Зниження ваги за допомогою дуже низькокалорійної дієти та функції ендотелію у дорослих із надмірною вагою: роль глюкози плазми

З кафедр клінічної фізіології (J.H., O.T.R.), клінічної хімії (M.R., P.S.), ПЕТ-центру (O.T.R.), фізіології (M.A.) (Дослідницька лабораторія MCA), Університет м. Турку, Фінляндія; Медичний центр Mehiläinen (T.I., P.S., J.H. O.T.R.), Турку, Фінляндія; Leiras Finland, Inc. (J.E.), Турку, Фінляндія; та лабораторія генетики атеросклерозу, кафедра клінічної хімії, Центр лабораторної медицини (T.L., A.H.), Університетська лікарня Тампере і Університет Тампере, Фінляндія.

Ви переглядаєте останню версію цієї статті. Попередні версії:

Анотація

Завдання— Ожиріння пов’язане з дисфункцією ендотелію, яка може сприяти розвитку атеросклерозу. Ми вивчали, чи покращує зниження ваги функцію ендотелію у осіб із надмірною вагою.

Методи та результати - Ендотеліозалежне вазодилатація плечової артерії, опосередковане потоком, вимірювали у 67 дорослих (вік: 46 ± 7 років, індекс маси тіла: 35,2 ± 5,4 кг/м 2) до і після 6-тижневої програми зниження ваги, індукованої дуже низькокалорійна дієта (добова енергія: 580 ккал/2,3 МДж). Обмеження калорій зменшило масу тіла зі 101 ± 18 до 90 ± 17 кг. Опосередкована потоком вазодилатація зросла з 5,5% ± 3,7 до 8,8% ± 3,7% (P 1 Поширеним станом, пов’язаним з дисфункцією ендотелію, є ожиріння. Показано, що ендотеліально-залежні судинні відповіді як на стимульовані агоністами 2,3, так і на опосередковані потоком вазодилатації 4 у людей із ожирінням притупляються. Механізми ендотеліальної дисфункції, спричиненої ожирінням, можуть бути багатофакторними, оскільки надлишок жирової тканини викликає кілька метаболічних змін, які можуть перешкоджати нормальній функції ендотелію. Сюди можуть входити дисліпідемія, підвищений артеріальний тиск, посилення запалення, окислювальний стрес та зміни обміну глюкози. 5 Хоча відомо, що зниження ваги зменшує кілька з цих факторів ризику ендотеліальної дисфункції, недостатньо відомо, чи можна покращити функцію ендотелію за рахунок зменшення ваги. Ми висунули гіпотезу, що втрата ваги, спричинена дуже низькокалорійною дієтою, сприятиме посиленню вазодилатації, що залежить від потоку, ендотелію у дорослих із надмірною вагою. Щоб отримати розуміння можливих механізмів опосередкованих втратою ваги змін у потоці, що опосередковується, ми також виміряли зміни у кількох потенційних біохімічних детермінантах функції ендотелію.

Методи

Предмети

Ми набрали чоловіків та жінок із надмірною вагою (індекс маси тіла> 27 кг/м 2) із клініки служби охорони праці. Критерії виключення включали діабет, вагітність, подагру, жовчнокам’яну хворобу, зловживання алкоголем/наркотиками, розлад печінки/нирок, психічний розлад та вживання ліків, що знижують рівень холестерину.

Із 74 включених суб’єктів 47 жінок та 20 чоловіків закінчили 6-тижневу програму (9,5% відсіву). Шістнадцять жінок були у постменопаузі (2 із застосуванням замісної гормональної терапії), 19 пацієнтів лікували гіпертонію, а 7 курців та 13 колишніх курців. Більшість учасників (65%) були сидячими, займаючись фізичними навантаженнями рідше одного разу на тиждень, і їм було наказано підтримувати рівень фізичного навантаження під час дієти. Дослідження проводилось відповідно до керівних принципів Гельсінкської декларації, а протокол дослідження був затверджений Об'єднаним комітетом з етики Університету Турку та Центральної лікарні Університету Турку. Усі суб'єкти дали свою поінформовану згоду.

Вивчати дизайн

Після набору учасники проходили фізичний огляд із вимірюванням зросту, ваги, окружності талії/стегон та артеріального тиску за допомогою стандартного ртутного сфігмоманометра. Після 1-тижневого періоду обкатки з інструкціями їсти менше, щоб пристосувати менші порції їжі, учасникам було призначено низькокалорійну дієту. Всі щоденні страви замінювали дієтичними продуктами протягом 6 тижнів (Nutrifast; Leiras, Фінляндія) (2,3 МДж, 4,5 г жиру, 59 г білка та 72 г вуглеводів на день). Вживання алкоголю було заборонено. Фізичний огляд повторили протягом 3 днів після припинення дієти.

Ультразвукові дослідження

Ми використовували головний фрейм Acuson Sequoia 512 (Mountain View, CA) з датчиком лінійної масиву 8,0 МГц. Дослідження проводили після нічного голодування попереднього дня перед початком дієти та в останній день дієти. Суб'єктам було наказано припинити прийом будь-яких вазоактивних препаратів за 3 дні до дослідження. Діаметр плечової артерії вимірювали, як описано раніше. 6,7 Коротко, було проведено сканування у спокої над ліктем. Після цього гіперемія була індукована надуванням манжети, розміщеної навколо передпліччя, з подальшим звільненням. Подальше сканування проводили через 60 секунд після звільнення манжети. Опосередкована потоком дилатація (ЯЩР), як маркер ендотеліальної функції, була розрахована як відсоток збільшення артеріального діаметра під час гіперемії у порівнянні зі значенням спокою. Показано, що реакція дилататора плечового артерії на гіперемію зумовлена головним чином викидом оксиду азоту в ендотелії. 8 Нітрат-опосередкований ендотелій-незалежний вазодилататор тестували шляхом сканування артерії через 4 хвилини після сублінгвальної дози 1,25 мг ізосорбіду динітрату. У нашій лабораторії варіація між коефіцієнтом варіації вимірювань ящуру становила 8,6%, а варіація між відвідуваннями - 9,0%. 9

Біохімічний аналіз

Зразки крові натще приймали того самого дня, що і ультразвукове дослідження. Концентрації загального холестерину в сироватці крові, ЛПВЩ, тригліцеридів та концентрації глюкози в плазмі крові вимірювали за допомогою стандартних ферментативних методів. Розраховували холестерин ЛПНЩ. 10 Окислений ЛПНЩ вимірювали, визначаючи рівень кон'югації дієнового ЛПНЩ, як описано раніше. 6 Сироватковий високочутливий С-реактивний білок аналізували методом сендвіч-імуноаналізу із застосуванням імуноаналізатора Innotrac Aio1 (Innotrac Diagnostic, Турку, Фінляндія). Інсулін у сироватці крові вимірювали методом флюороімуноаналізу з часовим дозволом за допомогою аналізатора Wallac AutoDELFIA (Wallac, Турку, Фінляндія). Адипонектин в сироватці крові вимірювали за допомогою імуноферментного аналізу, заснованого на стандартній 96-лунковій мікропланшеті, і отримані абсорбції зчитували при 450 нм за допомогою PlateReader (Wallac/Perkin – Elmer, Турку, Фінляндія). Очищений нативний адипонектин із сироватки людини використовували як в калібраторах, так і в контрольних (низький і високий).

Статистичні методи

Ефекти втручання були перевірені повторними заходами ANOVA. Кореляційний та багатовимірний регресійний аналізи використовувались для вивчення взаємозв'язку між базовим рівнем та 6-тижневими змінами вимірюваних параметрів. Всі статистичні аналізи проводились із використанням системи статистичного аналізу.

Результати

Характеристики суб'єктів дослідження наведені в таблиці 1. На вихідному рівні ящур корелював з розміром судини (р= −0,32, P= 0,008), співвідношення талії та стегон (р= −0,29, P= 0,02), і пачки років сигарет (р= −0,28, P= 0,02). Чоловіки мали нижчий рівень ящуру (3,7% ± 2,1% проти 6,3% ± 4,2%, P= 0,01) порівняно з жінками. Суб'єкти з гіпертонією мали подібний ящур (5,9% ± 4,4% проти 5,4% ± 3,4%, P= 0,57) порівняно з нормотензивами.

ТАБЛИЦЯ 1. Характеристика 67 досліджуваних до та після 6-тижневої програми зниження ваги

Після дієти загальне зниження ваги становило 11 ± 3 кг (−12%). Загальний холестерин (-22%), холестерин ЛПНЩ (-26%), тригліцериди (-25%), окислений ЛПНЩ (-31%), глюкоза (-8%), інсулін (-36%), С-реактивний білок ( -31%), а систолічний (-7%) та діастолічний (-9%) артеріальний тиск були значно знижені порівняно з вихідним рівнем. Концентрація адипонектину була значно збільшена (26%) (табл. 1). Втрата ваги корелюється зі зменшенням діастолічного (р= 0,48, P 0,1). Нітратно-опосередкована дилатація та діаметр плечової артерії не впливали (табл. 1). Поліпшення ящуру корелювало зі зменшенням концентрації глюкози в плазмі крові (р= 0,44, P= 0,0003), але не зі зміною ваги (р= 0,01, P= 0,92) або інші змінні ризику. Зміни ящуру в кожному тертилі зміни рівня глюкози в плазмі показано на малюнку.

Зміна ящуру відповідно до зміни концентрації глюкози в крові (тертилів) після 6-тижневої програми зниження ваги. Середня зміна концентрації глюкози становила + 2,1% (від 5,16 до 5,26 ммоль/л), -8% (від 5,54 до 5,10) та -18% (від 5,85 до 4,82) у тертилах I, II та III відповідно.

У багатофакторних моделях регресії зміна глюкози залишалося значущим корелятом для ящуру після корекції статі, віку, гіпертонії, куріння, вихідного ящуру, початкової ваги, зміни ваги та змін рівня холестерину ЛПНЩ, окисленого ЛПНЩ, інсуліну, адипонектину та С-реактивного білок (таблиця 2).

ТАБЛИЦЯ 2. Асоціація між змінами опосередкованої потоком дилатації та концентрації плазмової глюкози (Δглюкози) при багатофакторному аналізі

Обговорення

Стан надмірної ваги або ожиріння пов’язаний із істотно підвищеною захворюваністю та смертністю від атеросклеротичних серцево-судинних захворювань. 11,12 Добре встановлено, що ожиріння пов'язане з дисфункцією ендотелію, 13,14 яка, як вважають, схильна до ожиріння людей до розвитку атеросклерозу та гострих серцево-судинних подій. 5 Однак, чи покращує зниження ваги функцію ендотелію, недостатньо відомо. Ми виявили, що 6-тижнева програма зниження ваги з дуже низькокалорійною дієтою значно покращує ендотеліально-залежну вазодилатацію у дорослих із зайвою вагою. Подібне поліпшення спостерігалося у жінок та чоловіків, у пацієнтів із нормою та гіпертонічною хворобою, а також у курців та некурців.

Потенційні механізми опосередкованої глюкозою дисфункції ендотелію можуть включати знижену біодоступність оксиду азоту, спричинену підвищеним утворенням реактивних проміжних сполук кисню, 34,35 автоокислення глюкози, 36 активацію протеїнкінази С, 37,38 утворення прогресивних кінцевих продуктів глікозилювання, 39 зниження експресія синтази оксиду азоту, 40 та безпосередня хімічна інактивація оксиду азоту глюкозою. 41 Гострий оксидантний стрес, можливо, відіграє роль у опосередкованій глюкозою дисфункції ендотелію, оскільки індуковані гіперглікемією порушення функції ендотелію можуть бути скасовані шляхом попередньої обробки вітамінами-антиоксидантами. 28,33 Молекулярні ефекти глюкози у багатьох експериментальних дослідженнях зазвичай спостерігались із використанням концентрацій глюкози> 20 ммоль/л. Тому слід пам’ятати, що доречність цих спостережень для пояснення судинних ефектів глюкози в недіабетичному діапазоні є неясною.

Попередні дослідження показали, що різке підвищення концентрації глюкози в плазмі крові пов'язане з погіршенням функції ендотелію. 27,28,32 Наші дані свідчать про те, що зниження рівня глюкози в плазмі крові у людей із ожирінням може мати протилежний ефект. Щоб перевірити цю гіпотезу, потрібен метод зниження рівня глюкози в плазмі, не впливаючи на інші потенційно незрозумілі фізіологічні параметри. Оскільки в даний час такого методу не існує, може бути важко розробити клінічне дослідження для безпосередньої перевірки цієї гіпотези. Нарешті, наша досліджувана популяція була неоднорідною, включаючи чоловіків та жінок, пацієнтів з гіпертонічною хворобою та курців. Тридцять одна жінка була в пременопаузі з потенційними коливаннями реакцій на ящур, спричиненими менструальним циклом. 52 Проте, стратифікований аналіз показав, що ефект зниження ваги був однаковим у кожній підгрупі.

Таким чином, втрата ваги за допомогою дуже низькокалорійної дієти може бути ефективним нефармакологічним методом для поліпшення функції ендотелію у людей із ожирінням для зменшення ризику розвитку атеросклерозу. Сприятливий вплив втрати ваги на функцію ендотелію може бути обмежений пацієнтами з ожирінням, які також демонструють супутнє зниження концентрації глюкози в плазмі натще.

Це дослідження було фінансово підтримано Академією Фінляндії (грант №: 201888) та Leiras Finland, Inc., які безкоштовно надавали дієтичні продукти.