Ефекти от хиперкалорична и хипокалорична диета върху инсулин-индуцирано микроваскуларно набиране,

Кореспонденция на Анна Л. Емануел, доктор по медицина, Университетски медицински център на VU, Център за диабет, стая ZH-A463, Boelelaan 1118, 1081 HZ, Амстердам, Холандия. електронна поща

От Катедрата по вътрешни болести (A.L.E., R.I.M., J.W., D.H.v.R., M.D., M.H.H.K., E.H.S.), Amsterdam UMC, местоположение VU University Medical Center, Amsterdam Cardiovascular Sciences, Amsterdam, Холандия

Катедра по ендокринология и метаболизъм, Амстердам UMC, местоположение Академичен медицински център, Амстердам, Холандия (M.J.S.)

Катедра по физиология (E.C.E.), Амстердам UMC, местоположение VU University Medical Center, Амстердам Сърдечно-съдови науки, Амстердам, Холандия

Катедра по физиология, Университет в Маастрихт, Маастрихт, Холандия (E.C.E.).

Резюме

Обективен:

При мишки, хранени с диета с високо съдържание на мазнини, нарушаването на инсулиновата сигнализация в ендотела е ранен феномен, който предшества намалената инсулинова чувствителност на скелетните мускули, мастната тъкан и черния дроб. Оценихме при хората дали краткотрайното прехранване засяга инсулин-индуцираното микроваскуларно набиране в скелетните мускули и мастната тъкан, преди да настъпят промени в усвояването на глюкозата и липолиза.

Подход и резултати:

Понастоящем не е известно дали хиперкалоричното хранене и ранното наддаване на тегло засягат индуцираното от инсулин микроваскуларно набиране в скелетните мускули и мастната тъкан при хората. В това проучване предположихме, че при здрави индивиди уврежданията на индуцираното от инсулин скелетно мускулно набиране на микросъдове предшестват намаляването на GU на цялото тяло по време на излагане на хиперкалорична диета, докато индуцираното от инсулин натрупване на мастна тъкан остава незасегнато, което позволява съхранението на хранителни вещества в мастната тъкан.

Материали и методи

Данните, които подкрепят констатациите от това проучване, са достъпни от съответния автор при разумно искане.

Участници

Набрахме 20 слаби (индекс на телесна маса: 20–25 kg/m 2), млади (възраст: 18–30 години), бели, мъже. Петнадесет от тези 20 участници са следвали интервенциите, 5 са били наети произволно като контролни участници за експериментите с мускулна биопсия (описани по-долу). Участниците бяха наети чрез реклами в местни вестници и чрез социални медии. Хората са имали нормален глюкозен толеранс, оценен чрез орален глюкозен толеранс (глюкоза на гладно 13

Уча дизайн

Фигура 1. Схематични фигури на цялостния дизайн на проучването и тестовия ден.A, Всички участници бяха подложени на хиперкалорична и последваща хипокалорична диета. Преди диетичната интервенция (V1), след ≈10 дни излагане на хиперкалоричната диета (V2), в края на хиперкалоричната диета (29 [21–51] дни) (V3) и при връщане към първоначалното тегло (63 [ 49–97] дни) (V4), всички участници посетиха изследователския център за тестов ден. В отделен тестов ден в края на хиперкалоричната диета (Б.), направихме биопсия на скелетната мускулатура и оцениха индуцирана от инсулин вазодилатация на изолирани артерии на съпротива на скелетната мускулатура чрез миография под налягане. Б., Всеки тестов ден се състои от хиперинсулинемично-евгликемична скоба за определяне на усвояването на глюкоза в цялото тяло. Ултрасонография с контраст се извършва преди и по време на втората стъпка на скобата за измерване на индуцираното от инсулин микроваскуларно набиране в скелетни мускули и мастна тъкан. В показва биопсия; BIA, анализ на биоимпеданса; CEUS, ултразвук с контраст; CPP, непрекъсната периферна плетизмография; IC, индиректна калориметрия; RR, кръвно налягане; S, скрининг; и V, посетете. *** представляват вземане на кръв.

Учебен ден

Статистически анализ

Статистическите анализи бяха извършени с помощта на SPSS22 (IBM-SPSS, Чикаго, IL). Данните са представени като средна стойност ± SD или медиана (диапазон) в случай на изкривено разпределение. За да се определят индуцираните от инсулина ефекти върху усилената с контраст ултрасонография и непрекъснатите параметри на периферната плетизмография на изходно ниво, използвахме сдвоена проба т тест. Изкривените данни бяха преобразувани в дневник преди анализ. За да оценим времевите ефекти, използвахме линеен анализ на смесен модел с идентификация на субекта като случаен фактор и посещение като фиксиран фактор. Проведохме 2 различни анализа, за да оценим разликите, предизвикани от хиперкалоричната диета (анализи със смесен модел при първите 3 посещения с посещение 1 като референтна стойност) и хипокалорична диета (анализи със смесен модел за последните 3 посещения с посещение 4 като референтна стойност) . Предпочитан е линеен анализ на смесен модел пред по-традиционните анализи, като повторната мярка ANOVA, тъй като е по-стабилен при работа с липсващи данни. Най-малко значима разлика post hoc анализ беше извършен в случай на

маса 1. Ефекти на хиперкалоричната и последващата хипокалорична диета върху антропоморфни и метаболитни данни

Посещение 1 (Основно посещение) Посещение 2 (8 [7–12] г) Посещение 3 (29 [21–51] г) Посещение 4 (63 [49–97] г) Модел със смесена стойност (V1 – V3) Post hoc Стойност 1 срещу 2 Пост хок Стойност 1 срещу 3 Модел със смесена стойност (V2 – V4) Post hoc Стойност 4 срещу 2 Пост хок Стойност 4 срещу 3Възраст, y22,9 ± 2,6...........................Височина, см185,0 (171,1 до 189,8)...........................Тегло, кг75,5 ± 7,876,7 ± 7,979,0 ± 8,275,6 ± 8,1 2 22,5 ± 1,622,8 ± 1,623,5 ± 1,822,5 ± 1,7 -4; = 0,013), систолично кръвно налягане (средна разлика: 13 mm Hg; = 0,006), средно артериално налягане (средна разлика: 8 mm Hg; = 0,023), сърдечен дебит (средна разлика: 0,8 L/min; = 0,022) и ударния обем (средна разлика: 4 ml; = 0,048). MBV на мастната тъкан не се повишава значително от инсулина (= 0,309).

Ефект на хиперкалоричната диета върху състава на тялото, разхода на енергия в покой, физическата активност, метаболизма на глюкозата, нивата на холестерола и чернодробните ензими

Средната продължителност на хиперкалоричната диета е 29 (21–51) дни. През този период средният калориен прием е бил 3835 kcal, което съответства на 154% от изчислените дневни калорични нужди (1,3 × REE). Средното съдържание на макронутриенти в диетата съответства на 60% въглехидрати, 25% мазнини и 15% протеини. Хиперкалоричната диета значително увеличи телесното тегло с 3,5 кг (

Фигура 2. Индивидуални криви на теглото по време на хиперкалоричната и хипокалоричната диета. Всеки ред представлява отделен участник в изследването.

Ефект на хипокалоричната диета върху състава на тялото, енергийните разходи, физическата активност, метаболизма на глюкозата, нивата на холестерола и чернодробните ензими

Средната продължителност на хипокалорията е била 35 (22–39) дни. В този период участниците се върнаха към изходното си тегло (75,5 ± 7,8 kg). Почти всички промени, предизвикани от хиперкалорична диета, се връщат на изходно ниво след хипокалоричната диета, включително тегло, индекс на телесна маса, телесни мазнини, REE, FFA на гладно, аланин-аминотрансфераза, γ-глутамилтрансфераза, общ и LDL-холестерол (Таблица 1). Някои параметри показаха възстановяване над изходните стойности. Освен това инсулинът на гладно и HOMA-IR се подобриха значително поради хипокалоричната диета в сравнение с изходните стойности. В допълнение, потискането на FFA по време на стъпка 1 на скобата (т.е. чувствителност към инсулин на мастната тъкан) е значително по-високо след хипокалоричната диета (= 0,025).

Ефект на хиперкалоричната диета върху инсулиновите (кардио) съдови ефекти

Таблица 2. Ефекти на хиперкалоричната и последваща хипокалорична диета върху инсулино-индуцираните (сърдечно-съдови) ефекти

Данните са средни ± SD или медиана (диапазон). Δ = разлика между гладуването (T1) и хиперинсулинемията (T2) = T2 – T1. CO показва сърдечния дебит; HR, сърдечен ритъм; MAP, средно артериално налягане; SV, сила на звука; и SVR, системно съдово съпротивление.

Ефект на хипокалоричната диета върху инсулиновите (кардио) съдови ефекти

Почти всички (кардио) съдови параметри, които са били засегнати от хиперкалоричната диета, са се върнали на изходно ниво след хипокалоричната диета, с изключение на индуцираното от инсулин назначаване на мастна тъкан, което остава повишено. Освен това, ограничаването на калориите значително намалява индуцираната от инсулина промяна в ударния обем, въпреки че не открихме значителни разлики при хиперкалоричната диета (Таблица 2).

Корелация на чувствителността към инсулин към мастната тъкан и чувствителността към инсулин в цялото тяло

Стойността на M е обратно свързана с концентрацията на FFA по време на първата стъпка на скобата (r= -0,529; = 0,017) и тази корелация се поддържа по време на хиперкалоричната диета (посещение 2: r= -0,710; = 0,001; посещение 3: r= -0,536; = 0,015) и по време на последващата хипокалорична диета (r= -0,517; = 0,023).

Дискусия

Ние признаваме, че това проучване има някои ограничения. Първо, не включихме група за изокалорична диета с повтарящи се измервания с течение на времето. Въпреки това, обръщането на ефектите от хиперкалоричната диета след последващата хипокалорична диета подкрепя причинно-следствена връзка, индуцирана от хиперкалоричната диета, а не от времеви ефекти. Второ, малкият размер на извадката от това проучване може да ограничи заключенията. Например, нашите данни не позволяват да се правят сравнения между макронутриентния състав на диетата. Трето, изследването е проведено само при млади здрави слаби мъже, което ограничава обобщеността му до жени и групи от други възрасти. И накрая, в това проучване използвахме съотношението между скелетните мускули и мастната тъкан, за да идентифицираме промените в разпределението на кръвния поток. Въпреки че тази стойност на резултата не е потвърдена в предишни проучвания, ние смятаме, че има теоретична основа за използването на този параметър. Използването на съотношението значително намалява променливостта на данните, тъй като то коригира ежедневните вариации поради разликите в концентрацията на микромехурчета, както и потенциалните външни влияния.

Фигура 4. Хиперкалоричната диета намалява инсулиновата вазодилатация на мускулните артериоли, измерена ex vivo чрез миография под налягане. Хиперкалоричната диета (n = 4) води до значително намалена индуцирана от инсулина промяна в диаметъра (процент от изходното ниво) в сравнение с участниците в контролата (n = 3) от втората до най-високата доза инсулин. Данните са средни ± SEM. стойност за взаимодействие (време × група) = 0,0005 (двупосочна ANOVA). *