Залежне від дієти кислотне навантаження та діабет 2 типу: об’єднані результати трьох перспективних когортних досліджень

Анотація

Цілі/гіпотеза

Дослідження вказують на можливий зв’язок між низькосортним метаболічним ацидозом та діабетом 2 типу. Західна дієта збільшує щоденне навантаження кислотою, але зв'язок між залежним від дієти навантаженням кислотою та діабетом 2 типу досі незрозуміла. Це дослідження мало на меті оцінити, чи пов'язане з дієтою кислотне навантаження пов'язане з ризиком діабету 2 типу.

Методи

Ми дослідили зв'язок між енергетичним рівнем чистого вироблення ендогенної кислоти (NEAP), потенційним навантаженням на ниркову кислоту (PRAL) та співвідношенням білка до калію тваринного походження (A: P) у випадку інфікуючого діабету 2 типу у 67 433 жінок із дослідження охорони здоров'я медсестер., 84 310 жінок із дослідження здоров’я медсестер II та 35 743 чоловіків із подальшого дослідження медичних працівників, які на початку не мали діабету 2 типу, серцево-судинних захворювань та раку. HR для конкретного дослідження оцінювали за допомогою моделей пропорційної небезпеки Кокса з варіаціями часу, що змінюються, та об’єднували за допомогою мета-аналізу випадкових ефектів.

Результати

Ми задокументували 15 305 випадків діабету 2 типу протягом 4 025 131 людини-років спостереження. Після корекції факторів ризику діабету, дієтичний NEAP, PRAL та A: P позитивно асоціювались з діабетом 2 типу (загальний показник ЧСС [95% ДІ] для найвищого (Q5) проти найнижчого квінтилю (Q1): 1,29 [1,22, 1,37], стор тенденція

Вступ

Діабет 2 типу є важливою причиною смертності та захворюваності у всьому світі, і його зростаюча поширеність зумовлена епідемією ожиріння та старінням населення [1]. Західна дієта, що характеризується високим споживанням продуктів, що містять продукти тваринного походження та напоїв, що містять цукор, і низьким споживанням фруктів, овочів та цільного зерна, пов’язана з підвищеним ризиком діабету 2 типу [2]. Цю асоціацію можна частково пояснити низьким споживанням цільних зерен та низькою якістю харчових жирів, що було пов'язано з гомеостазом глюкози як в експериментальних [3, 4], так і в спостережних дослідженнях [1, 2]. Однак потенційні механізми інших компонентів західного режиму харчування, такі як продукти, багаті білком тваринного походження, ще не з’ясовані до кінця.

Існує гіпотеза, що дієта західного типу може спричинити низькосортний метаболічний ацидоз, що може призвести до метаболічних порушень [5, 6]. Сірковмісні амінокислоти (наприклад, метіонін та цистеїн) містяться у тваринних білках, зокрема в м’ясі та рибі, і є важливими детермінантами навантаження кислоти харчовими продуктами через утворення сульфатів після їх окислення [5]. Дійсно, кілька досліджень показали, що позитивна зв'язок між споживанням білка та діабетом 2 типу в основному обумовлюється споживанням тваринного білка [7, 8].

Методи

Навчання населення

Дані використовувались у трьох проспективних когортних дослідженнях медичних працівників у США: Дослідження медичних сестер (NHS), Дослідження медичних сестер II (NHS2) та Дослідження медичних працівників (HPFS).

NHS була створена в 1976 році та включала 121 700 зареєстрованих медсестер у віці 30–55 років, які проживають у 11 найбільш густонаселених штатах США (Каліфорнія, Коннектикут, Флорида, Меріленд, Массачусетс, Мічиган, Нью-Джерсі, Нью-Йорк, Огайо, Пенсільванія та Техас ). NHS2 був створений у 1989 році та включав молодше населення медсестер. Населення NHS2 включало 116 430 жінок у віці від 25 до 42 років. HPFS розпочався в 1986 році та включав 51 529 чоловіків медичних професій у віці 40–75 років (29 683 стоматологів, 4185 фармацевтів, 3745 оптиків, 2220 лікарів-остеопатів, 1600 ортопедів та 10 099 ветеринарних лікарів).

На початковому етапі та кожні 2 роки учасники NHS, NHS2 та HPFS заповнювали анкети щодо захворювань та тем, пов’язаних зі здоров’ям, таких як куріння, фізична активність та вживання ліків. Крім того, анкети щодо частоти їжі (FFQ) для оцінки споживання їжі вводили з інтервалом у 4 роки. Частота подальшого спостереження становила більше 90% у всіх когортах.

Для цього аналізу ми виключили учасників з попереднім діагнозом на початку серцево-судинних захворювань (включаючи ішемічну хворобу серця та інсульт), рак, діабет 1 або 2 типу або анамнез гестаційного діабету (лише в когортах NHS). Крім того, ми виключили учасників із неправдоподібним щоденним споживанням загальної енергії (14 644 кДж для жінок та 17 573 кДж для чоловіків) та учасників з відсутніми даними FFQ. Остаточна сукупність аналізів складалася з 67 433 жінок у NHS, 84 310 жінок у NHS2 та 35 743 чоловіків у HPFS.

Протоколи дослідження були затверджені інституційною комісією з огляду Бригама та Жіночої лікарні та Гарвардської школи охорони здоров'я Т. Х. Чан, і всі учасники надали інформовану згоду.

Дієтична оцінка та дієтичне кислотне навантаження

Звичне споживання дієти протягом попереднього року оцінювали за допомогою підтверджених FFQ, детально описаних раніше [21, 22]. Дієтичні дані збирали у 1984 р. Для NHS, 1986 р. Для HPFS та 1991 р. Для NHS2 та оновлювались кожні 4 роки з подібними FFQ.

Для кожного продукту харчування учасників запитували, як часто в середньому вони споживають порцію цієї їжі. Частоту продукту харчування реєстрували як кількість разів на день, тиждень або місяць.

Для розрахунку споживання поживних речовин частоту споживання кожного продукту харчування множили на вміст поживних речовин в одній порції, а потім підсумовували по всіх продуктах харчування. Поживні значення харчових продуктів були отримані від Міністерства сільського господарства США [23].

Ми розрахували дієтичне кислотне навантаження, використовуючи три раніше визначені алгоритми: чисте вироблення ендогенної кислоти (NEAP) [24], потенційне навантаження кислотою нирок (PRAL) [25] та співвідношення тваринного білка до калію (A: P) [26]:

Алгоритм NEAP, проведений Frassetto та співавт. [24], оцінює дієтичне кислотне навантаження від кислотного попередника (харчового білка) та індексу базових попередників органічних аніонів (калію) і раніше перевірявся у здорових чоловіків та жінок у віці 17–73 років [ 24]. NEAP включає лише білок і калій як поживні речовини, що змінюють рН, з раціону, тоді як алгоритм PRAL Ремера та Манца [25] оцінює навантаження кислоти харчовими продуктами з урахуванням середньої швидкості всмоктування в кишечнику введеного білка та додаткових мінеральних речовин і підтверджено щодо рН сечі у здорових дорослі [25]. Оскільки вважається, що білок тваринного походження є головною детермінантою навантаження кислотою харчовими продуктами [27], а NEAP та PRAL не роблять різниці між білком тваринного та рослинного походження, ми також оцінили відношення тваринного білка до калію, як описано раніше [26] ].

Щоб врахувати помилку вимірювання та усунути сторонні зміни, що виникають із загального споживання енергії, всі поживні речовини (включаючи ті, що належать до NEAP, PRAL та A: P) були скориговані на загальне споживання енергії за допомогою залишкового методу [28].

FFQ були підтверджені на основі даних про дієту 173 учасників NHS у 1980 році та 127 учасників HPFS у 1986 році [21, 22]. Коефіцієнти кореляції, скориговані з урахуванням енергії та коливань у межах людини, варіювали від 0,52 (NHS) до 0,44 (HPFS) для загального білка, від 0,53 (NHS) до 0,73 (HPFS) для калію, від 0,51 (NHS) до 0,54 (HPFS) для кальцію, від 0,53 (NHS) до 0,57 (HPFS) для фосфору та 0,72 для магнію у порівнянні з 1-тижневими показниками харчових продуктів [21, 22].

Оцінка діабету 2 типу

Кожні 2 роки учасників усіх трьох когорт запитували, чи є у лікаря діагноз діабету. Учасникам, які повідомили діагноз діабету лікарем, було надіслано додаткову анкету для отримання інформації про симптоми, діагностичні тести та вживання наркотиків від діабету.

Спочатку учасники були визначені такими, що страждають на діабет 2 типу, якщо вони відчували один або кілька симптомів полідипсії, поліурії, втрати ваги та голоду та відповідали принаймні одному з наступних критеріїв [29]: підвищений рівень глюкози в крові (рівень голодування ≥7,8 ммоль/л, випадкові рівні крові ≥11,1 ммоль/л та/або 2 год рівні глюкози в крові ≥11,1 ммоль/л під час ОГТТ); підвищений рівень глюкози в крові двічі при відсутності симптомів; або лікування ліками, що знижують рівень глюкози.

У червні 1998 р. Діагностичні критерії діабету 2 типу були змінені, а рівень глюкози в крові натще становив 7 ммоль/л, а не 7,8 ммоль/л, як поріг для діагностики [30]. Анкети для діагностики діабету 2 типу були попередньо перевірені в під вибірках когорт [31, 32]. Ці перевірочні дослідження показали, що 98% та 97% випадків діабету 2 типу, про які самостійно повідомляли, були підтверджені медичними картами відповідно до NHS [32] та HPFS [31, 32].

Коваріати

Оновлена інформація про антропометричні та фактори способу життя для діабету 2 типу, включаючи масу тіла (зріст був встановлений на початковому рівні), куріння сигарет, фізичну активність, сімейний анамнез діабету та камені в нирках була зібрана у дворічних анкетах. Серед учасників NHS та NHS2 статус менопаузи та вживання гормонів у постменопаузі визначали за допомогою анкет; використання оральних контрацептивів було встановлено лише за допомогою анкети в NHS2. Апроксимацію середнього/енергійного рівня фізичної активності визначали множенням метаболічних еквівалентних завдань (MET), виміряних у годинах на тиждень кожної діяльності, на кількість годин, витрачених на активність, та взяття суми цих значень (шість METs або більше було визначається як помірна/енергійна активність).

На основі FFQ був отриманий показник прихильності Альтернативного індексу здорового харчування (AHEI), показника дотримання здорової харчової поведінки, як детально описано в інших роботах [33], а також показників глікемічного навантаження. Коротко, AHEI включав споживання таких продуктів харчування та поживних речовин: овочів, фруктів, цільних зерен, підсолоджених цукром напоїв та фруктових соків, горіхів та бобових, червоного та обробленого м'яса, переклад жирний, довголанцюговий n-3 жири, поліненасичені жири та натрій. Прийом алкоголю був виключений з AHEI і розглядався як індивідуальний коваріант. Кожен компонент оцінювався за шкалою 0–10, а загальний бал коливався від 0–100, причому більш високий бал представляв здорову дієту. Аналіз основних компонентів був використаний для одержаних апостериорних оцінок типу західного харчування, як це було докладно описано раніше [34]. Загальне глікемічне навантаження розраховувалось, беручи суму наступного продукту: вуглеводи на продукт харчування × глікемічний індекс продукту × середні порції продукту на день [35].

Статистичний аналіз

Для оцінки довготривалого впливу харчового навантаження кислотою та зменшення коливань у людини, ми розрахували кумулятивне середнє навантаження кислоти харчовими продуктами від вихідного рівня до діагнозу діабету 2 типу, смерті або закінчення спостереження, залежно від того, що настало раніше. Дані про відсутність дієти при подальших візитах були замінені сукупним середнім значенням попередніх дієтичних оцінок.

Характеристики учасників за дієтичним кислотним навантаженням були стандартизовані відповідно до вікового розподілу досліджуваної сукупності.

Ми використовували багатовимірні моделі пропорційної небезпеки Кокса з залежними від часу коваріатами, щоб оцінити взаємозв'язок між квінтилями NEAP, PRAL та A: P та діабетом 2 типу. Лінійні тенденції по квінтилях досліджували, використовуючи середні значення кожного квінтилю харчового кислотного навантаження як постійну змінну в аналізі.

Щоб врахувати різницю у віковому розподілі, залежні від часу регресійні аналізи Кокса були стратифіковані за віком у місяцях (тобто модель, скоригована за віком, що допускає різні базові функції небезпеки для різних вікових груп).

Результати були додатково скориговані на загальне споживання енергії (квінтилі), ІМТ (постійно), сімейний анамнез діабету 2 типу (так/ні), менопаузальний статус (пременопауза, постменопауза без використання гормонів, постменопауза з попереднім вживанням гормонів, постменопауза з поточним використанням гормонів ), артеріальна гіпертензія та гіперхолестеринемія (так/ні), статус куріння (ніколи не курить, колишній курець, поточний курець [1–14 сигарет, 15–24 сигарети та ≥ 25 сигарет/день]), споживання алкоголю (0, 0,1– 4,9, 5,0–14,9, 15,0–19,9, 20,0–29,9 та ≥30 г/день) та помірні/енергійні фізичні навантаження (0,01–1,0, 1,0–3,5, 3,5–6,0 та ≥6,0 год/тиждень) (багатовимірна модель 1). Крім того, ми скоригували аналізи для інших дієтичних впливів, пов’язаних з діабетом 2 типу [1, 2], таких як глікемічне навантаження (квінтилі), AHEI (квінтилі) та західний режим харчування (квінтилі) (багатоваріантна модель 2).

Аналізи чутливості проводили шляхом стратифікації відповідно до стану ІМТ (2, 25–29 кг/м 2 та ≥30 кг/м 2), віку (

Результати

Характеристика досліджуваної сукупності

Середній (SD) дієтичний NEAP, PRAL та A: P становив відповідно 43,8 (8,7) мекв/день, -3,1 (10,6) мекв/день та 18,4 (4,1) для NHS, 49,9 (10,5) мекв/день, 6,4 (12,2) мекв/день та 20,3 (5,1) для NHS2 та 47,7 (10,5) мекв/день, 5,7 (13,2) мекв/день та 19,5 (5,1) для HPFS.

Учасники з високим вмістом дієтичного NEAP споживали більше червоного м'яса та риби, рідше вживали фрукти, цільні зерна та напої, що містять цукор. Крім того, учасники з високим дієтичним NEAP, швидше за все, споживали менше алкоголю і мали загальний нижчий бал AHEI та вищий показник дієтичного режиму в західних країнах (Таблиця 1).

Протягом 1 709 638 людських років спостереження в НСЗ було встановлено 7655 нових випадків діабету 2 типу; протягом 1513 932 особи-років спостереження в NHS2 було виявлено 4109 випадків, а протягом 801 561 особи-років спостереження - 3541 випадок у HPFS.

Харчове кислотне навантаження та діабет 2 типу

Зв'язок між показниками харчового навантаження кислотою та діабетом 2 типу наведено в таблиці 2. У когортах NHS та HPFS дієтичний NEAP асоціювався з підвищеним ризиком діабету 2 типу після корекції факторів ризику діабету (HR [95% ДІ] для найвищого та найнижчого квінтилу NEAP становив 1,28 [1,18, 1,38], стор тенденція Таблиця 2 Асоціація цукрового діабету 2 типу з NEAP, PRAL та A: P

Результати не відрізнялися в аналізі чутливості з використанням 4-річного відставання від впливу харчових кислотних навантажень (ЧСС [95% ДІ] для найвищого та найнижчого квантилю NEAP становила 1,30 [1,18, 1,41], стор тенденція

Обговорення

У трьох потенційних когортах чоловіків та жінок у США ми виявили, що навантаження кислотою, пов’язаною з їжею, пов’язане з підвищеним ризиком діабету 2 типу. Крім того, відмінності в ІМТ та інших дієтичних факторах ризику для діабету 2 типу, такі як глікемічне навантаження, індекс AHEI та визначена апріорі західна схема харчування, не повністю пояснили спостережувані асоціації.

Порівняння з іншими дослідженнями

Потенційні механізми

Харчове навантаження кислотою визначали за валідованими показниками на основі споживання білка та калію. Раніше ми показали, що тваринний білок, але не рослинний білок, асоціюється із збільшенням діабету 2 типу [8]. Під час цього аналізу ми виявили, що зв'язок між дієтичним NEAP та діабетом 2 типу пояснюється певною мірою споживанням тваринного білка. Сірковмісні амінокислоти, такі як метіонін та цистеїн, містяться у тваринному білку і є основними детермінантами кислотного навантаження, оскільки сульфат утворюється після їх окислення [37]. Деякі дослідження білків тваринного походження щодо діабету 2 типу показали суперечливі результати [38]. Тим не менше споживання червоного м'яса, основного джерела сірковмісних амінокислот, постійно асоціюється з підвищеним ризиком інсулінорезистентності, метаболічного синдрому та діабету 2 типу [39].

Основними джерелами їжі калію є фрукти та овочі, які також забезпечують інші основні катіони (наприклад, магній) [23]. Попередній огляд показав, що споживання зелених листових овочів було пов'язано зі зниженим ризиком розвитку діабету 2 типу, але були виявлені суперечливі результати щодо споживання інших овочів та фруктів [40]. Калій бере участь у кислотно-лужному балансі, сприяючи електронейтральності шляхом обміну між клітинними мембранами іонів водню [41, 42]. Як результат, продукти, багаті калієм, виявляються більш лужними, ніж продукти харчування на основі тварин [43].

Гіпотеза про те, що низькоякісний метаболічний ацидоз може зіграти свою роль в етіології діабету 2 типу, пропонується іншими. Деякі експериментальні дослідження показали, що зниження позаклітинного рН знижує реакцію бета-клітин [44], зменшує секрецію інсуліну [44] та збільшує вироблення кортизолу [45], що, в свою чергу, може вплинути на розвиток діабету 2 типу [46]. Крім того, кілька досліджень підтвердили, що маркери низькосортного метаболічного ацидозу, такі як нижчий рівень бікарбонату плазми [6, 15, 16], більший аніонний розрив [15], нижчий рівень сечі [47] та високий рівень лактату в плазмі [48 ], пов’язані з інсулінорезистентністю, припускаючи, що метаболічний ацидоз низького ступеня може бути залучений до етіології діабету 2 типу.

Методологічні міркування

Наслідки для громадського здоров’я

Нещодавно було продемонстровано на здорових людях, що рН як капіляра, так і сечі можуть бути змінені за допомогою дієти з високим або низьким вмістом білка в поєднанні з високим або низьким споживанням фруктів та овочів [43]. Тому наші висновки можуть мати значущі наслідки для громадського здоров’я на майбутнє. Якщо майбутні дослідження підтвердять, що поліпшення кислотно-лужного балансу, спричинене їжею, супроводжується покращенням чутливості до інсуліну, це може сприяти розробці дієтичних рекомендацій, таких як більш конкретні рекомендації щодо співвідношення калію до білка в дієтах.