Використання 3–6 відмінностей у незамінних жирних кислотах, а не співвідношення 3/6, дає корисні оцінки харчового балансу

Анотація

Передумови

Вітаміноподібні омега-3 та омега-6 незамінні жирні кислоти перетворюються в організмі у велике сімейство гормонів, які діють на селективні рецептори, що виникають майже в кожній клітині та тканині. Відносний дефіцит омега-3 дозволяє надмірним діям гормонів омега-6 перерости в розлади здоров’я. Людям потрібна проста, чітка інформація про баланс незамінних жирних кислот у їжі, щоб уникнути накопичення ненавмисного дисбалансу в тканинах омега-3 та омега-6 жирних кислот.

Результати

Ми розробили показник харчової оцінки Omega 3–6 Balance, який в одному значенні узагальнює баланс одинадцяти незамінних жирних кислот омега-3 та омега-6 у їжі. Це значення дозволяє кількісно оцінити вплив кожного продукту харчування на пропорції омега-3 та омега-6, які накопичуватимуться у високонасичених жирних кислотах із вмістом 20 та 22 вуглеців крові, що є важливим біомаркером для оцінки ризику для здоров'я.

Висновки

Вплив окремого продукту харчування на корисний біомаркер для оцінки ризику для здоров'я легко видно з простого, чіткого значення балансу між одинадцятьма незамінними жирними кислотами поживними речовинами. Їжа з більш позитивним балансом Омега 3–6 Харчові показники збільшать відсоток омега-3 у біомаркері, тоді як ті, що мають більш негативні показники, збільшать відсоток омега-6 у біомаркері.

Передумови

Через вісімнадцять років після первинного відкриття, що незамінні жирні кислоти омега-3 та омега-6 утворюють велике сімейство гормонів, Нобелівська премія з фізіології та медицини 1982 року визнала важливість цих гормонів. Омега-3 та омега-6 форми конкурують між собою під час метаболічних етапів, за допомогою яких вони накопичуються в наших тканинах. Опинившись там, вони діють по-різному, селективно утворюючи гормони, які діють селективно на рецептори, які є майже в кожній клітині та тканині тіла [1]. Фармацевтична промисловість інвестувала мільярди доларів у розробку та реалізацію засобів для лікування, які пригнічують надмірне утворення та дію гормонів, що утворюються з арахідонової кислоти омега-6 за допомогою “арахідонатного каскаду”. Ці гормони омега-6 опосередковують багато ознак та симптомів різноманітних хронічних захворювань та розладів. На відміну від них, незамінні омега-3 жирні кислоти можуть мати корисну дію, частково завдяки попереджувальному витісненню конкуренції із сполуками омега-6 [2–4].

Біомедичні знання забезпечують два основні способи зменшити проблеми, пов’язані зі здоров’ям, через надмірні дії “каскаду арахідонатів”: (а) зважений вибір харчування, який запобігає перетворенню дисбалансу в хворобу, і (б) фармацевтичне лікування, яке знижує ознаки та симптоми захворювання, спричинені такий дисбаланс поживних речовин. Щоб допомогти споживачам зробити кращий вибір харчових продуктів, продавці продуктів харчування надають етикетки “Факти поживних речовин”, щоб інформувати громадськість про кілокалорії метаболічної енергії у вуглеводах, білках та жирах, а також про основні поживні речовини та вітаміни в певному “подаванні” продукту. . Крім того, людям потрібна чітка інформація, щоб уникнути накопичення непередбачуваного дисбалансу в їх тканинах омега-3 та омега-6 жирних кислот. Цей звіт описує просту нову міру балансу поживних речовин, яка передбачає здатність їжі запобігати дисбалансу омега-3 у наших тканинах та дозволяє інформований особистий вибір їжі.

Рання кількісна оцінка дієти та тканин

Дієтичні 18-вуглецеві поліненасичені жирні кислоти (ПНЖК) підтримують пропорції 20- і 22-вуглецевих високонасичених жирних кислот (HUFA) попередників гормону, які накопичуються в тканинах. Знання цієї метаболічної взаємодії дає уявлення про стратегію профілактичного харчування, засновану на біомаркері оцінки ризику для здоров’я,% n-6 у HUFA тканини (Рівняння 1). Взаємодія дієтичного омега-3 (n-3) та омега-6 (n-3) PUFA вперше повідомляється Mohrhauer та Holman [5, 6]

Рівняння 1. Опис% n-6 у HUFA тканини.

були підтверджені кількісними емпіричними взаємозв'язками, які відповідають конкурентним гіперболічним взаємодіям, що підтримують% n-6 у HUFA тканини лабораторних щурів [7]. Потім просте гіперболічне співвідношення для взаємодії харчових ПНЖК було розширено для опису сукупного впливу щоденного відсотка харчової енергії (en%) у харчових ПНЖК та HUFA на накопичені пропорції омега-3 та омега-6 у тканині HUFA щури, миші та люди [8]; див. рівняння 4 у Методах.

Коли стало доступно більше кількісних даних про дієту з людьми, три з восьми констант були незначно переглянуті, щоб краще відповідати всім сукупним результатам [4, 9]. Емпіричне рівняння та константи надійно використовують добові споживання поживних речовин (як%) для кількісної оцінки ймовірних% n-6 вмісту HUFA, що зберігається у плазмі, еритроцитах та цільній крові [10–12]. Пошук та аналіз літератури [13] показали, що рівняння 4 оцінює з коефіцієнтом кореляції 0,73 (P = 0,0000) спостережувані пропорції HUFA тканин, що підтримуються щоденними en% споживання для 92 предметних груп у 34 різних опублікованих дослідженнях.

Протягом останнього десятиліття рівняння 4 було розміщено в невеликій таблиці [14] для планування та оцінки нових дієтичних втручань. Він також був включений в інтерактивне програмне забезпечення для персонального планування меню, KIM-2 [15], щоб допомогти людям робити усвідомлений вибір, використовуючи дані про поживні речовини для тисяч продуктів харчування, які перелічені в Базі даних про поживні речовини USDA [16]. Програмне забезпечення управляє одинадцятьма 18-, 20- і 22-вуглецевими омега-3 та омега-6 кислотами у чотирьох категоріях: омега-6 ПНЖК («короткі 6»; 18: 2 та 18: 3), омега-3 ПНЖК (« короткі 3 "; 18: 3 та 18: 4), омега-6 HUFA (" довгі 6 "; 20: 3, 20: 4, 22: 4 та 22: 5) та омега-3 HUFA (" довгі 3 ": 20: 5, 22: 5 та 22: 6). Як зазначено у розділі Методи, програмне забезпечення підсумовує міліграми цих чотирьох категорій незамінних жирних кислот у всіх продуктах харчування для вибраного щоденного плану меню та виражає щоденне споживання цих категорій як відсоток від загальної добової енергії їжі (en%) . Потім він поєднує щоденні значення en% з рівнянням 4, щоб оцінити ймовірне значення для маркера оцінки ризику для здоров'я,% n-6 у крові HUFA.

Хоча оцінки щоденного впливу на їжу є успішними [13], люди вважають нудним розраховувати всі значення en% для цілоденного меню, коли вони хочуть дізнатися лише про вплив окремої їжі. Як результат, ми шукали новий спосіб оцінити вплив їжі шляхом перетворення балансу серед міліграмів на калорію одинадцяти дієтичних 18-, 20-. і 22-вуглецеві омега-3 та омега-6 кислоти в одне значення для кожного продукту. Цей новий підхід до балансу використовує арифметичні різниці (n-3) - (n-6), а не співвідношення (n-3)/(n-6).

Результати

Відмінності між коротко- та довголанцюговими кислотами

Визнаючи, що багато дослідників виявили, що дієтичний HUFA впливає на пропорції HUFA тканин більше, ніж дієтичний PUFA, ми спочатку шукали емпіричний масштабний коефіцієнт, який дозволив би рівнянню 2 давати щоденні значення балансу меню в межах від приблизно -10 до +10.

Використовуючи щоденні значення en% з 48 дуже різних щоденних планів меню, таких як ті, що зберігаються в програмному забезпеченні KIM-2 [15], ми виявили, що значення 7 відповідає цій меті. З цим фактором ми побачили щоденні значення балансу меню, розраховані на основі значень en% у різноманітних планах меню, які добре корелювали зі значеннями для біомаркера крові,% n-6 у HUFA, оціненими програмним забезпеченням KIM-2 (Рисунок 1). Значення нахилу кореляції 4,6 вказує на те, що кожне ціле число, більш позитивне у середньодобовому значенні балансу меню, дає приблизно на 5% вищу частку омега-3 у крові HUFA. У цьому контексті пропорції від 30 до 40% n-6 у HUFA, пов’язані з вживанням традиційних японських страв (які мають середній щоденний баланс меню біля +1), нижчі ніж 60% n-6 у HUFA, пов’язані із середнім Середземномор’ям дієта, яка має середньодобовий баланс близько −3 (рис.2). Дуже широкий діапазон етнічних звичок у всьому світі підтримує середньодобові значення балансу меню, які коливаються від +3 до −8. Ця різноманітність у типових щоденних продуктах харчування спричиняє широкий діапазон пропорцій HUFA (від 28% до 88% n-6 у HUFA), про який повідомлялося для різних груп населення [3, 13, 17–19].

Зв'язок щоденного балансу меню із пропорційними пропорціями HUFA, розрахованими програмним забезпеченням. (а) % омега-3 у тканинах HUFA = 4,57 × денний баланс меню + 54; (b) % омега-6 у тканинах HUFA = - 4,57 × денний баланс меню + 46.

Різноманітність щоденних харчових звичок спричиняє різні наслідки для пропорцій HUFA у крові.

Перехід від щоденного балансу до балансу продукту харчування

Щоб сформувати показник балансу Омега 3–6 для кожного окремого продукту харчування, ми замінили розмір добових en% [100 × (загальний мг) × (, 009Cal/mg)/(загальний Cal)], використаний у рівнянні 2, на тісно пов'язаний розмір мг/кал для кожного продукту харчування, як показано у рівнянні 3.

Отриманий показник характеризує баланс незамінних жирних кислот у кожній їжі, незалежно від будь-якої іншої їжі, яку можна їсти протягом дня. З таблиці 1 видно, що середні показники для двадцяти чотирьох різних груп продуктів харчування, що використовуються в базі даних поживних речовин USD24 SRA [16], становили від -21 до +30. Хоча середній бал для фруктів та овочів майже дорівнює нулю, він дуже негативний для групи жирів та олій та дуже позитивний для групи риб та морепродуктів. Насправді, негативні показники в останній групі майже всі зумовлені впливом харчових олій, які були додані до риби або морепродуктів. Негативні значення консервованого тунця в рослинній олії (-9), салаті з тунця (-16) та смажених панірованих креветках (-11) обведені на рисунку 3c. Загальний середній показник балансу Омега 3–6 для всіх 5100 продуктів харчування становить близько −5.

Різноманітність в Омега 3–6 Баланс харчових балів. Вісь ординат зазначає частоту появи продуктів харчування з різними омегами 3–6. Значення харчових показників балансу, вказані на осі абсцис для овочів (а), бобові (b), риба та морепродукти (c), жири та олії (d).

Більш пильний погляд на частоту 669 харчових балів для овочів (рис. 3а) показує, що сотні овочевих продуктів мають показники майже нульові (наприклад, капуста, картопля, цибуля). Знову ж таки, негативні показники для сала з коулу (-13), картопляного салату (-21) та обсмаженої цибулі (-31) відображають вплив харчових олій, доданих до рослинних продуктів. Середньозважені за калоріями показники аналогічні значенням en% у щоденних планах меню в існуючому інтерактивному програмному забезпеченні KIM-2 [15]. Коли багато різних продуктів харчування поєднуються на калорійно зваженій основі, щоб сформувати середньодобовий баланс меню з різноманітних позитивних і негативних балів, результатом є середньодобове значення від -10 до +10. Середньозважені за калоріями показники пов’язані із значеннями en% у щоденних планах меню існуючого інтерактивного програмного забезпечення KIM-2 [15]. Типові сучасні американські варіанти харчування мають середні значення від -6 до -7. Перевірка балів на малюнку 3 легко визначає продукти, які можуть поєднуватися, щоб зробити середньодобові більш негативними або більш позитивними.

Обговорення

Широкий вплив на здоров’я відносного дефіциту омега-3 відображає множинні дії селективних рецепторів гормонів, які по-різному реагують на гормони n-3 та n-6 [1]. Як результат, ненавмисний харчовий дисбаланс, що спричиняє дисбаланс між тканинними попередниками гормональних дій, має селективний вплив майже на кожну клітину та тканину людського тіла та впливає на багато аспектів фізіології та патології людини [18]. Список проблем зі здоров’ям, пов’язаних з дефіцитом омега-3 з підвищеною часткою омега-6 у попередниках гормону, збільшився, включаючи атеросклероз, тромбоз [19], аритмію, інфаркти, інсульт, імунно-запальні розлади, астму, артрит, рак розповсюдження [18], ожиріння [20], психічні розлади, депресія, самогубства, вбивства [21, 22], поведінка опозиціонерів, непродуктивна поведінка на робочому місці, тривалість перебування в лікарнях [23] та щорічні витрати на охорону здоров’я [24].

Оцінка ризику для здоров'я (HRA) за допомогою простого недорогого зразка крові кінчика пальця [10–12] інформує людей про їх особистий статус незамінних жирних кислот. Такі результати тестів кількісно пов'язані з ризиком серцево-судинної смертності (смерть = 3 × (% n-6 у HUFA) - 75; [17]). Значення біомаркера% n-6 у HUFA пов'язує баланс кислот n-3 та n-6 у щоденних продуктах із ризиком багатьох аспектів імуно-запальних та серцево-судинних захворювань [17, 18].

Супутні витрати на охорону здоров’я при розладах, пов’язаних з дефіцитом омега-3 [18–24], передбачувано менші, оскільки люди добровільно вибирають продукти харчування, які знижують їх значення HRA від нинішнього середнього рівня в США близько 80% n-6 у HUFA до нижчого значення біля 60%. Рисунок 2 ілюструє, що таке зниження відображає зміну середньодобового балансу харчових показників Омега 3–6 з -7 на -3. Малюнок 3A ілюструє, що більшість овочів мають бали, які є більш позитивними, ніж типовий середньоамериканський середній баланс близько −6 або −7.

Баланси Омега 3–6 швидко і легко визначають продукти харчування, які можуть перенести середньодобовий показник харчування людини від −7 до −3 або до ще більш позитивного значення. Наприклад, поєднання столової ложки лляної крупи (+32) з півсклянки вівсяних пластівців (-4) або додавання лляної олії (+46) до олії ріпаку (-11) допомагає підтримувати більш позитивний загальний харчовий баланс. Подібним чином арахісове масло (-24) з додаванням лляної муки та олії має більш позитивні показники. Споживачі можуть легко переконатися, що вживання в їжу вирощеного на грилі лосося (+28) або дикого (+73) лосося може багато зробити для забезпечення більш позитивного загального добового харчового балансу.

Легкість, з якою бали Омега 3–6 допомагають інтерпретувати вплив харчових продуктів, ілюструється 100 найпопулярнішими продуктами зі списку основних харчових продуктів USDA [25] на основі даних про споживання NHANES 2007–08 [26]. Незважена середня оцінка 100 предметів становить близько -6, що еквівалентно значенню HRA 78% n-6 в HUFA (зазвичай повідомляється для американців). Жоден із 100 предметів не був морепродуктами. Коли десять найбільш негативних продуктів харчування видаляються, незважений середній бал решти 90 предметів становить приблизно -3, що еквівалентно значенню HRA 60% n-6 у HUFA (зазвичай асоціюється з середземноморською дієтою). Традиційна середземноморська їжа не включає десять видалених предметів: соєва олія, -50; майонез, -46; ванна маргарин, -39; попкорн в мікрохвильовій печі, -37; «Італійська» заправка для салату, -35; картопляні чіпси, -29; паличка маргарин, -28; овочеве вкорочення, -28; арахісове масло, -24; закуски з тортильєю, -24. Однак вони включають деякі продукти з морепродуктів, які могли б перемістити загальне середнє значення до значень, більше позитивних ніж -3.

Зростання дієтичного споживання омега-6, спричинене додаванням харчових олій у продовольчі товари США протягом 20 століття [27], було пов'язане зі зростанням поширеності багатьох хронічних розладів. Як результат, нині багато дискусій стосується дієтичних підходів, які можуть знизити запобіжний ризик цих серйозних проблем зі здоров’ям. Останні коментарі [28] наголошували на необхідності повністю враховувати всі дієтичні споживання n-3 та n-6, щоб уникнути неправильної інтерпретації результатів великих клінічних випробувань.

Дотепер занепокоєння щодо небажаного балансу між незамінними жирними кислотами n-3 та n-6 часто стосувалося концепції співвідношень n-3/n-6, не даючи чіткої оцінки того, як такі співвідношення жирних кислот у продуктах кількісно впливають на баланс HUFA, накопиченого в тканинах. Ми віримо, що новий чіткий баланс харчових продуктів Омега 3–6 може допомогти людям легко ідентифікувати та робити обґрунтований вибір продуктів харчування, що знижує їхню особисту оцінку ризику для здоров’я.

Обмеження дієти та оцінка ризику

Висновки

Простий, чіткий опис різної кількості всіх поживних речовин n-3 та n-6 у їжі робить їх вплив на важливий біомаркер оцінки ризику для здоров’я легко очевидним. Вживання їжі з більш позитивними показниками харчового балансу Омега 3–6 збільшує прогнозований відсоток омега-3 у тканинах HUFA, тоді як продукти з більш негативними показниками збільшують відсоток омега-6.

Методи

Відмінності для коротко- та довголанцюгових кислот

Ми використовували інтерактивне програмне забезпечення для планування меню, KIM-2 (яке містить дані з бази даних поживних речовин USD15 USDA), щоб розробити 48 дуже різних індивідуальних планів щоденного меню, які відповідають різному способу життя та щоденним потребам енергії. Вибір продуктів харчування в кожному плані дав оцінку оцінки ризику для здоров’я значень біомаркерів, які коливались від 15% n-6 у HUFA до 89% n-6 у HUFA. Програмне забезпечення KIM-2 об'єднує одинадцять 18-, 20- і 22-вуглецевих омега-3 та омега-6 кислот за чотирма категоріями: омега-6 ПНЖК ("короткі 6"; "Р6"; 18: 2 та 18: 3), омега-3 PUFA (“короткий 3”; “P3”; 18: 3 та 18: 4), омега-6 HUFA (“довгий 6”; “H6”; 20: 3, 20: 4, 22: 4 та 22: 5) та омега-3 HUFA ("довгий 3": "H3"; 20: 5, 22: 5 та 22: 6). Він підсумовує міліграми цих чотирьох категорій жирних кислот для всіх харчових продуктів у кожному щоденному плані меню і виражає суму у відсотках від загальної добової енергії їжі (en%). Потім він використовує добові значення en% за рівнянням 4 [9], щоб оцінити ймовірне значення для біомаркера оцінки ризику для здоров’я,% n-6 у HUFA крові. Константи, які зараз використовуються з рівнянням 4: HC3 = 3,0, HC6 = 0,70, PC3 = 0,0555, PC6 = 0,0441, HI3 = 0,005, CO = 5,0, Ks = 0,175.

Рівняння 4 Оцінка% n-6 у HUFA, передбаченому на основі en% харчових кислот n-3 та n-6.

Щоденні значення en% для чотирьох категорій у 48 різних планах меню альтернативно поєднувались у рівнянні 2, щоб дозволити тести спроб і помилок, які емпірично визначили, що коефіцієнт 7 дає середні щоденні оцінки меню, які коливаються приблизно від -10 до + 10. Рисунок 1 показує взаємозв'язок між середньодобовим балом меню, коли значення en% використовувались із 7 у рівнянні 2 порівняно з отриманим біомаркером оцінки ризику для здоров'я,% n-6 у крові HUFA, коли значення en% використовували у рівнянні 4 KIM -2 програмного забезпечення.