Вплив смакової стимуляції на міоелектричну активність шлунка та вегетативний баланс

Марек Валуга

Кафедра основних біомедичних наук, Фармацевтична школа, Медичний університет Сілезії, Сосновець, Польща

Кшиштоф Джондерко

Кафедра основних біомедичних наук, Фармацевтична школа, Медичний університет Сілезії, Сосновець, Польща

Евеліна Домославська

Кафедра основних біомедичних наук, Фармацевтична школа, Медичний університет Сілезії, Сосновець, Польща

Анна Матвейшин

Кафедра основних біомедичних наук, Фармацевтична школа, Медичний університет Сілезії, Сосновець, Польща

Марек Дзеліцький

Кафедра основних біомедичних наук, Фармацевтична школа, Медичний університет Сілезії, Сосновець, Польща

Беата Крусец-Свідергол

Кафедра основних біомедичних наук, Фармацевтична школа, Медичний університет Сілезії, Сосновець, Польща

Анна Касічка-Джондерко

Кафедра основних біомедичних наук, Фармацевтична школа, Медичний університет Сілезії, Сосновець, Польща

Анотація

Передумови/мета:

Фіктивне годування, відтворення цефалічної фази травлення та залучення комбінованої зорової, нюхової та смакової стимуляції впливає на моторику шлунково-кишкового тракту та секреторні функції травної системи, а також на симпатичний/парасимпатичний баланс (СПБ). У цьому дослідженні ми мали на меті перевірити, чи стимулювання смаку одним ароматизатором впливає на міоелектричну активність шлунка (GMA) та/або SPB.

Матеріали і методи:

Вісімнадцять здорових добровольців протягом чотирьох окремих днів робили 30-хвилинні електрогастрографічні та електрокардіографічні записи: базальні, із стимуляцією - зберігаючи в роті кубик агару із речовиною, що доставляє смак, і після експозиції. Концентрації сахарози, NaCl, лимонної кислоти та хініну гідрохлориду в кубиках були відрегульовані до 100-кратного індивідуального порогу розпізнавання смаку. SPB визначали на основі аналізу варіабельності серцевого ритму (ВСР) записаних електрокардіограм.

Результати:

Спостерігалося помірне, але статистично значуще збільшення частки часу тахігастрії та брадигастрії незалежно від типу смаку. Гіркий смак спричинив значне зменшення частки часу нормогастрії (з 82,8 ± 2,5% до 73,5 ± 3,5%, P = 0,00076) та зменшення домінуючої частоти (з 3,07 ± 0,08 до 2,90 ± 0,10 циклів в хвилину (куб. Хв)), Р = 0,01). Кислий смак спричинив падіння домінуючої потужності (з 42,5 ± 1,1 до 40,1 ± 1,4 дБ, Р = 0,0015). Два смаки перешкоджали розповсюдженню шлункових повільних хвиль - середній відсоток сповільнення повільних хвиль зменшився з 77,9 ± 3,1% до 69,5 ± 3,1% (P = 0,0078) та з 74,6 ± 2,5% до 68,2 ± 2,8% (P = 0,0054) з гіркий і солоний смак відповідно. Стимуляція солодким, солоним або кислим смаком викликала значне зниження високочастотної складової ВСР, тоді як гіркий смак не впливав на SPB.

Висновки:

Оральна стимуляція із смаками, які суб’єктивно сприймаються як неприємні, спричиняє порушення міжтравного GMA. Однак це не збігається з його впливом на SPB.

ВСТУП

Смак у поєднанні з іншими чотирма органами чуття (нюх, слух, дотик, зір) дозволяє людині зорієнтуватися в оточуючому середовищі. У минулому смак допомагав нашим предкам розрізняти їстівну та неїстівну їжу, при цьому особливо важливу роль відіграють попередження про кислий та гіркий смак. [1,2] У наш час відчуття смаку відіграє набагато складнішу роль. У гедоністичному сенсі це дає змогу гурманам насолоджуватися вишуканими кухнями різних народів та культур. [3,4] Більш конкретно, щоб ретельно орієнтуватися та задовольняти смаки споживачів, виробники продуктів харчування дуже зацікавлені у дослідженнях смаку. З цієї точки зору харчової промисловості, так званий фаст-фуд є хорошим прикладом маніпуляцій із штучними хімічними сполуками, що забезпечують смак. [5,6] На жаль, пристрасть до задоволень, доставлених цими смаками, призвела до загрозливих випадків ожиріння в західних суспільствах. Нарешті, не слід пропускати той факт, що порушення смаку може бути симптомом захворювання. [7]

На відчуття смаку припадає споживання їжі, і тому воно опосередковано пов'язане з контролем апетиту. [8,9] Інтуїтивно, стимуляція смаку повинна впливати на фізіологію шлунково-кишкового тракту. Експерименти відомого російського фізіолога Павлова [10] продемонстрували існування цефальної фази травлення, що полягає у стимуляції секреції слини та/або шлункової кислоти до зорової, нюхової та смакової стимуляції. З тих пір у численних експериментах було доведено, що фіктивне годування - процедура, що полягає у пережовуванні їжі без її ковтання, викликає активацію моторики шлунково-кишкового тракту, секрецію шлункової кислоти та ферментів підшлункової залози, а також вивільнення шлунково-кишкових гормонів: гастрину та поліпептиду підшлункової . [11]

Механічна фаза травлення в шлунку складається з подрібнення твердої їжі до частинок 2), що відповідає критеріям Всесвітньої організації охорони здоров'я щодо доброго здоров'я. [21] Кожен суб’єкт мав негативний результат тесту на дихання з вмістом 13 C-сечовини на зараження хелікобактер пілорі. Умови виключення включали поточне використання будь-яких ліків, хірургічне втручання, яке впливало на анатомію шлунково-кишкового тракту (крім апендектомії), та вагітність. Кожному волонтеру була надана детальна інформація щодо мети дослідження, а також протоколу та методології. Письмова згода була отримана від усіх предметів, і дослідження проводилось відповідно до Гельсінської декларації. Проект був схвалений Комітетом з біоетики Медичного університету Сілезії.

Вступні смакові іспити

Цей початковий етап дослідження був присвячений визначенню індивідуальних порогів розпізнавання смаку, і кожен доброволець пройшов це перед участю у відповідних сесіях обстеження [Рис.

Зразкова блок-схема дослідження. Спочатку порогові позначення для індивідуального тесту для чотирьох смаків визначали у випадковому порядку у випробовуваного протягом чотирьох окремих днів (a – d). Потім доброволець вступив в експериментальну фазу дослідження, де протягом чотирьох окремих днів (ш – з) проводили записи ЕГГ та ЕКГ у міжтравному стані протягом 30-хвилинного базального періоду, 30-хвилинної стимуляції одним із чотирьох смаків застосовується в довільному порядку, 30-хвилинний період після експозиції. Після завершення записів волонтер оцінив відчуття, пов'язані зі стимуляцією, у трьох категоріях: невдоволення/задоволення (оцінка коливається від -10 до 10 балів), інтенсивність (від 0 до 10 балів) та відчуття нудоти (від 0 до 10 балів) використання VAS

Індивідуальні пороги розпізнавання смаку солодкого, гіркого, кислого та солоного смаку визначали, дотримуючись підходу ковтання та плювання, докладно описаного в Міжнародному стандарті ISO3972 [22], з однією модифікацією, яка полягала у заміні кофеїну на хініну гідрохлорид як гіркий смак стандарт. В останньому випадку було використано набір з восьми концентрацій: 0,0656; 0,1166; 0,2075; 0,369; 0,628; 1,146; 2,071; 3,699 мг/л.

Відповідно, кожного добровольця попросили прийти в лабораторію на чотири окремі дні, оскільки одного разу був визначений поріг розпізнавання смаку лише одного смаку. Процедуру проводили завжди вранці, після нічного голодування. Одно сліпим способом та у довільному порядку щодо вибору одного із чотирьох смаків, випробовуваному було представлено безліч водних розчинів сполуки, що забезпечує смак, розташованих послідовно від найменшої до найбільшої концентрації. Взявши в рот 10 мл першого розчину, обстежуваний витримував його там протягом 30 с і згодом плював у плювальницю. Згодом обстежуваний полоскав рот дистильованою водою протягом 30 с, а потім плював. Наступний досліджуваний розчин вводили в рот після перерви не менше 45 с. Процедуру продовжували до правильної ідентифікації смаку, а концентрацію сполуки, що доставляє смак, у цьому розчині прийняли за поріг розпізнавання смаку.

Підготовка кубиків агару для стимуляції смаку

Сто мілілітрів водного розчину сахарози, NaCl, лимонної кислоти або хініну гідрохлориду готували ex tempore у концентрації, що в 100 разів перевищувала індивідуальний поріг розпізнавання смаку. Його нагрівали до кипіння, а потім при інтенсивному перемішуванні додавали 2 г агару (Arche Naturprodukte GmbH, Hilden, Німеччина). Коли розчин був готовий, його виливали у форму, поступово охолоджували і, нарешті, прибирали в холодильник, щоб можна було отримати тверді кубики. Кубики були безбарвними (прозорими) та без запаху [Рисунок 2].

Зовнішній вигляд агарового кубика, що містить речовину, що забезпечує смак

Розміщення електродів

Розміщення електродів для багатоканальної електрогастрографії (А1 – А4 = активні електроди, R = електрод порівняння, G = електрод заземлення) та безперервний електрокардіографічний запис (ЕКГ1 – ЕКГ7)

Для безперервної електрокардіографічної (ЕКГ) реєстрації на грудній клітці було закріплено сім електродів Ag/AgCl (тип R-LLL-510, Bio Lead-Lok, Юзефув, Польща). Розміщення електродів ЕКГ було здійснено відповідно до рекомендацій виробника рекордера флеш-пам'яті AsPEKT 702 (Аспель, Забєжув, Польща) [25] [Рисунок 3].

Протокол дослідження

Кожен суб'єкт брав участь у чотирьох екзаменаційних сесіях, кожна виконана в окремий день. Середній інтервал, що розділяє два послідовних сеанси, становив 7 днів (міжквартильний діапазон: 3,25–10 днів).

З метою рандомізації перед початком досліджень було підготовлено набір нумерованих унікальних комбінацій впливу чотирьох досліджуваних смаків. Ці заздалегідь визначені комбінації були призначені працівниками лабораторії суб'єктам, які послідовно входили в дослідження.

Згідно з блок-схемою, наведеною на малюнку 1, обстеження розпочато з базового 30-хвилинного запису ГМА та ЕКГ, завершеного в сидячому положенні [26]. Протягом наступних 30 хв стимуляція смаку була здійснена. З цією метою досліджуваному давали кубик агару, що містить речовину, що забезпечує смак, і поміщали його в ротову порожнину між язиком і небом. Була надана інструкція не ковтати слину, а виплювати її у передбачену ємність. Розпадений/розплавлений агаровий куб сплювали і негайно замінили іншим. Нарешті, було зроблено 30-хвилинний запис GMA та ЕКГ після експонування.

Після завершення кожного з чотирьох сеансів, описаних вище, добровольці оцінювали відчуття, що виникали під час стимуляції, за трьома категоріями: невдоволення/задоволення (оцінка коливається від - 10 до 10 балів), інтенсивність (від 0 до 10 балів) та відчуття нудоти (Від 0 до 10 балів) із використанням візуальних аналогових шкал (VAS) [Рисунок 1].

Аналіз записів

Первинний сигнал EGG відбирався при частоті 105 Гц, фільтрувався через фільтр низьких частот 15 куб./Хв і фільтр високих частот 1,8 куб./Хв, а потім відбирався до 1 Гц і зберігався в базі даних на портативному комп'ютері. Отримані електрогастрограми аналізували в автономному режимі за допомогою програмного забезпечення Polygram Net ™ EGG 311224 (Medtronic A/S, Skovlunde, Данія). Експериментальні умови, пов’язані з кожним набором даних, були приховані від дослідника, який проводив аналіз. Після візуального огляду трасування, проведеного з метою виявлення та видалення будь-яких фрагментів, що містять артефакти руху, застосовувались такі аналітичні алгоритми: [23,27]

Аналіз діючого спектра включав авторегресивний підхід ковзного середнього, що виконується на послідовних наборах даних 60 с. Для кожного з чотирьох каналів реєстрації цей етап аналізу дав відсоткову частку часу: брадигастрії (0,50–2,00 cpm), нормогастрії (2,01–4,00 cpm) та тахігастрії (4,01–9,00 cpm), а також аритмії, тобто, суб’єкт, коли не можна розпізнати домінуючу частоту за порогом класифікації за замовчуванням 2,5 дБ

Для загального аналізу спектра було виконано швидке перетворення Фур'є з використанням вікна Хеммінга на послідовних наборах даних 256 с із перекриттям 128 с. Результатом цієї процедури є двовимірний вектор щільності потужності в частотній області, який зазвичай називають "кадром". У ній розрізняються максимальна потужність та відповідна частота. Процедура повторюється, поки не проаналізовано заданий інтервал часу. В результаті отримується набір числових даних, що складається з максимальної потужності та відповідної частоти для кожного кадру. Нарешті, загальна домінуюча потужність (DP) обчислюється як середнє геометричне набору максимальних значень потужності, а загальна домінуюча частота (DF) обчислюється як медіана відповідного набору частот. Ці параметри були отримані за замовчуванням з трасування третього каналу

Міжканальний аналіз був досягнутий із використанням модуля VAIVA Propalyzer для того, щоб отримати відсоток повільно-хвильового зв’язку, визначений як відсоток часу протягом даного періоду, протягом якого різниця в DF між двома каналами наведена в таблиці 1. У порівнянні із солодким смаком стимуляція солоним, кислим та гірким смаком однозначно сприймалася як неприємна [Таблиця 2]. Сприйнята інтенсивність була оцінена нижчою у випадку кислого та гіркого смаку, ніж у випадку солодкого та солоного смаку; майже всі суб'єкти оцінили нудоту нульовим балом [Таблиця 2].

Таблиця 1

Порогові значення розпізнавання смаку визначено у 18 здорових добровольців

Таблиця 2

Суб'єктивні оцінки відчуттів, які відчували добровольці під час стимуляції смаку в міжтравному стані

Вплив смакової стимуляції на міоелектричну активність міжтравного шлунка

Таблиця 3

Вплив стимуляції смаку на міжтравний GMA

Вплив стимуляції смаку на симпатичний/парасимпатичний баланс

Стимуляція трьома смаками (солодким, солоним та кислим) призвела до значного зниження ВЧ-компоненту ВСР, але на SPB це вплинуло лише у випадку солоного смаку. Навпаки, стимуляція з гірким смаком не впливала на жоден з показників ВСР СПБ [Таблиця 4].

Таблиця 4

Вплив стимуляції смаку в міжтравному стані на баланс симпатичної/парасимпатичної активності, оцінений за допомогою аналізу ВСР.

ОБГОВОРЕННЯ

Розробляючи протокол дослідження, ми зіткнулися з серйозною методологічною проблемою; а саме, слід було розробити надійну систему доставки смаку. Підходи, які раніше застосовували інші автори, включали: полоскання рота протягом 5 с розчином смакової суміші, [31] жування та плювання апетитних або неапетитних ковбас із сосиски/тофу щонайменше 5 хв [20] або періодичне 15 с жування та плювання модифікованих брусків Slim-Fast. [32]

Підхід, прийнятий у цьому дослідженні, унікальний з двох причин. По-перше, використання кубиків агару з включеними речовинами, що доставляють смак, дозволило проводити безперервну, тривалу стимуляцію одним смаком. По-друге, слід зазначити, що наш експеримент принципово відрізнявся від того, що називають «класичним» штучним годуванням, тобто пережовуванням і плюванням апетитної їжі. На відміну від цієї процедури, у наших добровольців стимулювання завжди проводилося лише з одним, суворо визначеним смаком, на рівні, порівнянному серед добровольців. Для цього концентрації речовин, що доставляють смак, у кубиках індивідуально регулювались відповідно до порогів розпізнавання смаку, визначених у кожного суб’єкта. Важливо також, що оскільки кубики були як без запаху, так і без кольору, стимуляція не включала ні нюху, ні зору.

Електрогастрографія - це перевірений інструмент дослідження, що дозволяє реєструвати та аналізувати шлункові повільні хвилі. [33] Доведено, що порушення електрогастрограми свідчать про патологічні стани, пов’язані з порушенням моторики шлунка. [34] Однак останній методологічний прогрес, що стосується концепції та впровадження багатоканальної електрогастрографії, дозволяє дослідникам отримати уявлення про поширення шлункових повільних клапанів [35].

ВИСНОВОК

Результати цього дослідження дозволяють припустити, що пероральна стимуляція, спричинена смаками, суб’єктивно сприйманими як неприємні, спричиняє порушення міжтравного травлення ГМА, що, однак, не збігається з його впливом на вегетативний баланс.