П’ятиденна дієта з високим вмістом жиру та калоріями погіршує чутливість до інсуліну у здорових молодих чоловіків Південної Азії

Анотація

Вступ

Захворюваність на діабет 2 типу швидко зростає у всьому світі, особливо у людей південноазіатського (SA) походження (1). СА походять з Індійського субконтиненту і представляють п’яту частину населення світу. Як місцеві, так і міграційні СА мають високий ризик розвитку діабету 2 типу порівняно з кавказькими (С) (2–4). Поширеність діабету 2 типу не тільки зростає у чотири-шість разів, але і спостерігається у молодшому віці та нижчому ІМТ (4–6). Більше того, ризик серцево-судинних та ниркових ускладнень вищий (7–10). Основна причина цього надлишкового ризику досі не з'ясована до кінця, і було проведено лише кілька поглиблених досліджень для вивчення патогенезу діабету 2 типу у СА (11,12).

Спостереження, що SA мають високий вміст печінки та внутрішньоклітинних ліпідів у порівнянні з людьми C походження (13, 14), може припустити, що SA мають порушення β-окислення жирових кислот мітохондрій (FA) в скелетних м’язах та/або жировій тканині, що призводить до позаматкове відкладення жиру в периферичних тканинах, що врешті-решт призводить до інсулінорезистентності (ІР) та інших метаболічних дисфункцій (15). Таким чином, SA можуть бути менш здатними впоратись із дієтою західного типу з високим вмістом жиру (HF) порівняно з Cs.

Цікавими в цьому контексті є нещодавні висновки щодо поживної та енергочутливої ссавців цілі рапаміцину (mTOR). Шлях mTOR регулює ріст клітин відповідно до клітинного енергетичного стану та доступності поживних речовин (16). Активований комплекс mTOR 1 (mTORC1) контролює ключові клітинні процеси [наприклад, він пригнічує передачу сигналів про інсулін (17) і відіграє вирішальну роль у регуляції окисного метаболізму та біогенезі мітохондрій (18–21)]. Важливо, що mTORC1 також сприяє синтезу та зберіганню ліпідів, одночасно гальмуючи процеси, що призводять до споживання ліпідів (22). Дійсно, є все більше доказів того, що mTORC1 пригнічує β-окислення FA (21,23,24). Тому ми припускаємо, що відмінності в активності mTOR між двома етнічними групами можуть лежати в основі або сприяти підвищеному ризику діабету 2 типу у СА.

Метою цього дослідження було дослідити, чи відрізняється метаболічна адаптація до 5-денної висококалорійної висококалорійної дієти між молодими, здоровими худими чоловіками СА та відповідними С. Зокрема, нас цікавило, чи існують відмінності в активності mTOR у скелетних м’язах між двома етнічними групами як на початковому рівні, так і у відповідь на дієту HFHC. Крім того, оцінювали печінкову та периферичну чутливість до інсуліну, окислення субстрату, розподіл жиру в черевній порожнині, сигналізацію інсуліну скелетних м’язів та вміст дихальних ланцюгів мітохондрій.

Дизайн та методи дослідження

Предмети

Дванадцять голландських SA та 12 голландських C, худорлявих (ІМТ 2) та здорових чоловіків, віком 19-25 років із позитивною сімейною історією діабету 2 типу, були залучені до місцевої реклами. Суб'єкти проходили медичний скринінг, включаючи історію хвороби, фізичний огляд, аналізи хімії крові та пероральний тест на толерантність до глюкози, щоб виключити осіб з діабетом 2 типу згідно з критеріями Американської діабетичної асоціації 2010 року. Іншими критеріями виключення були строгі фізичні вправи, куріння та нещодавня зміна маси тіла. Дослідження було схвалено Медично-етичним комітетом Медичного центру Лейденського університету та проведено відповідно до принципів переглянутої Гельсінкської декларації. Усі добровольці дали письмову інформовану згоду перед участю.

Вивчати дизайн

Випробовуваних досліджували до та після 5-денної дієти HFHC, яка складалася зі звичайної дієти суб'єкта, доповненої 375 мл вершків на день (1275 ккал/день, 94% жиру). Наприкінці першого навчального дня випробовувані отримували 15 125-мл чашок вершків. Їм було наказано продовжувати звичну дієту і, крім того, споживати три чашки вершків на день безпосередньо після їжі, щоб переконатися, що вони можуть дотримуватися своїх звичних дієтичних звичок. Крім того, вони вели харчовий щоденник до та під час дієти HFHC, щоб оцінити нормальне споживання їжі, максимально дотримуватися дієти та перевірити відповідність та поведінку компенсації. Щоденники вводили та аналізували за допомогою спеціалізованого Інтернет-додатку (http://www.dieetinzicht.nl, голландською мовою). Відповідність вимірювали, просячи випробовуваних принести залишки чашок, запитуючи, аналізуючи щоденники їжі та лабораторні параметри. Випробовуваним було наказано не змінювати звички у житті та не виконувати фізичні навантаження протягом останніх 48 годин до навчальних днів. Дослідження магнітного резонансу (МР) проводили незадовго до і на п’ятий день дієти HFHC. Метаболічні дослідження проводили за 1 день до та через 1 день після дієти.

Дослідження МР

Кількість жирових депо на черевній порожнині визначали за допомогою МР-томографії за допомогою турбо-спін-ехо-сигналу за допомогою 1,5-тесла МР-сканера для всього тіла (Gyroscan ACS-NT15; Philips, Бест, Нідерланди) через 4 год після останнього прийому їжі (25). Під час однієї затримки дихання було отримано три поперечні зображення на рівні L5. Обсяги складів вісцерального та підшкірного жиру визначали кількісно, використовуючи аналітичне програмне забезпечення MASS (Medis, Лейден, Нідерланди). Кількість пікселів було перетворено у сантиметри у квадраті та помножено на товщину зрізу (10 мм). Вміст печінкових тригліцеридів (HTG) оцінювали методом протонної МР-спектроскопії (26). Отримано спектр без водопоглинання, чотири середні показники, як внутрішній стандарт, і 64 середні показники зібрано з водопоглинанням. Спектри встановлювали за допомогою програмного забезпечення інтерфейсу користувача MR на базі Java (jMRUI версія 2.2) (26). Відсоток печінкових тригліцеридних сигналів розраховували як: (амплітуда сигналу печінкових тригліцеридів/амплітуда сигналу води) × 100.

Метаболічні дослідження

Антофометричні вимірювання, двоступеневий гіперінсулінеміко-евглікемічний затискач зі стабільними ізотопами та непряму калориметрію проводили після нічного голодування. Крім того, були отримані біопсії скелетних м’язів. Жирову та худу масу тіла (LBM) оцінювали за допомогою аналізу біоелектричного імпедансу (Bodystat 1500; Bodystat Ltd., Дуглас, Великобританія).

Гіперінсулінеміко-евглікемічний затискач

6-годинний двоступеневий гіперінсулінеміко-евглікемічний затискач був виконаний, як описано раніше (27). Коротше кажучи, для визначення швидкості появи глюкози (Ra) та утилізації глюкози (Rd) використовували грунтовану постійну інфузію індикатора глюкози ([6,6–2 H2] -глюкози; 0,22 мкмоль/кг/хв). Через час (t) = 120 хв (етап 1) та t = 240 хв (етап 2), попередньо підготовлену постійну інфузію інсуліну (етап 1: 10 мО/м 2/хв; етап 2: 40 мО/м 2/хв ) було розпочато, і глюкозу, збагачену на 20% 3% [6,6-2 H2] -глюкозою, вводили зі змінною швидкістю, щоб підтримувати рівень глюкози на рівні 5,0 ммоль/л. У базальному стані (t = 0 хв), наприкінці періоду, не стимульованого інсуліном (t = 95–115 хв), і в кінці кожного етапу (t = 210–240 хв і t = 330–360 хв), були взяті зразки крові для визначення глюкози, інсуліну, С-пептиду, вільних FA (FFA) та специфічної активності [6,6-2 H2] -глюкози.