5.2. Bloed-lipidenmetabolisme
In talrijke onderzoeken op dieren en in klinisch onderzoek op mensen is de hypocholesterolemische invloed van β-glucanen van graanoorsprong die (1→3)/(1→4)-β-bindingen bevatten, aangetoond. Deze invloed is bevestigd in het geval van β-glucanen geïsoleerd uit schimmels, die (1→3)/(1→6)-β bindingen bevatten, maar deze was zwakker in vergelijking met β-glucanen uit granen. Er zijn echter geen literatuurgegevens over de invloed van β-glucanen uit afgewerkte biergist op het vetmetabolisme van zowel proefdieren als mensen.
Tijdens een biologisch experiment groeiden de dieren die een dieet kregen aangevuld met β-glucanen HP en CMG en gedroogde afgewerkte biergist in een vergelijkbaar tempo. Het lichaamsgewicht van de dieren na het experiment varieerde van 390,8 tot 412,3 g, en de dagelijkse groei varieerde van 6,5 tot 7,2 g. Lichte verschillen tussen bepaalde groepen waren niet statistisch significant. In de groepen dieren die β-glucanen of biergist toegediend kregen, verschilde de voederefficiëntieverhouding (FER) niet significant en varieerde van 0,36 tot 0,38 (tab. 4).
Tabel 5 en Fig. 10-11 tonen de resultaten van de invloed van β-glucanen en gedroogd biergist op de totale cholesterolconcentratiem HDL- en LDL-fractiecholesterol en triacylglycerolen in het bloedplasma van ratten.
De totale cholesterolconcentratie in het bloed van ratten in de controlegroep, die een model atherogeen dieet (1% cholesterol, 20% vet) kregen, bedroeg 3,79 mmol/l en was significant hoger dan in alle experimentele groepen. Een significant hogere (p=0,043) concentratie van LDL-fracties (1,8 mmol/l) werd ook waargenomen in de controlegroep. De totale cholesterolconcentratie in het bloed van ratten die β-glucanenpreparaten uit afgewerkte biergist kregen toegediend in een dagelijkse hoeveelheid die overeenkomt met 100 mg/kg kale massa of een preparaat van afgewerkte biergist, varieerde van 2,82 tot 2,97 mmol/l. De verschillen tussen deze drie groepen waren statistisch gezien echter niet significant. De concentratie van de LDL-cholesterolfractie varieerde in deze groepen respectievelijk van 1,09 tot 1,11 mmol/l (tab. 5).
Figuur 10.
De mate van verlaging van het totale cholesterolgehalte in het perifere bloed van proefdieren op atherogene diëten, veroorzaakt door de toevoeging van β-glucaanpreparaten en biergist (*/identieke letters geven geen significant verschil aan).
Geconcludeerd werd dat voedingssupplementatie met biergistpreparaten bijdroeg tot een lagere totale cholesterolconcentratie van 21,6%. In groepen dieren die een dieet kregen met β-glucanen in een dagelijkse dosis van 10 en 100 mg/kg lichaamsgewicht, was de concentratie van totaal cholesterol in het bloed lager dan in de controlegroep met 22,2% (in de groep met β-glucanen BG-CMG100) en met 25,6% (in de groep met β-glucanen BG-HP100) – Fig. 10. In deze groepen was de LDL-cholesterol fractie respectievelijk lager van 38,3 tot 39,1% in vergelijking met de controlegroep (Fig. 11).
Het type β-glucanen uit afgewerkte biergist (BG-CMG en BG-HP) had geen significante invloed op het niveau van totaal cholesterol in het bloed (p = 0,638), terwijl hun dosering (p = 0,002) wel een significante invloed had. Bij ratten uit de controlegroep die een model athrogeen dieet volgden (1% cholesterol, 20% vet), bedroeg het cholesterol van de HDL-fractie 41,7% van het totale cholesterol, en het cholesterol van de LDL-fractie – 47,5%. Het gebruik van onderzochte preparaten in voedingssupplementen veroorzaakte veranderingen in de configuratie van deze fracties, wat leidde tot een verlaging van het aandeel van de LDL-fractie en een verhoging van het aandeel van de HDL-fractie cholesterol. Veranderingen van deze fracties in totaal cholesterol (LDL-cholesterol fractie minder dan 40% van totaal cholesterol), waren met name zichtbaar in groepen ratten die CMG en HP β-glucaanpreparaten uit afgewerkte biergist kregen toegediend in een hoeveelheid gelijk aan 100 mg/kg lichaamsmassa per dag.
Figuur 11.
Vermindering van de verhouding van LDL- en HDL-cholesterolfracties en triacylglycerolen in het perifere bloed van proefdieren met atherogene diëten door toevoeging van β-glucanepreparaten en gedroogd biergist (*/identieke letters wijzen op geen significant verschil).
Tabel 6 toont de verhoudingen van atherogene factoren van onderzochte preparaten. De verhouding van HDL-fractie tot Chol-C en HDL tot LDL-fracties was na afloop van het experiment in alle gevallen significant hoger in vergelijking met de controlegroep, wat suggereert dat elk van de onderzochte preparaten, ongeacht het type en de dosering, het vetmetabolisme van dieren die een atherogeen dieet krijgen aanzienlijk verbetert.
Gedroogd biergist, toegediend aan dieren in een dagelijkse dosis van 100 mg/kg lichaamsgewicht, droeg bij tot een verlaging van de TG-concentratie in het bloed in vergelijking met de controlegroep met 27,2% (p = 0,008) – tab. 7, fig. 12.
| Groep – experimentele factor | TG – triacylglycerolen | ||
| CONTROL | 0,90a ± 0.07 | ||
| β-glucanen | β-glucaan BG-CMG10 | 0,72b ± 0.06 | |
| β-glucaan BG-CMG100 | 0,67b ± 0,04 | ||
| β-glucaan BG-HP10 | 0,74b ± 0,04 | ||
| β-glucaan BG-HP10 | 0,74b ± 0,04 | ||
| β-glucaan BG-HP100 | 0.76b ± 0.04 | ||
| SBY – afgewerkte biergist | 0.66b ± 0.09 | ||
| SEM2 (p3) | 0.019 (0.008) | 0.019 (0.008) | |
| SEM2 (p3) | 0.019 (0.008).008) | ||
Tabel 7.
Geselecteerde lipidenparameters van het perifere bloed van proefdieren op atherogene diëten, aangevuld met β-glucanen en de bereiding van gedroogde biergist 1/.1/ gemiddelde waarden ± standaardafwijking voor n = 7 of 8; 2/ SEM – standaardfout gemiddelde; 3/ ANOVA, p < 0,05; identieke lettertekens in kolommen staan gelijk aan het ontbreken van een significant verschil tussen de vergeleken gemiddelde waarden
Figuur 12.
De procentuele verlaging (ten opzichte van de controlegroep) van de concentratie triacylglycerolen (TG) in het bloedplasma bij ratten op atherogene diëten aangevuld met β-glucanen en gedroogd biergist (*/identieke letters wijzen op geen significant verschil).
Twee-factoranalyse toonde aan dat het type β-glucaan (oplosbaar en onoplosbaar) geen significante invloed had (p=0,091). Ook de dosering van deze beta glucanen had geen invloed op de reductie ratio van TG in rattenbloed (p=0.786).
Tabel 8 geeft een overzicht van het totale gehalte aan lipiden en cholesterol in de lever van ratten op atherogene diëten aangevuld met β-glucanen en gedroogd gebruikt biergist. Het gehalte aan lipiden werd zowel in het equivalent van het zogenaamde natte weefsel als in de droge massa weergegeven, terwijl het cholesterolgehalte werd weergegeven in het equivalent van het natte weefsel en in referentie tot het totale lipidengehalte.
Het totale lipidengehalte in de verse levermassa van ratten verschilde niet significant (p=0,110) in alle groepen en varieerde van 18,4 tot 20,9 g/100 g van het natte weefsel. Statistische analyse toonde aan dat het type van de geteste β-glucanen (p=0,287) geen invloed had op de concentratie van lipiden in de lever, terwijl significant betere effecten werden waargenomen wanneer een hogere dosering (p=0,003) werd gebruikt.
In vergelijking met het cholesterolgehalte werd gesteld dat noch het type (p=0,444) noch de hoeveelheid β-glucanen (p=0.720) in de voeding, de cholesterolconcentratie in de lever significant beïnvloeden.
Tabel 9 presenteert het procentuele aandeel van verzadigde vetzuren (SFA), enkelvoudig onverzadigde vetzuren (MUFA) en meervoudig onverzadigde vetzuren (PUFA) in de totale lipidenpool in de levers. De concentratie van deze vetzuurgroepen werd niet beïnvloed door de gebruikte β-glucanen, maar wel door hun dosering (p=0,018).
Het type β-glucan uit afgewerkte biergist had geen significante invloed op de verhouding van het metabolisme van bloedlipidenparameters bij ratten op een atherogeen dieet dat 1% cholesterol bevatte. De concentratie van HDL-cholesterolfractie en triacylglycerolen in rattenbloed hing in dit geval noch af van het type β-glucaan, noch van de dosering ervan.
Literatuurgegevens tonen aan dat de hypolipemische activiteit van β-glucanen uit granen afhankelijk is van de deeltjesgrootte en dus van de deeltjesmassa . Het gebruik van bèta-glucanen met een hogere viscositeit en een hogere deeltjesmassa in voedingssupplementen geeft een beter hypocholesterolemisch effect . De deeltjesmassa is een belangrijke factor die de hypocholesterolemische werking van β-glucanen beïnvloedt, maar het is ook van essentieel belang aandacht te besteden aan de methode voor de aanwijzing ervan . Door de verscheidenheid aan methoden die door verschillende onderzoekers worden gebruikt, is het moeilijk om de experimentele resultaten die door verschillende auteurs worden gepresenteerd, te vergelijken. Het hypocholesterolemische effect bij mensen, dat het gevolg is van de inname van β-glucanen uit granen, hangt ook af van de dosering, de periode van inname van het dieet en zelfs de leeftijd van de geteste mensen. De inname van β-glucanen in een dosering van 3 g per dag gedurende 4 weken, verminderde de cholesterolconcentratie in het bloed van kinderen en tieners met lichte hypercholesterolemie met ongeveer 6-7% . Na 40 dagen voeding met 1 tot 5% β-glucaan van gerst, werd de totale cholesterolconcentratie verminderd met 39%, de LDL-cholesterolfractie met 61% en de triacylglycerolen met 21%.
Significante resultaten werden ook verkregen als gevolg van 5% aanvulling van de voeding van ratten met β-glucaan van oesterzwammen (Ostreatus Pleurotus). Een dergelijk niveau in het lage- en hoge-cholesteroldieet verlaagde de concentratie van cholesterol, met inbegrip van LDL- en VLDL-cholesterolfracties, in beide gevallen met ongeveer 30% in bloedplasma en met ongeveer 50% in de lever, hetgeen gelijktijdig samenhing met verlaging van de HMG – CoA-reductaseactiviteit .
Dit werk heeft geen significante verschillen bevestigd tussen hypocholesterolemisch effect van gecarboxymetyleerd β-glucaan (oplosbaar, van hogere deeltjesmassa) en natief β-glucaan (onoplosbaar).
De invloed van β-glucanen op het vetmetabolisme hangt in hoge mate af van de grootte van hun deeltjes. Het carboxymethylated β-glucaan dat in het laboratorium uit bakkersgist Saccharomyces cerevisiae werd geïsoleerd, had een zeer lage hipocholesterolemische activiteit ondanks zijn goede oplosbaarheid en hoge viiscositeit. Dit is door de auteurs verklaard door het feit dat β-glucaan naast het carboxymethyleringsproces nog een extra depolymerisatie van de deeltjes onderging door het gebruik van ultrasone trillingen. Dit leidde tot een aanzienlijke verlaging van zijn deeltjesmassa, en daardoor werd de richting van zijn gezondheidsbevorderende invloed gewijzigd.
In het onderzoek bij mensen waarbij β-glucanen van granen in de voeding werden gebruikt, werd een atherogene factor uitgedrukt als de verhouding tussen HDL-cholesterol en LDL-cholesterol, die in bijna alle gevallen verhoogd was in vergelijking met de controlegroep. Een soortgelijk effect werd verkregen in het in dit werk beschreven onderzoek. Voedingssupplementatie met β-glucaan geïsoleerd uit gebruikte biergist en bereiding van gedroogde gist beïnvloedde de waarde van HDL/Chol-totaal ratio en HDL/LDL ratio. In elk geval van voedingssuppletie waren deze ratio’s significant gunstiger dan in de controlegroep, die alleen atherogene voeding gebruikte. Gedroogde gebruikte biergist gegeven aan dieren in het dieet in de hoeveelheid van 0,5% voeding, waren net zo efficiënt als β-glucaan preparaten bereid uit hen en hielp bij het verlagen van de concentratie in het bloed van: totaal cholesterol van 21.6%, LDL-fractie – van 28,2% en triacyloglicerolen van 27,2% ten opzichte van de controlegroep.
De beschikbare literatuurgegevens betreffende de invloed van voedingssuppletie met gistpreparaten als bron van voedingsvezels betreffen in de meeste gevallen andere soorten of species van gist. In het onderzoek bij zwaarlijvige mannen met hypercholesterolemie is aangetoond dat inname van 15 g vezels uit afgewerkte biergist (met β-glucaan) de concentratie van totaal cholesterol in het bloed gunstig verlaagde, terwijl de concentratie van HDL-fractiecholesterol steeg. Tegelijkertijd werden geen veranderingen in de concentratie van triacyloglicerolen in het bloed waargenomen. De auteurs gaven echter niet de exacte samenstelling van de gistvezels, wat het moeilijk maakte om deze resultaten te vergelijken met de resultaten verkregen in dit werk.
Verlaging van de concentratie van totaal cholesterol in het bloed van proefdieren, als gevolg van dieetaanvulling met gist, zou het resultaat kunnen zijn van niet alleen β-glucan dat ze bevatten, maar ook van de aanwezigheid van squalens . Het vermogen om het vetmetabolisme in het bloed te corrigeren als gevolg van voedingssupplementatie met gist zou het gevolg kunnen zijn van de prebiotische eigenschappen van zowel de hele gedroogde gistcellen als de bèta-glucanen die ze bevatten, dankzij welke de samenstelling van de natuurlijke bacteriële flora extra kan worden gecorrigeerd.
Zoals uit de onderzoeksresultaten blijkt, werd de mate van leververvetting significant beïnvloed door de dosering van bèta-glucanen uit afgewerkte biergist, terwijl de oplosbaarheid er statistisch niet toe deed. Beide onderzochte β-glucaanpreparaten, gegeven in een dagelijkse dosis van 100 mg/kg lichaamsgewicht, beschermden de lever efficiënt tegen overmatige vetophoping.
Het type β-glucanen uit afgewerkte biergist en de hoeveelheid die ervan in het dieet werd gebruikt, hadden echter geen invloed op de cholesterolconcentratie in de levers. In vergelijking met de controlegroep was het aandeel van cholesterol in de leverlipiden in alle gevallen significant lager. Uit een variantieanalyse op basis van twee factoren bleek dat de hogere dosering van β-glucanen in het dieet, d.w.z. 100 mg/kg lichaamsgewicht per dag, bijdroeg tot een hogere concentratie meervoudig onverzadigde vetzuren (PUFA) in de lever en tegelijkertijd tot een lagere concentratie verzadigde vetzuren (SFA). De dosering van β-glucanen had geen significante invloed op de concentratie enkelvoudig onverzadigde vetzuren (MUFA). De concentratie van al deze groepen vetzuren werd niet beïnvloed door het type van de gebruikte β-glucanen. Gedroogd biergist droeg, net als β-glucanen, bij tot het bekomen van een lagere concentratie cholesterol in de berekening voor het nat weefsel van de lever.
Bèta-glucanen, ongeacht hun oorsprong, dienen als voedingsvezels in het lichaam van zoogdieren, daarom zou hun hipocholesterolemisch effect geassocieerd kunnen worden met het mechanisme dat erkend is voor voedingsvezels. De invloed van oplosbare fracties van voedingsvezels op de cholesterolconcentratie in het lichaam is bekend, doordat zij galzuren in de darm binden en bijgevolg de hoeveelheid galzuren die in de feces wordt uitgescheiden, verhogen. Dit leidt tot een vermindering van de hoeveelheid galzouten die in staat zijn deel te nemen aan de synthese van cholesterol in de lever en tot een verstoring van de micella’s in de darmen, waardoor de opname van lipiden wordt belemmerd. Cholesterol wordt gebruikt bij de synthese van galzuren in plaats van bij de synthese van lipoproteïden, waardoor het sneller circuleert en de concentratie in plasma daalt.
Hipocholesterolemisch effect van geteste β-glucanen kan ook worden vergeleken met de activiteit van bekende prebiotica (inuline) en havervezels. Terwijl inuline de fermentatie in de dikke darm ondergaat, beïnvloedt het de verhoudingen van de geproduceerde SCFA, waarbij de hoeveelheid geproduceerd octaan vermindert en het propionzuur- en boterzuurgehalte toeneemt. Dit is bijzonder voordelig, omdat octaan werkt als simulator en propionzuur als remmer van de cholesterolsynthese . Uit in vitro onderzoek is gebleken dat propionzuur de cholesterol- en vetzuursynthese in de lever belemmert. Het lijkt erop dat de combinatie van verhoogde uitscheiding van galzuur met de feces en lichte verlaging van de cholesterolsynthese in de lever gericht is op verlaging van de totale cholesterolconcentratie en de LDL-fractie in het bloed .
Supplementatie van ratten diëten met β-glucaan preparaten van gebruikte biergist onderzocht in dit werk en de bereiding van gedroogde biergist bijdraagt tot voordelige verlaging van cholesterolconcentratie in het bloed, tegelijkertijd het bereiken van een meer gunstige in verhouding tot controlegroep inhoud van de darm microflora, in het bijzonder verbonden met verhoogde numer van Bifidobacterium bacteriën van melkzuur, die werd aangetoond in parallelle uitgevoerd onderzoek.
Het is vrij moeilijk om het geschatte mechanisme van verlaging van de cholesterolconcentratie onder invloed van prebiotica te verklaren. Er is echter gesuggereerd dat de uitscheiding van cholesterol met de feces wordt verhoogd doordat de vorming van gemakkelijk verteerbare vette micella’s wordt belemmerd. Bij ratten is een verhoogde uitscheiding van cholesterol in de feces bevestigd, en soortgelijk onderzoek laat dit mechanisme ook bij mensen zien. Het is mogelijk dat sommige bacteriën van melkzuur direct cholesterol kunnen assimileren. Er is bewijs dat fructooligosacchariden (FOS) de synthese van triacylglycerolen in de lever verlagen, maar tot dusver is het mechanisme nog niet geïdentificeerd.
Een soortgelijke betekenis als probiotica wordt ook toegekend aan prebiotica. Prebiotica wekken nog meer belangstelling om praktische redenen – ze zijn duurzamer dan probiotica, hun activiteit is niet afhankelijk van de levensvatbaarheid van microorganismen na inname en ze kunnen als een van de ingrediënten aan veel voedingsmiddelen worden toegevoegd. Er is weinig onderzoek beschikbaar over onderzoek bij mensen; de meeste conclusies zijn dan ook getrokken op basis van het onderzoek bij dieren. Bij ratten bijvoorbeeld werd na een 5 weken durende toediening van inuline een significante verlaging van de triacylogliceroleconcentratie waargenomen. Bij mensen leidde toediening van oligofructose gedurende 4 weken echter niet tot verlaging van triacyloglicerolen en cholesterol . Vooral een sterke invloed van prebiotica op de verlaging van de VLDL-fractie wordt gesuggereerd .