In Vitro Pati kinetika Pencernaan, Dikoreksi Estimasi Lambung Mengosongkan, Memprediksi Glukosa Portal Penampilan di Babi

In Vitro Starch Digestion Kinetics, Corrected Estimated Gastric Emptying, Predict Portal Glucose Appearance in Pigs

(In Vitro Pati kinetika Pencernaan, Dikoreksi Estimasi Lambung Mengosongkan, Memprediksi Glukosa Portal Penampilan di Babi)

1. ATG Theo van Kempen
2. Prajwal R. Regmi 
3. J. Jacques Matte 
4. Ruurd T. Zijlstra

Abstrak

In vitro pencernaan pati digunakan untuk memprediksi dalam menanggapi glukosa vivo, tapi hubungan mereka belum ditetapkan secara menyeluruh. Untuk memperjelas, in vitro pencernaan pati menggunakan dimodifikasi Englyst-assay dibandingkan dengan penampilan glukosa portal di babi. Babi Empat vena porta-kateter (43,2 ± 4,8 kg berat badan) diberi makan diet yang mengandung 4 70% dimurnikan pati mulai dari perlahan-lahan dengan cepat dicerna [tingkat maksimal pencernaan in vitro (%) / min: 0.22 (perlahan), 0,38, 0,73 , dan 1,06 (cepat)] untuk periode 7-d dalam 4 × 4 persegi Latin. In vivo ( R ² = 0,964) dan in vitro ( R ² = 0,998) data dimodelkan menggunakan model Chapman-Richards yang secara akurat menggambarkan profil glukosa-release sigmoidal. Di seberang sampel, tingkat glukosa pulih kurang in vivo daripada in vitro (69 vs 42% dari pati). Laju pelepasan glukosa disesuaikan untuk efek dataran tinggi lebih rendah in vivo (0,35 vs 0,89% / menit), sedangkan parameter bentuk disesuaikan untuk efek dataran tinggi (pengubah sigmoidal) lebih tinggi in vivo (37,9 vs 13,7). Akibatnya, melepaskan glukosa puncak in vivo terjadi 69 menit setelah makan, sedangkan hal itu terjadi hanya 6 menit ke tahap kedua pencernaan in vitro. Penampilan glukosa Portal kumulatif adalah terkait kuat ( R ² = 0,89; P <0,001) dalam rilis glukosa vitro, meskipun bias nonlinier diamati. Setelah mengoreksi dalam rilis vitro dengan prediksi pengosongan lambung, hubungan ditingkatkan dan menjadi linier ( R ² = 0,95; P <0,001). Sebagai kesimpulan, in vitro pati kinetika pencernaan memprediksi penampilan glukosa Portal hingga 8 jam postprandial akurat disediakan bahwa data in vitro yang dikoreksi untuk pengosongan lambung.

Pengantar

Untuk tujuan nutrisi, jenis pati biasanya digambarkan oleh 3 fraksi berdasarkan tingkat dan luasnya in vitro enzimatik pencernaan: 1 ) cepat dicerna pati (RDS) ⁷ yang akut meningkatkan glukosa darah, 2 ) lambat dicerna pati (SDS) yang menghasilkan peningkatan berlarut-larut dalam glukosa darah, dan 3 ) pati resisten (RS) yang menolak pencernaan oleh enzim mamalia dan dengan demikian tidak glukosa hasil ( 1 , 2 ). In vitro Englyst-assay ( 3 ) menentukan pecahan ini, RDS, SDS, dan RS, seperti yang dicerna dalam 20 menit, 20-120 menit, dan tidak dicerna dalam waktu 120 menit, masing-masing ( 1 , 2 ); memiliki pengulangan yang baik; dan dengan demikian banyak digunakan untuk memprediksi respon glikemik vivo.

In vitro berbasis fraksi RDS dan SDS yang lebih terkait dengan indeks glikemik ( R ² = 0,62), yang menempati peringkat makanan yang mengandung karbohidrat menurut mereka sebagai respons glukosa vivo ( 4 ), dibandingkan dengan komponen karbohidrat yang sebenarnya seperti glukosa, pati , sukrosa, dan fruktosa ( R ² = 0,17) ( 1 , 5 ). Selain itu, beberapa studi ( 6 - 10 ), meskipun tidak selalu konsisten ( 11 , 12 ), telah menunjukkan bahwa tinggi SDS dan RS isi dalam diet akan mengurangi tingkat dan tingkat in vivo pencernaan pati dan dengan demikian mempertahankan berkelanjutan dan glukosa postprandial rendah tanggapan dalam sirkulasi perifer. Oleh karena itu, pati mulai di SDS dan RS isinya digunakan di banyak olahan makanan ( 13 ) untuk pengelolaan penyakit yang berhubungan dengan metabolisme karbohidrat ( 13 , 14 ). Kontribusi aktual mereka untuk menjaga laju dan tingkat penyerapan glukosa vivo, bagaimanapun, tidak dimengerti dengan jelas, karena ekstrapolasi akurat dari in vitro in vivo masih belum memungkinkan. Selanjutnya, baik in vitro RS merupakan prediktor akurat pati resisten terhadap pencernaan enzim dalam usus kecil adalah kontroversial, karena pencernaan pati dapat terus berlanjut setelah 120 menit dari dalam inkubasi in vitro ( 7 ).

Nutrisi kinetika penyerapan pada manusia sehat adalah sulit untuk mengukur untuk alasan etis dan teknis. Oleh karena itu, babi, memiliki anatomi dan fisiologi pencernaan serupa ( 15 ) dan profil yang sama nutrisi dan hormon dalam sirkulasi darah ( 16 ), dapat menjadi model yang baik untuk memahami kinetika penampilan glukosa Portal pada manusia. Oleh karena itu, penelitian ini dirancang untuk menentukan respon glukosa postprandial dalam vena portal-kateter babi makan diet yang mengandung pati dimurnikan dengan berbagai dalam pencernaan in vitro kinetika dan untuk menggambarkan hubungan antara kedua. Hipotesis adalah bahwa dalam rilis glukosa vitro mencerminkan kinetika penyerapan glukosa vivo.

Metode

In vitro pencernaan metode validasi dan modifikasi.

A 2-jam dalam teknik in vitro dijelaskan oleh Englyst et al. ( 3 ) simulasi lambung dan usus kecil pencernaan umumnya digunakan untuk menentukan in vitro cerna pati dan untuk memprediksi indeks glikemik makanan bertepung ( 17 ). Dalam studi ini, Englyst et al. ( 3 ) teknik yang digunakan dengan 2 modifikasi. Pertama, kami mengamati bahwa perbedaan antara kadar glukosa diukur 1 d setelah dibandingkan dengan segera setelah in vitro pencernaan enzimatik lebih besar ( P <0,001) jika 66% dibandingkan dengan etanol absolut digunakan untuk menghentikan inkubasi (0,7 ± 0,23 vs 0,0 ± 0,01 mmol / L, masing-masing). Perbedaan ini menunjukkan bahwa etanol 66% seperti yang digunakan oleh Englyst et al. ( 3 ) tidak menghentikan aktivitas enzim sehingga saat pengukuran relatif glukosa ketika assay dihentikan mempengaruhi pembacaan. Absolute etanol, di sisi lain, benar-benar menghentikan aktivitas enzimatik setelah inkubasi, sehingga etanol absolut yang digunakan dalam penelitian ini. Kedua, titik waktu di mana Subsamples untuk analisis glukosa diambil diubah dan pemeriksaan diperpanjang sampai 8 jam. Secara khusus, waktu sampling 20-menit itu bergerak maju untuk lebih mencirikan pencernaan sigmoidal, 15 menit digunakan sebagai kompromi antara apa yang praktis hal itu layak dan apa yang diinginkan. Alasan untuk memperluas uji untuk 8 jam adalah untuk tidak hanya sesuai dalam kerangka waktu vivo tetapi juga untuk memastikan bahwa semua diet pati dicerna untuk setidaknya 95% dari nilai dataran tinggi. Di luar 8 jam, seperti yang dilakukan oleh, misalnya, McCleary et al. ( 18 ), yang dianggap tidak menambah nilai dan dapat mengakibatkan assay semakin tidak stabil karena, misalnya kontaminasi mikroba. Dengan demikian, sampel diambil pada 0, 15, 30, 60, 120, 240, 360, dan 480 menit untuk benar mencirikan pencernaan pati.

Dalam teknik modifikasi, 1 g sampel tanah (layar 1-mm, Retsch penggiling, Model ZM1, Brinkman Instruments) ditambahkan ke dalam tabung 50-mL. Sampel diinkubasi dalam rangkap tiga di 10 mL larutan pepsin, mengandung 0,05 g pepsin (P-7000, Sigma-Aldrich) dan 0,05 g guar gum di 0,05 mol / L HCl selama 30 menit untuk meniru pencernaan lambung. Untuk meniru pencernaan usus kecil, 10 mL 0,25 mol / L natrium asetat (C ₂ H ₃ NaO ₂ ) solusi dan 5 mL campuran enzim yang mengandung 0,7 g pancreatin sebelum sentrifugasi (P-7545, Sigma-Aldrich), 0,05 mL amiloglukosidase (EC 3.2.1.3, 61-002, 200 Keu / L; Layanan Karbohidrat Englyst), dan 3 mg invertase (P-57.629, Sigma-Aldrich) dalam air yang ditambahkan ke dalam larutan pencernaan dan selanjutnya diinkubasi sampai 480 menit. Incubations dilakukan pada 39 ° C di bawah agitasi horizontal, manik-manik kaca yang ditambahkan untuk meningkatkan efektivitas agitasi dan untuk memberikan tindakan grinding. Pada setiap sampling, sebuah alikuot 0,5 mL dibawa ke mana etanol absolut ditambahkan untuk menghentikan pencernaan pati. Kadar glukosa ditentukan dalam campuran ini menggunakan glukosa oksidase kit (Megazyme). 

YANA SEPTIANI