5.2. Veren rasva-aineenvaihdunta
Lukuisissa eläimillä tehdyissä tutkimuksissa ja ihmisillä tehdyissä kliinisissä tutkimuksissa on osoitettu (1→3)/(1→4)-β-sidoksia sisältävien viljaperäisten β-glukaanien hypokolesteroleminen vaikutus. Tämä vaikutus on vahvistettu myös sienistä eristetyillä β-glukaaneilla, jotka sisältävät (1→3)/(1→6)-β-sidoksia, mutta se on ollut heikompi verrattuna viljan β-glukaaneihin. Kirjallisuustietoa käytetystä oluthiivasta peräisin olevien β-glukaanien vaikutuksesta sekä koe-eläinten että ihmisten rasva-aineenvaihduntaan ei kuitenkaan ole.
Biologisen kokeen aikana eläimet, jotka saivat ruokavaliota, jota oli täydennetty β-glukaaneilla HP:lla ja CMG:llä sekä kuivatulla käytetyllä oluthiivalla, kasvoivat vertailukelpoisella vauhdilla. Eläinten ruumiinpaino vaihteli kokeen jälkeen 390,8-412,3 g:n välillä, ja päivittäinen kasvu vaihteli 6,5-7,2 g:n välillä. Pienet erot yksittäisten ryhmien välillä eivät olleet tilastollisesti merkitseviä. Eläinryhmissä, jotka saivat β-glukaaneja tai käytettyä oluthiivaa, rehuhyötysuhde (FER) ei eronnut merkittävästi ja vaihteli välillä 0,36-0,38 (taulukko 4).
Taulukossa 5 ja kuvissa 10-11 on esitetty tulokset, joissa määritetään β-glukaanien ja kuivatun käytetyn oluthiivan vaikutus kokonaiskolesterolipitoisuuteenm HDL- ja LDL-fraktioiden kolesterolipitoisuuksiin ja triasyyliglyseroleihin rottien veriplasmassa.
Kokonaiskolesterolipitoisuus kontrolliryhmään kuuluvien rottien veressä, joille annettiin aterogeenistä malliruokavaliota (1 % kolesterolia, 20 % rasvaa), oli 3,79 mmol/l ja se oli merkitsevästi korkeampi kuin kaikissa koeryhmissä. Kontrolliryhmässä havaittiin myös merkitsevästi korkeampi (p=0,043) LDL-fraktioiden pitoisuus (1,8 mmol/l). Kokonaiskolesterolipitoisuus niiden rottien veressä, jotka saivat käytetystä oluthiivasta peräisin olevia β-glukaanivalmisteita päivittäisen määrän, joka vastasi 100 mg/kg pahan massaa, tai käytetystä oluthiivasta valmistettua valmistetta, vaihteli välillä 2,82-2,97 mmol/l. Näiden kolmen ryhmän väliset erot olivat kuitenkin tilastollisesti merkityksettömiä. LDL-kolesterolifraktion pitoisuus vaihteli näissä ryhmissä vastaavasti välillä 1,09-1,11 mmol/l (taulukko 5).
Kuvio 10.
Kokonaiskolesterolin vähenemisen aste aterogeenista ruokavaliota käyttäneiden koe-eläinten perifeerisessä veressä, joka aiheutui β-glukaanivalmisteilla ja käytetyllä oluthiivalla tehdystä ruokavalion täydennyksestä (*/ identtiset kirjaimet merkitsevät sitä, että eroa ei ole merkitsevästi havaittavissa).
Johtopäätöksenä oli, että ruokavalion täydentäminen käytetyllä oluthiivavalmisteella vaikutti osaltaan siihen, että kokonaiskolesterolipitoisuus laski 21,6 prosenttia. Eläinryhmissä, jotka saivat ruokavaliota, joka sisälsi β-glukaaneja vuorokausiannoksina 10 ja 100 mg/kg ruumiinpainoa, veren kokonaiskolesterolipitoisuus oli kontrolliryhmää alhaisempi 22,2 % (ryhmässä, jossa käytettiin β-glukaania BG-CMG100) ja 25,6 % (ryhmässä, jossa käytettiin β-glukaania BG-HP100) – kuva 10. Näissä ryhmissä LDL-kolesterolifraktio oli vastaavasti 38,3-39,1 % pienempi kontrolliryhmään verrattuna (kuva 11).
Käytetystä oluthiivasta saatujen β-glukaanien tyyppi (BG-CMG ja BG-HP) ei vaikuttanut merkitsevästi veren kokonaiskolesterolipitoisuuteen (p = 0,638), kun taas niiden annostuksella (p = 0,002) oli merkittävä vaikutus. Kontrolliryhmään kuuluvilla rotilla, jotka söivät mallin mukaista atrogeenista ruokavaliota (1 % kolesterolia, 20 % rasvaa), HDL-fraktion kolesteroli oli 41,7 % kokonaiskolesterolista ja LDL-fraktion kolesteroli – 47,5 %. Tutkittujen valmisteiden käyttö ruokavalion täydentämisessä aiheutti muutoksia näiden fraktioiden kokoonpanossa, mikä johti LDL-fraktion osuuden alenemiseen ja HDL-fraktion kolesterolin prosenttiosuuden kasvuun. Näiden fraktioiden muutokset kokonaiskolesterolissa (LDL-kolesterolifraktio alle 40 % kokonaiskolesterolista) näkyivät erityisesti rottien ryhmissä, jotka saivat käytetystä oluthiivasta peräisin olevia CMG- ja HP- β-glukaanivalmisteita määrän, joka vastasi 100 mg/kg ruumiinpainoa päivittäin.
Kuvio 11. LDL-kolesterolin osuus kokonaiskolesterolista.
Aterogeenistä ruokavaliota saaneiden koe-eläinten perifeerisen veren LDL- ja HDL-kolesterolifraktioiden ja triasyyliglyserolien vähenemissuhteet, jotka aiheutuivat β-glukaanivalmisteilla ja kuivatulla käytetyllä oluthiivalla tehdystä ruokavalion täydennyksestä (*/ identtiset kirjaimet merkitsevät, että eroa ei ole merkitsevästi havaittavissa).
Kuivattua käytettyä panimohiivaa annosteltuna eläimille vuorokausiannoksella 100 mg/kg ruumiinpainoa vaikutti osaltaan alentavasti TG:iden pitoisuuksiin veressä kontrolliryhmään nähden 27,2 %:a alhaisemmalla tasolla kuin kontrolliryhmässä (p = 0,008) – tab. 7, kuva 12.
| Ryhmä – kokeellinen tekijä | TG – triasyyliglyserolit | |
| KONTROL | 0,90a ± 0.07 | |
| β-glukaanit | β-glukaani BG-CMG10 | 0.72b ± 0.06 |
| β-glukaani BG-CMG100 | 0.67b ± 0.04 | |
| β-glukaani BG-HP10 | 0.74b ± 0.02 | |
| β-glukaani BG-HP100 | 0.76b ± 0.04 | |
| SBY – käytetty oluthiiva | 0.66b ± 0.09 | |
| SEM2 (p3) | 0.019 (0.008) | |
Taulukko 7.
Valitut lipidiparametrit perifeerisessä veressä koe-eläimillä, jotka saivat aterogeenistä ruokavaliota, jota oli täydennetty β-glukaaneilla ja kuivattua oluthiivavalmistetta 1/.1/ keskiarvot ± keskihajonta n = 7 tai 8:lle; 2/ SEM – keskiarvon keskivirhe; 3/ ANOVA, p < 0.05; samanlaiset kirjainmerkit sarakkeissa merkitsevät sitä, että vertailtujen keskiarvojen välillä ei ole merkitsevää eroa
Kuvio 12. Vertailuarvot.
Triasyyliglyserolien (TG) pitoisuuden prosentuaalinen aleneminen (kontrolliryhmään nähden) veriplasmassa rotilla, jotka saivat aterogeenistä ruokavaliota, jota täydennettiin β-glukaaneilla ja kuivatulla käytetyllä oluthiivalla (*/ identtiset kirjaimet merkitsevät, että eroa ei ole merkitsevästi havaittavissa).
Kahden tekijän analyysi osoitti, että β-glukaanin tyypillä (liukeneva ja liukenematon tyyppi) ei ollut merkittävää vaikutusta asiaan (p=0,091). Myöskään näiden beetaglukaanien annostus ei vaikuttanut rottien veren TG:n reduktiosuhteeseen (p=0,786).
Taulukkoon 8 on koottu rottien maksan lipidien ja kolesterolin kokonaispitoisuudet aterogeenisella ruokavaliolla, jota täydennettiin β-glukaaneilla ja kuivatulla käytetyllä oluthiivalla. Lipidipitoisuus on esitetty sekä ns. märkäkudoksen ekvivalenttina että kuivamassana, kun taas kolesterolipitoisuus on esitetty märkäkudoksen ekvivalenttina ja suhteessa kokonaislipidipitoisuuteen.
Rottien maksan tuoremassan kokonaislipidipitoisuus ei eronnut merkitsevästi toisistaan (p=0,110) kaikissa ryhmissä, ja se vaihteli välillä 18,4-20,9 g/100 g märkäkudosta. Tilastollinen analyysi osoitti, että testattujen β-glukaanien tyyppi (p=0,287) ei vaikuttanut lipidien pitoisuuteen maksassa, kun taas merkitsevästi parempia vaikutuksia havaittiin, kun käytettiin suurempaa annosta (p=0,003).
Vertailtaessa kolesterolipitoisuutta on todettu, että sen enempää β-glukaanien tyyppi (p=0,444) kuin niiden määräkään (p=0.720) ruokavaliossa vaikuttavat merkittävästi maksan kolesterolipitoisuuteen.
Taulukossa 9 esitetään tyydyttyneiden rasvahappojen (SFA), kertatyydyttymättömien rasvahappojen (MUFA) ja monityydyttymättömien rasvahappojen (PUFA) prosentuaalinen osuus maksan kokonaislipidivarastosta. Näiden rasvahapporyhmien pitoisuuksiin eivät vaikuttaneet käytetyt β-glukaanit, mutta niiden annostelu (p=0,018).
Käytetystä oluthiivasta saadun β-glukaanin tyyppi ei vaikuttanut merkittävästi veren lipidiparametrien aineenvaihdunnan suhdelukuihin rotilla, jotka saivat aterogeenistä ruokavaliota, joka sisälsi 1 % kolesterolia. HDL-kolesterolifraktion ja triasyyliglyserolien pitoisuus rottien veressä ei tässä tapauksessa riippunut β-glukaanin tyypistä eikä sen annostuksesta.
Kirjallisuustiedot osoittavat, että viljan β-glukaanien hypolipidinen aktiivisuus riippuu hiukkaskoosta ja siten hiukkasten massasta . Suuremman viskositeetin ja suuremman hiukkasmassan omaavien beetaglukaanien käyttö ruokavalion täydentämisessä antaa paremman hypokolesterolemisen vaikutuksen . Hiukkasmassa on merkittävä tekijä, joka vaikuttaa β-glukaanien hypokolesterolemiseen vaikutukseen, mutta myös sen määritysmenetelmään on kiinnitettävä huomiota . Eri tutkijoiden käyttämien menetelmien moninaisuuden vuoksi on vaikeaa vertailla eri kirjoittajien esittämiä koetuloksia. Viljan β-glukaanin saannin aiheuttama hypokolesteroleminen vaikutus ihmisiin riippuu myös annostuksesta, ruokavalion lisäyksen kestosta ja jopa testattujen ihmisten iästä. β-glukaanin saanti annoksella 3 g päivässä 4 viikon ajan vähensi lievää hyperkolesterolemiaa sairastavien lasten ja nuorten veren kolesterolipitoisuutta noin 6-7 % . Kun rotat olivat 40 päivän ajan nauttineet ruokavaliota, joka sisälsi 1-5 % ohran β-glukaania, kokonaiskolesterolipitoisuus oli pienentynyt 39 %, LDL-kolesterolifraktio 61 % ja triasyyliglyserolit 21 %.
Merkittäviä tuloksia saatiin myös rottien ruokavaliota 5 %:lla täydennettäessä osterisienestä (Ostreatus Pleurotus) saatavalla β-glukaanilla. Tällainen määrä vähäkolesterolisessa ja korkeakolesterolisessa ruokavaliossa alensi kolesterolipitoisuutta, mukaan lukien LDL- ja VLDL-kolesterolifraktiot, molemmissa tapauksissa noin 30 % veriplasmassa ja noin 50 % maksassa, mikä liittyi samanaikaisesti HMG – CoA -reduktaasiaktiivisuuden alenemiseen .
Tässä työssä ei ole vahvistettu merkittäviä eroja karboksimetyloidun β-glukaanin (liukoinen, suurempi hiukkasmassa) ja natiivin β-glukaanin (liukenematon) hypokolesterolemisen vaikutuksen välillä.
B-glukaanien vaikutus lipidimetaboliaan riippuu suurelta osin niiden hiukkasten koosta. Karboksimetyloidulla β-glukaanilla, joka eristettiin laboratoriossa Saccharomyces cerevisiae -leipomohiivasta, oli hyvästä liukoisuudestaan ja suuresta viiskositeetistaan huolimatta hyvin alhainen hipokolesteroleminen aktiivisuus. Kirjoittajat ovat selittäneet tämän sillä, että karboksimetylaatioprosessin lisäksi β-glukaanin hiukkaset depolymeroituivat lisäksi ultraäänen avulla. Se johti sen hiukkasmassan merkittävään pienenemiseen, ja siksi sen terveyttä edistävän vaikutuksen suunta muuttui.
Viljan β-glukaaneja ruokavaliossa käyttäneiden ihmisten tutkimuksissa aterogeeninen tekijä ilmaistuna HDL-kolesterolin ja LDL-kolesterolin suhteena oli lähes joka tapauksessa lisääntynyt kontrolliryhmään verrattuna. Samanlainen vaikutus saatiin tässä työssä kuvatussa tutkimuksessa. Ruokavalion täydentäminen käytetystä panimohiivasta eristetyllä β-glukaanilla ja kuivahiivavalmisteella vaikutti HDL/Chol-kokonaiskolesteroli-suhteen ja HDL/LDL-suhteen arvoon. Kussakin ruokavaliolisäyksessä nämä suhdeluvut olivat huomattavasti edullisemmat kuin kontrolliryhmässä, jossa käytettiin vain aterogeenistä ruokavaliota.
Kuivattu käytetty panimohiiva, jota annettiin eläimille ruokavaliossa 0,5 %:n määrässä ruokavaliota, oli yhtä tehokasta kuin niistä valmistetut β-glukaanivalmisteet, ja ne auttoivat alentamaan veren pitoisuutta: kokonaiskolesterolia 21.6 %, LDL-fraktiota – 28,2 % ja triasykyloglyseroleja 27,2 % suhteessa kontrolliryhmään.
Saatavilla olevat kirjallisuustiedot, jotka koskevat hiivavalmisteilla ravintokuidun lähteenä täydennetyn ruokavalion vaikutusta, koskevat useimmissa tapauksissa muita hiivatyyppejä tai -lajeja. Hyperkolesterolemiaa sairastavilla lihavilla miehillä tehdyissä tutkimuksissa on osoitettu, että 15 g käytetystä oluthiivasta saatavan kuidun (β-glukaania sisältävän) saanti alensi edullisesti veren kokonaiskolesterolipitoisuutta ja lisäsi HDL-fraktion kolesterolipitoisuutta. Samanaikaisesti ei havaittu muutoksia veren triasykyloglyserolien pitoisuuksissa. Kirjoittajat eivät kuitenkaan ilmoittaneet hiivakuitujen tarkkaa koostumusta, mikä vaikeutti näiden tulosten vertaamista tässä työssä saatuihin tuloksiin .
Kokeilueläinten veren kokonaiskolesterolipitoisuuden aleneminen hiivalla täydennetyn ruokavalion seurauksena saattaa johtua paitsi hiivan sisältämästä β-glukaanista myös squalensin läsnäolosta . Kyky korjata veren rasva-aineenvaihduntaa hiivalla täydennetyn ruokavalion seurauksena saattaa johtua sekä kokonaisten kuivattujen hiivasolujen että niiden sisältämien beetaglukaanien prebioottisista ominaisuuksista, joiden ansiosta luonnollisen bakteeriflooran koostumusta voidaan lisäksi korjata .
Tutkimustulosten mukaan käytetystä panimohiivasta saatujen beetaglukaanien annostelu vaikutti merkitsevästi maksan rasvoittumisasteeseen, kun taas liukoisuudella ei ollut tilastollisesti merkitystä. Molemmat tutkitut β-glukaanivalmisteet, joita annettiin vuorokausiannoksena 100 mg/kg ruumiinpainoa, suojasivat tehokkaasti maksaa liialliselta rasvan kerrostumiselta.
Käytetystä oluthiivasta peräisin olevien β-glukaanien tyyppi ja niiden ruokavaliossa käytetty määrä eivät kuitenkaan vaikuttaneet maksan kolesterolipitoisuuteen. Verrattaessa kontrolliryhmään kolesterolin osuus maksan lipideistä oli kussakin tapauksessa huomattavasti pienempi. Kaksitekijäinen varianssianalyysi osoitti, että suurempi β-glukaanien annos ruokavaliossa eli 100 mg/kg ruumiinpainoa vuorokaudessa vaikutti siihen, että monityydyttymättömien rasvahappojen (PUFA) pitoisuudet maksassa olivat suuremmat ja tyydyttyneiden rasvahappojen (SFA) pitoisuudet samanaikaisesti pienemmät. β-glukaanien annostus ei vaikuttanut merkittävästi kertatyydyttymättömien rasvahappojen (MUFA) pitoisuuteen. Kaikkien näiden rasvahapporyhmien pitoisuuksiin ei vaikuttanut käytettyjen β-glukaanien tyyppi. Kuivattu käytetty oluthiiva vaikutti β-glukaanien tavoin myös siihen, että maksan märkäkudosta laskettaessa kolesterolipitoisuudet olivat alhaisemmat.
Betaglukaanit toimivat alkuperästä riippumatta ravintokuituna nisäkkäiden elimistössä, joten niiden hipokolesteroleminen vaikutus saattaa liittyä ravintokuidulle tunnustettuun mekanismiin. Ravintokuitujen liukoisten fraktioiden vaikutus elimistön kolesterolipitoisuuteen tunnetaan siten, että ne sitovat sappihappoja suolistossa ja lisäävät näin ollen ulosteeseen erittyvien sappihappojen määrää. Tämä johtaa siihen, että sellaisten sappisuolojen määrä, jotka pystyvät osallistumaan kolesterolin synteesiin maksassa, vähenee ja että suoliston mikkelit häiriintyvät, mikä vaikeuttaa lipidien imeytymistä. Kolesterolia käytetään sappihappojen synteesiin lipoproteidien synteesin sijasta, mikä nopeuttaa sen kiertoa, ja sen pitoisuus plasmassa laskee .
Testattujen β-glukaanien hipokolesterolemista vaikutusta voidaan verrata myös tunnettujen prebioottien (inuliinin) ja kaurakuidun toimintaan. Inuliini vaikuttaa paksusuolessa fermentoituessaan tuotettujen SCFA:iden osuuksiin vähentäen tuotetun oktaanin määrää ja lisäten propioni- ja voihapon määrää. Se on erityisen edullista, koska oktaani toimii simulaattorina ja propioni kolesterolisynteesin estäjänä . In vitro -tutkimukset osoittivat, että propionihappo estää kolesterolin ja rasvahappojen synteesiä maksassa. Näyttää siltä, että sappihapon lisääntyneen erittymisen ulosteen mukana ja maksan kolesterolisynteesin lievän alenemisen yhdistelmällä pyritään alentamaan veren kokonaiskolesterolipitoisuutta ja LDL-fraktiota .
Rottien ruokavalion täydentäminen tässä työssä tutkituilla käytetystä oluthiivasta valmistetuilla β-glukaanivalmisteilla ja kuivatusta oluthiivasta valmistetulla valmisteella edistää veren kolesterolipitoisuuden suotuisaa alenemista samalla, kun saavutetaan kontrolliryhmään verrattuna suoliston mikroflooran suotuisampi pitoisuus, joka liittyy erityisesti maitohappoa tuottavien Bifidobacterium-bakteerien lisääntyneeseen lukumäärään, mikä osoitettiin samansuuntaisissa tutkimuksissa.
Prebioottien vaikutuksesta tapahtuvan kolesterolipitoisuuden alenemisen arvioitua mekanismia on melko vaikea selittää. On kuitenkin ehdotettu kolesterolin lisääntynyttä erittymistä ulosteen mukana vaikeuttamalla helposti sulavien rasvamicellojen muodostumista. Rotilla kolesterolin lisääntynyt erittyminen ulosteeseen on vahvistettu, ja samankaltaiset tutkimukset osoittavat tämän mekanismin myös ihmisillä. On mahdollista, että jotkut maitohappobakteerit voivat assimiloida kolesterolia suoraan. On todisteita siitä, että fruktooligosakkaridit (FOS) alentavat triasyyliglyserolien synteesiä maksassa, mutta toistaiseksi mekanismia ei ole tunnistettu.
Probioottien kaltainen merkitys on myös prebiooteilla. Prebiootit herättävät vielä suurempaa kiinnostusta käytännön syistä – niille on ominaista probiootteja parempi kestävyys, niiden aktiivisuus ei riipu mikrobien elinkelpoisuudesta nauttimisen jälkeen, ja niitä voidaan lisätä moniin elintarvikkeisiin yhtenä ainesosana. Ihmisillä tehdyistä tutkimuksista on saatavilla vain vähän tutkimustietoa, joten useimmat johtopäätökset on tehty eläimillä tehtyjen tutkimusten perusteella. Esimerkiksi rotilla havaittiin viiden viikon inuliinin annon jälkeen triasykyloglikerolipitoisuuden merkittävää alenemista. Ihmisillä oligofruktoosin antaminen 4 viikon ajan ei kuitenkaan johtanut triasykyloglikerolien ja kolesterolin vähenemiseen. Prebioottien erityisen voimakas vaikutus VLDL-fraktion alentamiseen viittaa .