Ответ на изокалорийную углеводную нагрузку по постпрандиальному уровню глюкозы у лиц с разными типами ожирения

ОБОСНОВАНИЕ

Диетотерапия является одним из основных элементов в схемах коррекции массы тела у больных ожирением и сахарным диабетом 2 типа (СД2), которые патогенетически связаны через инсулинорезистентность периферических тканей. Основным принципом лечебного питания для пациентов с ожирением является ограничение калорийности диеты, степень редукции которой определяется в зависимости от возраста пациентов, их физической активности, степени выраженности ожирения, наличия осложнений и сопутствующих заболеваний [1]. Поскольку в основе механизмов развития ожирения и СД2 лежит инсулинорезистентность, то при построении сбалансированных диетических рационов для таких пациентов особое внимание уделяют количеству потребляемых углеводов [2][3]. Однако известно, что даже количественно одинаковые приемы углеводной пищи приводят к различной выраженности гликемического ответа организма, что определяет необходимость персонализации диетотерапии [3]. При этом непременным условием в достижении высокой эффективности диетотерапии является учет суточных ритмов углеводного обмена. Ранее нами было показано, что у женщин с гиноидным и андроидным типами ожирения происходят нарушения суточных ритмов углеводного обмена, но опосредованы они разными механизмами. При гиноидном ожирении углеводная нагрузка провоцирует гиперинсулинемию и постпрандиальную гипогликемию, а при андроидном — инсулинорезистентность, гипергликемию и компенсаторную гиперинсулинемию, что определяет особенности патогенеза развития разных типов ожирения и нарушений углеводного обмена [4]. Показано, что не только соотношение основных нутриентов и калораж питания, но и время приема пищи и режим питания, помогают предотвратить развитие метаболических нарушений [5]. Все это указывает на ключевую роль циркадных ритмов в обмене веществ. Исследования на грызунах и людях подтверждают гипотезу о том, что потребление жиров и углеводов в определенные временные интервалы активной фазы может благотворно модулировать метаболический гомеостаз [6]. Употребление углеводов преимущественно во время ужина в рамках гипокалорийной диеты приводило к более выраженной потере веса, снижению чувства голода и улучшению метаболического статуса у людей с ожирением [7]. Улучшение гликемического контроля также наблюдалось, когда углеводы в основном употреблялись во время ужина, а белки — преимущественно в обед [8]. Кроме того, есть работы, показывающие благотворное влияние богатой углеводами диеты в начале дня: было показано, что увеличение потребления углеводов за счет жиров утром защищает от развития диабета [8] и метаболического синдрома [9].

Использование технологии непрерывного мониторинга глюкозы (НМГ) позволяет получать подробную информацию о колебаниях уровня глюкозы на протяжении нескольких суток с интервалом 5 минут. Благодаря этому диагностическому подходу пациент с ожирением и СД2 может определять и корригировать аномальные концентрации глюкозы, доводя их до целевого диапазона. Растет интерес к использованию технологии НМГ в клинических и исследовательских целях для расширения подходов к персонализации питания лиц с ожирением и СД2 во всех возрастных группах [10][11].

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучить постпрандиальный уровень глюкозы в ответ на изокалорийную углеводную нагрузку в основные приемы пищи (завтрак, обед, ужин) у мужчин с разными типами ожирения.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Место и время проведения исследования

Место проведения. Клиника Федерального исследовательского центра фундаментальной и трансляционной медицины (Новосибирск).

Время исследования. Набор материала продолжался с января 2022-го по май 2023 гг.

Изучаемые популяции (одна или несколько)

Популяция

Способ формирования выборки из изучаемой популяции (или нескольких выборок из нескольких изучаемых популяций)

Выборка здоровых мужчин формировалась произвольным образом из числа сотрудников ФИЦ ФМТ. Выборка мужчин с ожирением представлена пациентами, которые приходили на консультативный прием к эндокринологу с проблемой ожирения. Среди коморбидной патологии у 23 (69,7%) мужчин с ожирением в качестве основного заболевания отмечена гипертоническая болезнь, по поводу которой они получали гипотензивную терапию. У 21 (63,6%) мужчины была выявлена неалкогольная жировая болезнь печени, у 6 (18,1%) — хронические заболевания органов желудочно-кишечного тракта в стадии ремиссии.

Дизайн исследования

Одноцентровое интервенционное одномоментное (поперечное) исследование на одной популяции.

Описание медицинского вмешательства (для интервенционных исследований)

У всех участников исследования после подписания информированного согласия проводили сбор анамнеза, клинический осмотр эндокринолога, измерение антропометрических показателей. При соответствии критериям включения и отсутствии критериев исключения проводили 5–6-дневную процедуру НМГ.

Методы

Статистический анализ

Статистический анализ проведен с использованием программы STATISTICA 10 (StatSoftInc, 2011, CША). Нормальность распределения проверяли с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. С учетом небольшого объема выборки распределение большинства изученных признаков было отличным от нормального, в связи с чем применяли методы непараметрической статистики. Проверку гипотезы о равенстве генеральных средних в сравниваемых группах проводили с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни, внутригрупповые различия оценивали с использованием критерия Вилкоксона. Минимальную вероятность справедливости нулевой гипотезы принимали при 5% уровне значимости (р<0,05). При описании количественных признаков в таблицах и рисунках использовали величины медианы, 25-го и 75-го процентилей.

Этическая экспертиза

Проведение исследования было одобрено локальным Комитетом по биомедицинской этике Федерального исследовательского центра фундаментальной и трансляционной медицины (заключение №23/1 от 09.12.2021). С пациентами проводили беседу, объясняющую цель и задачи исследования; от них было получено информированное согласие на участие в исследовании.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Общее число участников исследования составило 43 мужчины, из них 10 мужчин с НМТ и 33 мужчины с ожирением. Анализ уровня глюкозы после приема пробного углеводного завтрака (табл. 2) показал, что у мужчин с НМТ уровень глюкозы в большинстве контролируемых временных точек был достоверно ниже относительно лиц с ожирением. Пик глюкозы в данной группе приходился на 40 минуту от начала приема пищи, и далее было отмечено плавное ее снижение. К 70 минуте средний уровень глюкозы в группе достигал исходных величин, и далее отмечалось его более плавное снижение с некоторой коррекцией в виде повышения на 100 минуте. К концу теста уровень глюкозы опускался ниже исходного (p<0,008). У мужчин с ожирением максимальный уровень глюкозы несколько запаздывал и приходился на 60 минуту от начала приема пищи, и в дальнейшем было отмечено плавное его снижение. При этом постпрандиальный уровень не достигал исходного к 120 минуте (p<0,048), и лишь к концу теста уровень глюкозы практически выходил на исходный уровень (p<0,967).

После приема углеводной нагрузки в обед (табл. 2) у мужчин с НМТ уровень глюкозы статистически значимо не отличался относительно лиц с ожирением. И только начиная со 140 минуты теста, уровень глюкозы у мужчин с НМТ становился статистически значимо ниже относительно мужчин с ожирением. При этом максимальный уровень глюкозы у мужчин с НМТ также выявлялся раньше и приходился на 50 минуту от начала теста. В максимальной точке уровень гликемии у мужчин с НМТ соответствовал уровню гликемии у мужчин с ожирением. После этого уровень глюкозы у мужчин с НМТ начинал снижаться, достигая исходного лишь к 130 минуте, а c 160 по 180 минуты теста опустился ниже исходного (p<0,05 и p<0,05) соответственно.

У мужчин с ожирением гликемическая кривая в обед практически не отличалась от утренней, за исключением того, что пик уровня глюкозы приходился на 70 минуту от начала приема пищи. К концу 120 (p<0,0003) и 180 (p<0,01) минут уровень гликемии у мужчин с ожирением не достигал исходного уровня.

После приема углеводной нагрузки в ужин (табл. 2) у мужчин с НМТ уровень глюкозы исходно и на 10 минуте был достоверно ниже относительно мужчин с ожирением. Далее, несмотря на то что у мужчин с ожирением уровень глюкозы был несколько выше, статистически значимые различия в показателях уровня глюкозы между группами отсутствовали. И лишь в конце теста, начиная со 140 по 180 минуты, разница в показателях уровня глюкозы также достигла достоверных величин. Максимальный уровень глюкозы у мужчин с НМТ, как и в обед, приходился на 50 минуту. После этого уровень глюкозы начинал более плавно снижаться относительно утреннего и обеденного приемов углеводной пищи, достигая исходного уровня лишь к 170 минуте теста, а к 180 он снизился достоверно относительно исходного уровня (p<0,05). У мужчин с ожирением в целом уровни глюкозы не отличалась от утренней и обеденной нагрузок, с пиком уровня глюкозы на 60 минуте от начала приема пищи, как и в завтрак. К концу 120 и 180 минутам уровень гликемии также не опустился до исходного уровня (p<0,0005 и p<0,05 соответственно).

Анализ гликемической кривой после приема пробного углеводного завтрака (рис. 1), показал, что у мужчин с ПТРЖ, начиная с 60 минуты, уровень глюкозы был несколько ниже относительно мужчин с АТРЖ, но достоверной разницы выявлено не было. Обращает внимание, что пик глюкозы у мужчин с ПТРЖ, как и у мужчин с НМТ, приходился на 40 минуту от начала приема пищи, в то время как у мужчин с АТРЖ — на 70 минуту. У мужчин ПТРЖ к 130 минуте уровень глюкозы практически достиг исходного, а у мужчин с АТРЖ к 160 минуте еще достоверно превышал исходные значения (p<0,05), и только к 180 минуте уровень глюкозы достоверно не отличался от исходного. Начиная с 60 минуты уровень гликемии у мужчин с ПТРЖ и АТРЖ был достоверно выше относительно мужчин с НМТ.

Анализ гликемической кривой после приема пробного углеводного обеда (рис. 2) показал, что у мужчин с ПТРЖ уровень глюкозы был несколько ниже относительно мужчин с АТРЖ, но достоверной разницы на протяжении 3 часов выявлено не было. Пик глюкозы у мужчин с ПТРЖ приходился на 50 минуту, а у мужчин с АТРЖ, как и в завтрак, на 70 минуту. После данного приема пищи у мужчин с ПТРЖ уровень глюкозы достигал исходного к 160 минуте, а у мужчин с АТРЖ — только к 180 минуте. Начиная с 130 минуты уровень гликемии у мужчин с АТРЖ был достоверно выше относительно мужчин с НМТ, существенной разницы по уровню глюкозы между мужчинами с ПТРЖ и НМТ после обеденного приема углеводной пищи выявлено не было.

Анализ гликемической кривой после приема пробного углеводного ужина (рис. 3) выявил практически одинаковые кривые у мужчин с ПТРЖ и НМТ. Гликемическая кривая у мужчин с АТРЖ была достоверно выше относительно мужчин с ПТРЖ. Пик глюкозы у мужчин с ПТРЖ приходился на 60 минуту и практически совпадал с максимумом у мужчин с АТРЖ. После данного приема пищи у мужчин с ПТРЖ уровень глюкозы достиг исходного к 160 минуте, а у мужчин с АТРЖ к 180 минуте еще достоверно превышал исходные значения (p<0,05). Начиная со 130 минуты, уровень гликемии у мужчин с АТРЖ был достоверно выше относительно мужчин с НМТ, существенной разницы по уровню глюкозы между мужчинами с ПТРЖ и НМТ после обеденного приема углеводной пищи выявлено не было.

ОБСУЖДЕНИЕ

Сопоставление с другими публикациями

Известно, что углеводы являются макронутриентами, оказывающими наибольшее влияние на постпрандиальный уровень глюкозы в крови. Диетотерапия ожирения и сахарного диабета, как правило, включает преимущественно диетические ограничения по количеству, типу и распределению углеводов в питании [11]. Однако в настоящее время получено недостаточное количество научно обоснованных сведений о том, как следует распределять потребление углеводов лицам с ожирением в течение дня. В проведенных исследованиях показано, что распределение потребления углеводов в течение дня на несколько приемов пищи и перекусов может быть полезным для контроля уровня глюкозы в крови после приема пищи [12]. Пациенты с СД2, которые потребляли завтрак с высоким содержанием энергии и углеводов, и ужин с низким потреблением энергии и углеводов, показали положительный ответ в виде отсутствия высоких значений постпрандиального уровня глюкозы крови в сочетании с увеличением уровня глюкагоноподобного пептида-1 и инсулина в сравнении, если завтрак был низкокалорийный и содержал небольшое количество углеводов [13]. С другой стороны, эти результаты противоречат данным исследователей, показавших, что женщинам с гестационным СД следует потреблять на завтрак небольшое количество углеводов, так как у них выявляют выраженное постпрандиальное повышение уровня глюкозы по утрам, ассоциированное с повышенной резистентностью к инсулину в это время суток [14].

Постпрандиальная гипергликемия ассоциирована с целым рядом патологических состояний, проявляющихся микро- и макрососудистыми повреждениями, усилением гликирования белков и поддержанием системного воспаления, прогрессированием эндотелиальной дисфункции и др. [15]. Постпрандиальная гипергликемия в большей степени по сравнению с гликированным гемоглобином и уровнем глюкозы натощак ассоциирована с увеличением риска сердечно-сосудистой смертности, инфаркта миокарда, инсульта или с госпитализацией по поводу сердечной недостаточности у пациентов с ишемической болезнью сердца без СД2 в анамнезе [16]. Таким образом, это крайне важный параметр, предопределяющий диетическую стратегию, как у пациентов с СД2, так и у большой группы лиц с ожирением и метаболическим синдромом. Анализ подходов к питанию, как у здоровых, так и у пациентов с ожирением и СД2, показал, что эффективным на данный момент считается питание с использованием цельнозерновых продуктов, фруктов, овощей, орехов, бобовых, молочных продуктов [17].

В проведенном исследовании прием изокалорийной углеводной нагрузки в разные стандартные приемы пищи (завтрак, обед, ужин) показал, что у мужчин с НМТ наиболее интенсивная утилизация глюкозы происходит утром во время завтрака. Максимальный уровень глюкозы небольшой, пик наблюдается довольно рано, на 40 минуте от начала приема пищи, достигая к 60 минуте исходного уровня. Во второй половине дня (обед и ужин) толерантность снижается, а исходный уровень достигается лишь к 130 и 170 минутам соответственно. Снижение толерантности к углеводам у лиц без ожирения в вечернее время подтверждается в ряде исследований [4]. Последние исследования показывают, что у лиц с нормогликемией повышение чувствительности к инсулину в утренние часы связано с часовым репрессором Rev-Erbα/β, который экспрессируется в мозге, печени, сердце, легких, жировой ткани, скелетных мышцах. Rev-Erbα/β признан в качестве основного регулятора метаболизма, митохондриального биогенеза, воспалительного ответа и фиброза [18]. Нарушение на молекулярном уровне в центральных циркадных часах, в частности в регуляторной функции Rev-Erbα/β, связано с синдромом «утренней зари», который возникает у большинства пациентов с ожирением и СД2, и заключается в повышении уровня гликемии в ранние утренние часы [19]. Кроме того, на постпрандиальный уровень глюкозы во многом влияет гликемический индекс продуктов. Потребление богатой энергией еды вечером приводило к значительно более высокой реакции глюкозы и инсулина по сравнению с ее потреблением утром. Примечательно, что этот эффект был наиболее выражен вечером на диете с высоким ГИ. Это подтверждает, что качество углеводов в определенное время дня резко влияет на гликемический контроль в течение дня [20].

У пациентов с ожирением во все приемы пищи уровень постпрандиальной гликемии был выше относительно мужчин с НМТ, но, как оказалось, это в большей степени касалось лишь пациентов с АТРЖ. Пациенты с ПТРЖ отличались от здорового контроля лишь во время завтрака. Полученные данные во многом схожи с результатами, полученными при проведении глюкозотолерантного теста у женщин с разными типами ожирения [4]. Показано, что у пациентов с ожирением, особенно с АТРЖ, прием углеводов на ужин приводит к большему подъему гликемии, чем то же количество углеводов, съеденное на завтрак и обед. Инсулинорезистентность в вечернее время может быть связана с суточными колебаниями уровня свободных жирных кислот и их влиянием на утилизацию глюкозы мышцами. Повышенный уровень СЖК плазмы в вечернее время может способствовать снижению чувствительности к инсулину мышцами. Считается, что вечером идет переключение энергообмена на жировой тип и СЖК становятся преимущественным субстратом окисления.

На постпрандиальный уровень глюкозы могут оказывать влияние разные факторы, например ген, определяющий активность амилазы слюны, непереносимость лактозы и/или других олиго-, ди-, моносахаридов, физические нагрузки, выполняемые накануне исследования, прием алкоголя, состав и особенность микробиоты кишечника, частота пережевывания пищи и др. [21].

Интересным оказалось и то, что максимальные пики уровня глюкозы у мужчин с НМТ приходились утром на 40 минуту теста, а в обед и ужин — на 50 минуту, в то время как у мужчин с ожирением, особенно с АТРЖ, пики запаздывали, приходясь утром и в обед на 70, а в ужин на 60 минуты.

Клиническая значимость результатов

Полученные данные следует учитывать в клинической практике как при проведении теста толерантности к глюкозе, так и при оценке гликемической кривой на стандартный завтрак. Кроме того, исходя из полученных результатов, лицам с нормальной массой тела не рекомендуется на завтрак принимать пищу, состоящую преимущественно из углеводов, так как высокая усвояемость углеводов в данное время суток может приводить к развитию постпрандиальной гипогликемии. Лицам с ожирением, особенно имеющим абдоминальный тип распределения жировой ткани, прием пищи, включающей быстроусвояемые углеводы, пусть даже в изокалорическом эквиваленте, должен быть ограничен во все приемы пищи.

Ограничения исследования

Ограничением исследования является малый объем выборки, включение в исследование только лиц мужского пола, а также то, что углеводная нагрузка была недостаточно стандартизированной и проводилась участниками в домашних условиях, т.е. без контроля со стороны исследователей.

Направления дальнейших исследований

С учетом полученных результатов дальнейшие исследования планируются в направлении оценки постпрандиального уровня глюкозы на белковые и смешанные пищевые нагрузки, для определения патогенетических подходов к индивидуализированной диетотерапии с учетом гетерогенности распределения жировой ткани в организме.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выделение фенотипов ожирения с абдоминальным или подкожным типами распределения жировой ткани способствуют выявлению особенностей регуляции углеводного обмена и, как следствие, определяет разный уровень риска развития СД2 и его осложнений. В этой связи сочетание НМГ с мониторингом диеты может существенно повысить эффективность лечебных мероприятий при ожирении и определить патогенетический подход к персонализированной диетотерапии.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Исследование проведено в рамках выполнения государственного задания учреждения.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Участие авторов. Пинхасов Б.Б. — разработка дизайна исследования, анализ полученных данных, написание текста; Сорокин М.Ю. — сбор материала, обработка материала; Селятицкая В.Г. — разработка концепции исследования, критическая интерпретация результатов, написание текста, одобрение финальной версии рукописи. Все авторы внесли значимый вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой части работы.