来源:FBIF食品饮料创新
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内容来源:2024年6月25日,宜瑞安亚太区市场总监张茜和上海交通大学医学院附属第六人民医院李华婷教授于FBIF2024功能性与配料分论坛共同进行了题为“抗性淀粉饮食——代谢性疾病生活方式干预新方法”的演讲。
相较于传统的低碳、断碳、生酮饮食,中国人的碳水脑袋需要保证正常的碳水摄入,而这不用考验意志力的方案,对于维持长期有效不反弹的减重效果至关重要。更适合中国宝宝的减重方案是什么?答案将由——抗性淀粉(RS)来揭晓!
分享嘉宾
张茜,亚太区市场总监,宜瑞安
李华婷,教授,上海交通大学医学院附属第六人民医院
什么是“代谢综合征”与“抗性淀粉”
(一)代谢综合征
(演讲嘉宾:张茜)
不知道大家是否听说过“代谢综合征”这个词。如今,越来越多的人受到“三高”(高血压、高血糖、高血脂)的困扰,或者虽然未确诊为“三高”,但也有一些指标接近临界值。代谢综合征的特点之一就是可能同时出现两种或多种相关症状。它的一个特点就是有可能多种代谢紊乱集于一身,同时有肥胖、高血糖、高血压甚至是脂肪肝等各种代谢紊乱的症状,而且还能增加多种疾病的增加。代谢综合征这些症状的共同原因通常是肥胖。在过去40年全球的人群中,超重和肥胖的流行率都大幅增加。《柳叶刀》曾经预测,到2040年,三大代谢因素(三高)将成为导致全球寿命损失最首要的风险因素。
但是代谢综合征同时还有一个特点,只要能够防治住一种代谢紊乱,它也同时有利于其他代谢紊乱的防治。所以代谢综合疾病治疗的方法,除了熟知的医院治疗以外,还有两种基础且有效的干预方式,分别是运动干预和饮食干预。
从数据对比来讲,生活方式的干预相较于药物治疗更容易降低高危人群的代谢疾病,比如说糖尿病的发病率。强化生活干预,超过30%的糖尿病前期患者的病情可以逆转,不需要通过长期服药或者是注射的方式来控制病情。
讲到生活方式干预,饮食是关键。根据中国居民的平衡膳食宝塔,建议每天应合理摄入三大营养成分:蛋白质、脂肪和碳水化合物。
对于蛋白质和脂肪,大家一般比较清楚。蛋白质应选择优质蛋白;脂肪则应尽量减少饱和脂肪酸和反式脂肪酸的摄入,增加不饱和脂肪酸的摄入。
但是,对于碳水化合物——膳食中比例最高的一部分——大家往往存有疑虑。什么样的碳水是好的碳水?到底该如何摄入碳水?是不是应该减少甚至完全断绝碳水摄入?生酮饮食是否适用?我们更倡导的是优质碳水,即合理的饮食结构。碳水化合物中最主要的成分是淀粉。我们希望大家能正视碳水和淀粉的摄入。其实,淀粉有很多不同的种类,其中一种就叫抗性淀粉。
(二)抗性淀粉
抗性淀粉对健康有非常多的益处。抗性淀粉,顾名思义,对于健康者来讲,在小肠中不被吸收的淀粉、不被降解的产物的总和。根据抗性淀粉的原料来源和加工方式的不同,自然界中或通过生产的方式可以分为四种不同来源的抗性淀粉。抗性淀粉主要益处:
1、因为在小肠中不被消化,所以它可以作为结肠菌种的营养源促进益生菌的生长,从而能够改善胃肠道健康问题。
2、食用抗性淀粉可以增加消费者的饱腹感,餐后能维持更长的时间,从而帮助控制食欲和管理体重。
宜瑞安有一支非常老牌的产品,已经有几十年的历史了——HI-MAIZE®260。它是一种RS2类型的天然玉米来源的抗性淀粉,其中含有53%的纤维含量。可以简单地把它作为高纤成分添加到产品的配方中。
美国的FDA(美国食品药品管理局)、EFSA(欧洲食品安全局)都验证了宜瑞安的产品可以有效控制血糖,降低血糖反应。而且30多份的临床报告证明HI-MAIZE®260在血糖控制、减重、非酒精性脂肪肝包括肠道微生物健康方面都有非常积极的益处。
宜瑞安非常有幸和上海第六人民医院所属的糖尿病研究组进行深度合作。李华婷教授致力于内分泌代谢病的临床与科研。接下来隆重有请李教授为大家分享这几年HI-MAIZE®260在代谢健康方面的临床分析最新研究成果。
抗性淀粉及相关研究
(演讲嘉宾:李华婷教授)
各位好,我是一个临床医生,同时也是一个研究型的医师,这也是我第一次在食品大会上进行发言。我想一个临床医生的营养学研究是不同于其他讲者来分享的这些研究的。不同点在什么地方呢?我想有两个:
1、医生关注的是疾病。我是一个医生,医生就是看病的。有一些讲者不敢强调功效或者不强调功效,但是对做营养学研究的医生来讲,我们必须要强调功效,没有功效就没有被我们研究的价值。
2、我们采用了类似于药物研究的手段来进行营养学研究,我们想要提供的是高质量的循证证据。我也是一个转化研究的研究者,除了想知道抗性淀粉有没有用以外,还想知道它为什么有用,为此我们也展开了很多机制研究。
代谢性疾病是目前人类健康的一个首要负担。在中国,超重和肥胖的人群比例已经超过50%,脂肪肝患者比例超过了30%,即三分之一的人群患有脂肪肝。糖尿病患者的数量达到了1.4亿。代谢性疾病已经成为中国的重大健康负担。
代谢病早期会出现肠道微生态的紊乱。我们当时就在思考,如果通过饮食干预来调整人群的肠道微生态,是否能够成为一种有效的生活方式干预,从而对代谢性疾病进行治疗呢?于是,大概在8年前,抗性淀粉相关的临床实验研究就开始了。我分享两个临床研究的结果:
(一)用抗性淀粉来干预超重肥胖
在这个研究当中,每天给病人40克HI-MAIZE®260,把它添加到水中,早上一杯,晚饭前一杯。我们将超重肥胖的对象随机分成两组。一组首先每天给予40克的二型抗性淀粉,洗脱期后恢复到之前的对照淀粉饮食。洗脱期结束后,再给予等能量的对照淀粉。另外一组刚好把干预的次序反过来,这是一个标准的交叉临床实验设计。
在整个过程中,我们观察了人体测量学指标以及肝肾功能等深化检测指标。我们采用磁共振技术检测肝内脂肪含量、皮下脂肪含量和腹内脂肪含量等精确的肥胖定量指标,并通过标准的餐糖耐量实验进行葡萄糖耐量测试。
我们还使用了高胰岛素正葡萄糖钳夹的方法(团队自主建立的一个最新标准的胰岛素敏感性检测方法)来检测胰岛素敏感性。为了探究机制,我们还进行了宏基因组学和代谢组学分析。
在进行了8周的抗性淀粉干预后,红色的线条显著降低,体重平均降低了2.8公斤,灰色的对照淀粉组体重没有明显的改变。从体脂含量上看同样如此,抗性淀粉组的体脂含量显著降低了,而对照淀粉组没有显著的变化。
那么从餐糖耐量实验上看,抗性淀粉能够显著改善葡萄糖耐量。通过正糖钳夹的方法来观察葡萄糖的利用率(胰岛素敏感型的情况)。抗性淀粉在八周干预以后显著提高了胰岛素的敏感性。从血液当中的蛋白指标上来看,血液中的慢性炎症因子,如TNFα和IL-1β,也显著降低。此外,我们对所有对象进行了蛋白质谱检测,关注糖脂代谢相关激素水平的变化。结果发现有一个非常有意思的变化,血管生成素样蛋白4的含量显著升高。
为什么会关注它呢?因为它是一个内源性的脂蛋白脂肪酶(LPL)的抑制剂,同时也对胰脂肪酶具有抑制作用。奥利司他就是一个胰脂肪酶的抑制剂,也就是说,抗性淀粉在体内产生种种的变化后使得血管生成素样蛋白4的激素水平升高,也就表明,它抑制了脂肪的吸收。不管是这些病人粪便当中的游离脂肪酸、甘油三酯还是总胆固醇,都显著升高。这表明粪便当中排出来的脂质是升高的。
我们下一步又进行了机制研究。抗性淀粉作为一种益生元会改变肠道菌群,到底怎么变的,其实在研究之初是不清楚的。通过宏基因组学的研究,我们发现这些病人的肠道菌群发生了非常大的改变。当我们把这些病人的菌群(即病人的粪便)移植给无菌老鼠以后,老鼠也瘦了。这表示抗性淀粉引起的菌群变化可以直接引起减肥作用。并且如果在一个彻底无菌的环境当中,给予抗性淀粉没有减肥效果,这表明抗性淀粉的效果依赖于肠道菌群的变化。
究竟是哪个菌的改变与这些临床指标的变化最相关呢?结果表明,青春双歧杆菌的显著升高与这些指标的改善密切相关。具体来说,青春双歧杆菌的增加与BMI的下降以及腹内脂肪的减少最为显著相关。
随后,我们将青春双歧杆菌给予造模的老鼠,结果显示其有效减轻了肠漏现象。青春双歧杆菌的增加提升了肠道中的紧密连接蛋白,从而改善了肠漏,降低了进入循环系统中的脂多糖水平。在动物实验当中,我们观察到青春双歧杆菌的确也可以引起血管生成素样蛋白4的升高,小肠当中脂质吸收的降低和粪便当中脂质排出的增加。此外,青春双歧杆菌还会引起脂肪组织中FGF21水平的升高,FGF21是一种在糖脂代谢中具有重要作用的蛋白受体。这表明青春双歧杆菌能够提高FGF21的敏感性,同时增强脂联素的敏感性。这些机制也解释了为何青春双歧杆菌能改善胰岛素敏感性。综合来讲的话,这项研究看到了抗性淀粉结合平衡膳食可以缓解肥胖,改善血糖。从机制上来讲,它通过增加青春双歧杆菌的数量抑制身体当中脂肪的吸收,降低炎症水平等这些机制来缓解肥胖。这表明补充抗性淀粉可能是治疗超重肥胖及代谢紊乱的一种有效生活方式干预。
相关的研究结果于今年2月份发表在《Nature》子刊《Nature Metabolism》上。鉴于这一研究的重要性,《Nature Metabolism》还在线发表了题为“用益生元纤维来抵抗体重增加”的专栏评述。同行专家也认为这个研究揭示了微生物靶向治疗对于代谢性疾病明确的效用,而且也提示了优化的微生物治疗的方法可能是未来的希望。
(二)抗性淀粉改善非酒精性脂肪肝
肥胖是万恶之源,脂肪肝是肥胖引发的一个重大问题,可能在座1/3的人有脂肪肝。根据现在的流行病学数据,单纯肝脂肪变增加的全因死亡率在14年内会增加70%。今年4月份刚刚批准了第一个甲状腺素受体激动剂药物,但其实针对脂肪肝的治疗效果相对有限。目前,针对脂肪肝的药物治疗仍然没有一个特别有效的方法。
肠道菌群失调是脂肪肝的变因之一,它是一个使动因素,是因不是果,它是导致脂肪肝的变因之一。我们团队前期的多项研究发现,脂肪肝的早期阶段伴随着肠道菌群的变化。这些菌群和代谢物预测脂肪肝的发生,那么是否可以通过改变肠道菌群来治疗脂肪肝呢?因此我们就用抗性淀粉开展了下一个临床研究。
我们招募了200位非酒精性脂肪肝(代谢相关脂肪性肝病)患者。研究采用了平行对照实验设计,将患者随机分成两组。一组每日摄入40克抗性淀粉,另一组则每日摄入40克对照淀粉,两组均配合平衡膳食。所谓平衡膳食,即根据中国居民营养膳食宝塔的建议,碳水化合物占50%-60%,蛋白质占15%-20%,脂肪占25%-30%。
这个研究持续了16周。结果显示,患者的肝内脂肪含量降低了39.42%,这一变化非常显著,且独立于体重的变化。相比之下,在我们之前进行的脂肪肝临床试验中,二期临床研究的最佳结果也不过在40%左右。因此,这一结果让我们非常惊喜——通过生活方式干预和饮食干预,竟然能够实现脂肪肝缓解39%。
在16周的治疗后,我们观察到皮下脂肪和内脏脂肪显著减少。此外,肝功能指标如ALT(丙氨酸转氨酶)和AST(天门冬氨酸转移酶),以及反映肝内脂肪含量的FGF21(成纤维细胞生长因子21)等指标也都有显著下降。
在这个研究当中,我们也进一步研究了菌群的变化,结果发现患者的粪便拟杆菌(一种条件致病菌)显著降低。我们发现,粪便中拟杆菌数量的降低与肝内脂肪含量的减少以及肝酶指标的降低显著相关。因此,我们进行了进一步研究,使用了粪便移植实验和杆菌干预实验。结果显示,给予粪便拟杆菌会导致支链氨基酸合成增加,并引起脂多糖水平上升。这些变化会导致肝内脂肪含量增加以及肝脏炎症的加剧。通过抗性淀粉干预,我们观察到粪便中拟杆菌数量的降低,同时带来了菌源性支链氨基酸水平的下降以及脂多糖水平的降低。因此,抗性淀粉可以显著改善脂肪肝,是一种针对脂肪肝治疗的有效干预措施,可能成为一种菌群导向性的食物来治疗脂肪肝。
我们去年在《Cell Metabolism》杂志上发表文章,并被选作了封面文章,还附带了一篇专家述评,标题为《抗性淀粉万岁》。在述评当中专家也提出,这项研究给出了微生物相关疾病干预和机制研究的完整证据链,也提供了一种有效、经济且可持续的非酒精性脂肪肝的治疗方式,并且明确解释了它的机制,为开发基于微生物组的脂肪肝治疗提供了新的思路。
接下来,我们将继续探索抗性淀粉对糖代谢的改善作用。这方面的研究在2021年发表在《Nature Metabolism》上。在动物实验中,将主要的碳水化合物替换为抗性淀粉后,观察到体脂率降低和胰岛素敏感性改善等显著效果。抗性淀粉能够改善肥胖以及脂肪肝的效用,大家一定非常关心它会不会反弹。在交叉对照研究中,我们发现的确有反弹的问题。在停用了抗性淀粉以后,红线(体重)明显上升。
体重反弹确实是代谢病干预中的一个重要挑战,无论是生活方式干预,还是像张总提到的司美格鲁肽,甚至减肥手术,都可能面临这个问题。对于体重反弹,我们可以考虑抗性淀粉饮食作为一种有效的生活方式干预。抗性淀粉可以作为食物中的一种添加成分,也可以作为膳食补充剂纳入日常饮食中。只要我们坚持每天摄入,便能持续发挥其效果。将抗性淀粉的摄入纳入平衡膳食的饮食习惯中,可能是一种长期可持续且有效、经济的代谢性疾病管理新方式。
不要低碳、断碳,而要优碳
因此,我们提出了一个概念:不要低碳或断碳,而要优碳。建议选择优质的碳水化合物。对于医生来说,可以建议患者减少精制谷物(如白米、白面)的摄入,多选择全谷物、富含膳食纤维的蔬菜和豆类等,这些都是天然的抗性淀粉及其他膳食纤维和慢消化淀粉的良好来源。另外限制添加糖也非常重要,世界卫生组织的规定,每天添加的游离糖的量应该小于总能量的10%。
下一步:抗性淀粉对糖尿病影响的研究
我们下一步正在进行的是抗性淀粉对糖尿病影响的研究。2018年发表的一篇研究表明,糖尿病前期患者补充12周的抗性淀粉可以有效降低糖化血红蛋白。我们正在进行的这项研究只是一个预实验研究,把抗性淀粉的饮食纳入到病人的饮食结构当中,我们的设计目标是使慢消化淀粉和抗性淀粉的摄入量占所有碳水化合物的25%-30%。
我们将HI-MAIZE®260添加到馒头、面包、面条等食品中,使抗性淀粉不再以糊糊的形式提供给病人,而是通过这种食物的方式和食物的形态给到病人。
同时我们采用动态血糖监测的方法,给病人佩戴了持续血糖监测设备,以观察血糖波动的情况。初步的结果显示,抗性淀粉饮食或优质碳水化合物饮食后,葡萄糖达标的时间从约70%-80%上升到90%左右,效果显著。此外,平均血糖水平降低,血糖波动减少,同时也观察到一定程度体重和体脂的降低。当然这只是一个预实验的结果,后续还会进一步开展研究。
最后我们感谢我的老师贾伟平院士和在德国的系统生物学的合作团队,当然还要感谢宜瑞安提供的抗性淀粉。
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