Exploring food concepts for the prevention of type 2 diabetes

Abstract

There is currently a dramatic and global increase in obesity, type 2 diabetes (T2D) and associated metabolic disorders. T2D can be delayed or prevented in individuals at risk and identifying and developing new food concepts for the prevention of obesity and T2D is of utmost importance. This thesis describes our work on exploring new food concepts for the prevention of T2D. We have used 3T3-L1 adipocytes, and C57BL/6J mice as experimental models and we have also carried out an intervention study in humans.

We found that whole grain rye is better at preventing body weight gain than whole grain wheat in C57BL/6J mice fed a low-fat diet. The lower body weight reflected reduced adiposity and smaller adipocyte size and was accompanied by lower levels of circulating leptin. The reduction in adiposity could not be explained by alterations in the expression of genes involved in adipogenesis or lipogenesis. Furthermore, whole grain rye lowered plasma cholesterol and triacylglycerol, unlike whole grain wheat.

Whole grain rye contains several bioactive components, including alkylresorcinols (ARs). We showed that ARs isolated from rye bran suppress catecholamine-stimulated lipolysis in 3T3-L1 adipocytes. Obesity and insulin-resistant states are often characterised by a dysfunctional adipose tissue with insufficient trapping of fatty acids. Our results suggest that intake of ARs could lead to lower levels of circulating fatty acids in vivo which could have beneficial effects in relation to insulin resistance.

Furthermore, we showed that a large dose of rose hip induces several beneficial metabolic effects in mice, including anti-obesity effects, reduced hepatic lipid accumulation, reduced plasma cholesterol and improved glucose tolerance. The reduced hepatic lipid accumulation was accompanied by lowered plasma alanine aminotransferase levels, and was associated with a down-regulation of the hepatic lipogenic programme. However, lower doses of rose hip failed to induce anti-obesity effects in obese non-diabetic humans. Also, no effect of rose hip on glucose tolerance was observed in humans, probably due to the lack of effect on adiposity. However, rose hip induced a reduction in total plasma cholesterol as well as in the LDL to HDL ratio in both mice and humans. The beneficial effects of rose hip could be attributed to increased faecal excretion of both triacylglycerol and cholesterol.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Diabetes är en folksjukdom och dess förekomst ökar dramatiskt över hela världen. Typ 2 diabetes, eller åldersdiabetes, är den i särklass vanligaste varianten av diabetes. Typ 2 diabetes är starkt förknippat med övervikt och fetma vilket illustreras av att ca 90 % av alla typ 2 diabetiker är överviktiga. Typ 2 diabetes kan förhindras genom livsstilsförändringar. Många människor har dock svårt att göra dessa förändringar och att utveckla nya typer av livsmedel som kan hjälpa till att förhindra typ 2 diabetes är därför mycket viktigt. Det övergripande målet med mitt projekt har varit att generera ny kunskap för att på sikt kunna tillverka denna typ av livsmedel. I flera av de studier jag har gjort har jag använt mig av en musmodell som heter C57BL/6J. Det är en inavlad stam som har lätt för att gå upp i vikt och få diabetes om man ger den en fettrik kost. En djurmodell har många fördelar. Först och främst kan man undersöka en enskild kostkomponent på att betydligt mer kontrollerat sätt jämfört med i människor. En ytterligare fördel är att man kan studera effekterna av en särskild kostkomponent i ett nästintill livslångt perspektiv, samt att man lättare kan kartlägga bakomliggande molekylära mekanismer.



Fullkorn - Arbete I & II

Fullkorn har visat sig verka skyddande mot typ 2 diabetes. Däremot vet man inte särskilt mycket om varför det är så. Kanske är vissa delar i fullkorn viktigare än andra? Man vet inte heller särskilt mycket om effekterna av olika sorters sädesslag. Vi har visat i vår musmodell att fullkornsråg förhindrar viktuppgång, minskar blodfetter och ger en något förbättrad insulinkänslighet jämfört med fullkornsvete (Arbete 1). Dessa resultat kan tolkas som att om man byter ut sitt vanliga bröd bakat på vete mot ett bröd som innehåller fullkornsråg så kan man på sikt få effekter som skulle kunna leda till en minskad risk för typ 2 diabetes. Men naturligtvis måste detta undersökas i människor också.

Förutom sina näringsämnen innehåller fullkornsråg flera olika bioaktiva komponenter som man tror kan påverka kroppens ämnesomsättning och spela en roll i de skyddande egenskaperna hos fullkorn vad gäller typ 2 diabetes. Ett sådant exempel är alkylresorcinoler som finns i den yttersta delen av rågkornet (kli). Fettväven, eller rättare sagt en icke-fungerande fettväv, spelar en viktig roll i uppkomsten av typ 2 diabetes. En icke-fungerande fettväv kan resultera i att för mycket fett hamnar i blodet och i andra vävnader än fettväven där det kan göra skada. Efter att man har ätit mycket fullkornsråg så hamnar en del alkylresorcinoler i blodet och de kan även ansamlas i fettväven. Vi har visat att dessa har en förmåga att minska mängden fett som släpps ut från fettceller (Arbete 2). Detta kan betyda att alkylresorcinoler skulle kunna minska risken för typ 2 diabetes. Dessa försök var dock gjorda på enskilda fettceller och behöver kompletteras på försök i möss och senare människor.



Glykemiskt index - Arbete III

Glykemiskt index (GI) är ett mått på hur snabbt blodsockret stiger efter ett kolhydratrikt livsmedel. Det kan vara svårt att undersöka effekten av en specifik kostegenskap, såsom GI i människor. Ofta innehåller de livsmedel med lågt GI också mycket fibrer och/eller fullkorn. Ett sätt att komma runt detta är att använda en djurmodell. Vi jämförde effekten av mat med högt respektive lågt GI i C57BL/6J möss. Vår hypotes var att de möss som åt låg-GI maten skulle öka mindre i vikt och vara mer skyddade mot diabetes. Men så var inte fallet, vi såg ingen skillnad i vikt mellan hög- och låg-GI maten. Däremot så reagerade mössen olika på en oral sockerbelastning beroende på vilken mat de fått. Mat med lågt GI gjorde att mössen skickade ut mer insulin som svar på ökningen i blodsocker vilket i sin tur fick deras blodsocker att sjunka till normal nivå snabbare. Intressant nog så blev svaret annorlunda om sockerbelastningen gjordes intravenöst. Eftersom vi såg en skillnad i insulinutsöndring beroende på vilken mat mössen fått så tittade vi närmre på de mekanismer som styr denna men vi kunde inte hitta några skillnader.



Nypon - Arbete IV & V

Nypon innehåller mycket c-vitamin, karoten, fibrer och polyfenoler (ämnen som är vanliga i frukt och bär och som ofta ger dem dess färg). Vi har kunnat visa att en hög dos med nypon tillsatt i fet mat både kan förhindra viktuppgång och göra så att möss som redan är feta går ner i vikt. Tillsatsen av nypon gjorde även att mössen hanterade en sockerbelastning bättre och fick lägre blodsocker. Dessutom fick de mindre fett i levern. Ett annat intressant fynd var att de möss som fick nypon hade lägre kolesterol-nivå i blodet. Förhöjt kolesterol är en viktig riskfaktor för hjärt-kärl sjukdom. Med anledning av de intressanta fynden i möss så valde vi att gå vidare och testa om detsamma hände i människor. Vi tillverkade en nypondryck med mer nypon och mindre socker än vanlig nyponsoppa. Viktigt att komma ihåg är dock att det var betydligt mindre mängd nypon i denna dryck jämfört med vad mössen ätit. De personer som ingick i studien var friska (dvs de hade inte diabetes) men de var kraftigt överviktiga (BMI över 30). Personerna fick dricka antingen nypondrycken eller en kontrolldryck utan nypon i sex veckor och sen bytte de över till den andra drycken. Vikt, blodprov, blodtryck mm mättes i början och i slutet av varje sådan testperiod. Vi såg ingen effekt på vikt eller blodsocker men däremot såg vi en sänkning av kolesterol, precis som i mössen, samt en sänkning av blodtrycket. Dessa effekter kan vara gynnsamma för personer i riskzon för hjärt-kärl sjukdom.

• author: Axling, Ulrika
• supervisor: Cecilia Holm; Inger Björck; Karin Berger
• opponent: Delzenne, Nathalie, Université catolique de Louvain
• organization: Molecular Endocrinology (research group); EXODIAB: Excellence of Diabetes Research in Sweden
• publishing date: 2011
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Endocrinology and Diabetes
• keywords: glycaemic index, whole grain, Type 2 diabetes, obesity, rose hip
• in: Lund University Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
• volume: 2011:17
• pages: 156 pages
• defense location: Belfrage Hall, BMC D15, Lund
• defense date: 2011-03-04 09:15:00
• ISSN: 1652-8220
• ISBN: 978-91-86671-66-2
• project: ANTIDIABETIC FOOD CENTRE
• language: English
• LU publication?: yes
• id: cc573c35-1013-4428-b614-be2d26965cbe (old id 1785642)
• date added to LUP: 2016-04-01 14:59:20
• date last changed: 2023-04-18 20:03:29