонстрував подібний характер для всіх прийомів їжі, пік до 1 години і повернення до значень, близьких до голодування, приблизно через 3 години (рис. 1). Глікемічний індекс їжі модифікував рівень глюкози в сироватці iAUC і tAUC лише при великих прийомах їжі, тоді як ніякого ефекту не спостерігалося після вживання дрібних прийомів їжі. Однак при порівнянні медіан в обох випадках спостерігалась пропорційно подібна різниця, особливо при оцінці iAUC сироваткової глюкози. Різниця в рівні IAUC глюкози в сироватці крові спостерігалась у всі часові періоди (0–2 год, 0–5 год, 2–5 год), тоді як для сироваткової глюкози tAUC різниця спостерігалась у ранній постпрандіальний період (0– 2 год) лише.

Що стосується взаємозв'язку між оціненим GL та спостережуваним вмістом глюкози в крові IAUC, пряма зв'язок спостерігалася протягом 2 год (r = 0,58, p Рисунок 2

Взаємозв'язок між глікемічним навантаженням та реакцією на сироваткову глюкозу та інсулін протягом 2 та 5 годин. Значення середні та 25-го та 75-го процентилів. (∘) низькоглікемічний індекс/низький розмір їжі; (∙) високий глікемічний індекс/низький розмір їжі; (□) низький глікемічний індекс/велика кількість їжі; (■) високий глікемічний індекс/велика кількість їжі.

Сироваткові вільно-жирні кислоти

Від голодування до 2 год пригнічення FFA після їжі не залежало як від розміру їжі, так і від GI вуглеводів (рис. 1). Відповідно, не було виявлено відмінностей у вмісті TAUC FFA у сироватці крові протягом 2 год між прийомами їжі (p = 0,82, таблиця 2). Однак, від голодування до 5 год, відповідь FFA на сироватку крові відрізнялася залежно від розміру споживаної їжі; відповідь була нижчою після великих прийомів їжі порівняно з дрібними прийомами їжі (p Таблиця 2 Інкрементальна та/або загальна площа під кривою для сироваткової глюкози, вільних жирних кислот, інсуліну та глюкагону в плазмі після експериментального прийому їжі.

Сироватковий інсулін

Після прийому їжі сироватковий профіль інсуліну мав подібну форму з піком до 1 години, незалежно від ШКТ або розміру їжі, і повертався до рівня майже натощак приблизно через 3 та 5 годин для малого та великого прийому їжі відповідно (Малюнок 3). ШКТ впливав на інтегровані (iAUC та tAUC) постпрандіальні реакції на інсулін у сироватці крові протягом 2 та 5 годин в обох розмірах їжі (p ≤ 0,016, таблиця 2). Різниця у сироватковій відповіді на інсулін для великого прийому їжі спостерігалась протягом усіх періодів часу (0–2 год, 0–5 год, 2–5 год), незалежно від методу аналізу реакції після їжі. З іншого боку, при невеликому прийомі їжі диференціальний ефект ШКТ протягом 5 годин був врахований у ранній постпрандіальний період (0–2 год) при спостереженні як сироваткового інсуліну iAUC, так і tAUC. Як спостерігали для відповіді на рівень глюкози в сироватці крові, тісний взаємозв’язок між GL та інсуліном iAUC у сироватці крові виявляли протягом 2 годин (r = 0,60, p Рисунок 3

Плазмовий глюкагон

Концентрації глюкагону в плазмі були відносно постійними протягом усього періоду після їжі (рисунок 3). Крім того, розмір їжі та тип вуглеводів не впливали на tAUC глюкагону в плазмі протягом 2 годин (p = 0,11) та 5 годин (p = 0,10) (Таблиця 2).

Обговорення

При споживанні змішаних страв буде присутня інша їжа та макроелементи. У цьому дослідженні результати були подібні до результатів досліджень із використанням ізольованих вуглеводів [6] і вказують на те, що інші макроелементи мали незначний вплив на диференціальну реакцію глюкози та інсуліну у сироватці крові. Насправді в інших місцях повідомлялося, що кількість та тип вуглеводів становлять близько 90% загальної мінливості реакції глюкози в крові, тоді як білки та жири у змішаних стравах навряд чи сприяють різниці у відповідях глюкози та інсуліну [1, 2].

Щодо інших метаболічних реакцій крові, це дослідження та інші [14–17] продемонстрували, що змішані страви, що містять контрастну їжу з ШКТ, не впливають або лише незначно впливають на відповідь FFA у крові. Лише у пізньому періоді після прийому їжі (4–5 год) придушення FFA у сироватці крові було вищим для великого та малого прийому їжі. Це очікувана знахідка як функція вищої концентрації інсуліну в сироватці крові, що спостерігається протягом раннього періоду після їжі. Що стосується ефекту GI, результат був дещо несподіваним, оскільки було виявлено підвищену концентрацію FFA у сироватці крові для їжі з високим GI. Біологічна значимість цих результатів вимагає подальших досліджень, оскільки це може бути важливим для розуміння порушень резистентності до інсуліну, регулювання споживання їжі та ліпідного обміну. Що стосується рівня глюкагону в периферичній плазмі, як було виявлено в інших дослідженнях, не спостерігалося впливу на шлунково-кишковий тракт та розмір їжі [14].

Аспектом цього дослідження, який слід прокоментувати, є метод (для якого існує багато варіантів [18]), обраний для аналізу інтегрованої реакції після їжі. Для оцінки харчового глікемічного індексу у здорових суб'єктів продовольча та сільськогосподарська організація [19] рекомендує використовувати додаткову AUC, яку підтвердив Wolever [18] після порівняння кількох методів аналізу. Ця рекомендація була зроблена на підставі того факту, що результат (тобто ШКТ) не залежав від характеристик суб'єктів (наприклад, діабетик, здоровий тощо). З іншого боку, коли різні методи застосовувались для оцінки зміни реакції на глюкозу в крові до та після 9-місячної програми фізичних вправ у осіб із надмірною вагою, Поттейгер та ін. [20] не виявили відмінностей між приростом, позитивним приростом або загальним значенням AUC на рівень глюкози в крові. Усі методи були однаково ефективними у вимірі впливу втручання на глікемію. У цьому дослідженні було отримано практично ідентичний висновок із використанням приростової та загальної AUC як для сироваткової глюкози, так і для інсуліну. Критична оцінка цього питання заслуговує на подальші дослідження.

На закінчення, це дослідження показало, що ГІ сам по собі не може передбачити глікемічний вплив, коли вживається різна кількість вуглеводів. Крім того, підтримується використання GL для диференціації гострого впливу на глюкозу в крові та реакції на інсулін, викликані змішаними прийомами їжі. Це актуально для епідеміологічних досліджень, що вивчають роль вуглеводів у неінфекційних хронічних захворюваннях.

Список літератури

Wolever T, Bolognesi C: Прогнозування реакцій глюкози та інсуліну у нормальних суб'єктів після споживання змішаних страв з різними показниками енергії, білка, жиру, вуглеводів та глікемічного індексу. J Nutr. 1996, 126: 2807-2812.

Sheard N, Clarke N, Brand-Miller J, Franz M, Pi-Sunyer F, Mayer-Davis E, Kulkarni K, Geil P: Дієтичні вуглеводи (кількість і тип) у профілактиці та лікуванні діабету: заява американця Асоціація діабету. Догляд за діабетом. 2004, 27: 2266-2271.

Brand-Miller J, Thomas M, Swan V, Ahmad Z, Petocz P, Colagiuri S: Фізіологічне підтвердження концепції глікемічного навантаження у худих молодих людей. J Nutr. 2003, 133: 2728-2732.

Венн Б, Уоллес А, Монро Дж, Перрі Т, Браун Р, Фрамптон С, Зелений Т: Глікемічне навантаження, оцінене за глікемічним індексом, не сильно відрізняється від вимірюваного за допомогою стандартної кривої у здорових добровольців. J Nutr. 2006, 136: 1377-1381.

Chew I, Brand J, Thorburn A, Truswell A: Застосування глікемічного індексу до змішаних страв. Am J Clin Nutr. 1988, 47 (1): 53-6.

Wolever T, Bolognesi C: Джерело та кількість вуглеводів впливають на постпрандіальну глюкозу та інсулін у нормальних суб'єктів. J Nutr. 1996, 126: 2798-2806.

Звіт експертної комісії з діагностики та класифікації цукрового діабету. Догляд за діабетом. 2003, 26 (додаток 1): S5-S20.

Короткий зміст 2-го звіту Експертної групи Національної освітньої програми з холестерину (NCEP) з виявлення, оцінки та лікування високого рівня холестерину в крові у дорослих (Група лікування дорослих II). ДЖАМА. 1993, 269: 3015-3023. 10.1001/jama.269.23.3015.

Звіт про спільну консультацію експертів ФАО/ВООЗ/УООН. Потреби людини в енергії. Технічний звіт про харчові продукти та харчування Серія № 1. Рим: FAO/WHO/UNU. 2001 рік

Schmidt-Hebbel H, Pennacchiotti I, Masson L, Mella MA: Tabla de kompozición de los alimentos Chilenos. За редакцією: Facultad de Química y Farmacia. 1992, Університет Чилі., 8а

Фостер-Пауелл К., Холт С., Бренд-Міллер Дж. Міжнародна таблиця значень глікемічного індексу та глікемічного навантаження: 2002 р. Am J Clin Nutr. 2002, 76: 5-56.

Wolever T, Jenkins D: Використання глікемічного індексу для прогнозування реакції глюкози в крові на змішані прийоми їжі. Am J Clin Nutr. 1986, 43: 167-172.

Шескін Д: Двосторонній дисперсійний аналіз Фрідмана за рангами. Довідник з параметричних та непараметричних статистичних процедур. Під редакцією: Шескін Д. 2004, Boca Raton: Chapman & Hall/CRC Press, 845-865. 3

Людвіг Д, Майзуб Дж, Аль-Захрані А, Даллал Г, Бланко І, Робертс С: Їжа з високим глікемічним індексом, переїдання та ожиріння. Педіатрія. 1999, 103: 26-31. 10.1542/ст.103.3.e26.

Brynes A, Edwards M, Ghatei M, Dornhorst A, Morgan L, Bloom S, Frost G: рандомізоване перехресне дослідження з чотирма втручаннями, що вивчає вплив вуглеводів на денні профілі інсуліну, глюкози, неестерифікованих жирних кислот та триацилгліцеринів в середині -вікові чоловіки. Br J Nutr. 2003, 89: 207-218. 10.1079/BJN2002769.

Harbis A, Perdreau S, Vincent-Baudry S, Charbonnier M, Bernard MC, Raccah D, Senft M, Lorec AM, Defoort C, Portugal H, Vinoy S, Lang V, Lairon D: Глікемічні та інсулінемічні реакції на їжу модулюють печінкову та постпрандіальну печінку. кишкове накопичення ліпопротеїнів у людей із ожирінням, резистентних до інсуліну. Am J Clin Nutr. 2004, 80: 896-902.

Korach-André M, Roth H, Barnoud MP, Peronnet F, Leverve X: Поява глюкози в периферичній циркуляції та виведення глюкози в печінці у чоловіків після великої їжі крохмалю 13C. Am J Clin Nutr. 2004, 80: 881-886.

Wolever T: Вплив графіку забору крові та методу розрахунку площі під кривою на достовірність та точність значень глікемічного індексу. Br J Nutr. 2004, 91: 295-300. 10.1079/BJN20031054.

Звіт експертної консультації ФАО/ВООЗ з питань вуглеводів у харчуванні людей. Продовольча та сільськогосподарська організація Рим Італія Рим: ФАО. 14–18 квітня 1997 р.

Potteiger J, Jacobsen D, Donnelly J: Порівняння методів аналізу ділянок глюкози та інсуліну під кривою після дев'яти місяців фізичних вправ у дорослих із надмірною вагою. Int J Ожиріння. 2002, 26: 87-89. 10.1038/sj.ijo.0801839.

Подяки

Ця робота була підтримана грантом Національної комісії з питань науки і техніки, Чилі (Фондецит № 1010559). Ми дуже вдячні за допомогу Сарі Вольф, бакалавру наук, та доктору наук Гейл Голдберг за переклад англійською мовою. Волонтери особливо визнані за їхній внесок.

Інформація про автора

Приналежності

Лабораторія енергетичного метаболізму та стабільних ізотопів, Інститут харчування та харчових технологій (INTA), Університет Чилі, Чилі

Хосе Галгані, Кароліна Агірре та Ерік Діас

Ви також можете шукати цього автора в PubMed Google Scholar

Відповідний автор

Додаткова інформація

Конкуруючі інтереси

Автор (и) заявляють, що у них немає конкуруючих інтересів.

Внески авторів

JG задумав дослідження, взяв участь у його розробці та координації та допоміг скласти рукопис. CA провів дослідження і допоміг скласти рукопис. Е. Д. задумав дослідження, взяв участь у його розробці та допоміг скласти рукопис. Усі автори прочитали та схвалили остаточний рукопис.

Оригінальні подані авторами файли для зображень

Нижче наведено посилання на оригінальні подані авторами файли зображень.