Влияние замены яиц на завтрак продуктами с высоким содержанием углеводов на профиль кардиометаболических факторов риска у взрослых, подверженных риску развития сахарного диабета 2 типа

European Journal of Clinical Nutrition (2020) 74:784–795

doi.org

Effects of substituting eggs for high-carbohydrate breakfast foods on the cardiometabolic risk-factor profile in adults at risk for type 2 diabetes mellitus

Kevin C. Maki, Orsolya M. Palacios, Melvyn W. Kramer, Rupal Trivedi, Mary R. Dicklin, Meredith L. Wilcox, Cathleen E. Maki

По данным Атласа диабета Международной диабетической федерации за 2017 год, в мире насчитывается 425 млн человек с диабетом, а к 2045 году во всем мире будет 629 млн человек с диагностированным и недиагностированным диабетом. В Северной Америке и Карибском бассейне отмечается самая высокая региональная распространенность диабета (15,4%), что связано с более высоким уровнем урбанизации, старением населения и нездоровым образом жизни, включая ожирение, недостаточную физическую активность и более высокое потребление «нездоровой» пищи. Это указывает на острую необходимость внедрения рекомендаций по образу жизни для улучшения профиля кардиометаболического здоровья. В Соединенных Штатах Диетические рекомендации для американцев (DGA) на 2015–2020 годы не устанавливали ограничения на потребление яиц в рамках здорового питания. Тем не менее, результаты некоторых обсервационных исследований вызвали обеспокоенность по поводу того, что потребление яиц и животного белка в целом связано с повышенным риском развития сахарного диабета 2 типа (СД2). В недавнем метаанализе проспективных когортных исследований потребление более 1 яйца в день было связано с увеличением риска развития СД2 на 42%. Однако потребление яиц не показало никакой связи с риском развития диабета 2 типа в другом метаанализе проспективных исследований; однако умеренное увеличение потребления на ≥3 яйца в неделю наблюдалось только в исследованиях в США. Напротив, недавние данные исследования факторов риска ишемической болезни сердца Kuopio показали, что потребление яичного белка было связано со значительным снижением риска развития СД2 у финских мужчин.

Независимые эффекты потребления яиц в этих исследованиях трудно определить, потому что потребление яиц связано с рядом других диетических и поведенческих факторов, которые могут влиять на риск развития СД2. Таким образом, нельзя исключать возможность остаточного смешения. Кроме того, малое количество рандомизированных контролируемых исследований, оценивающих влияние потребления яиц на биомаркеры риска развития СД2, а также гетерогенность вмешательств, дизайнов исследований и популяций этих исследований ограничивают возможность делать выводы о влиянии потребления яиц на ключевые детерминанты толерантности к глюкозе, т.е. чувствительность к инсулину и функцию бета-клеток поджелудочной железы.

В рандомизированном контролируемом перекрестном исследовании у пациентов с контролируемым СД2 1 целое яйцо в день за завтраком в течение 5 недель снижало концентрацию маркера воспалительного фактора некроза опухоли-α по сравнению с завтраком на основе овсянки, не влияя на биомаркеры толерантности к глюкозе. Недавно опубликованное исследование с участием взрослых с СД2 показало, что потребление 2 яиц в день в течение 12 недель существенно не изменяло уровень гликированного гемоглобина по сравнению с диетой, которая исключала яйца, а также наблюдалось улучшение антропометрических показателей, включая индекс массы тела (ИМТ), висцеральный жир, окружность талии и процент жира в организме. Другое исследование потребления 2 яиц в день, 6 дней в неделю лицами с предиабетом и СД2 показало, что как в первоначальном 3-месячном рандомизированном контролируемом исследовании, так и в последующем исследовании 9 месяцев потребление яиц не оказывало негативного влияния на липидный профиль. Более того, результаты рандомизированного, двойного слепого, полностью контролируемого перекрестного исследования, ранее проведенного в нашей лаборатории, показали, что замена добавленных сахаров и рафинированных крахмалов комбинацией яичного белка и ингредиентов ненасыщенных жирных кислот (НЖК) привела к благоприятным изменениям чувствительности организма к инсулину (чистое увеличение на 24%) и переменных, связанных с липопротеином [снижение уровня триглицеридов (ТГ) и холестерина липопротеинов очень низкой плотности и увеличение липопротеинов низкой плотности (ЛПНП)] у мужчин и женщин с гипертриглицеридемией.

Яйца содержат холестерин, но они также являются источником питательных веществ, которые могут оказывать метаболически благоприятное воздействие, включая НЖК, высококачественный белок, витамин D, каротиноиды и холин. Яйца обычно употребляются в пищу на завтрак. Однако, когда яйца не употребляются, завтрак часто содержит другие продукты с высоким содержанием углеводов (CHO), особенно добавленные сахара. Настоящее рандомизированное перекрестное исследование было разработано для оценки того, будут ли продукты для завтрака на основе яиц (12 яиц в неделю) или продукты для завтрака без яиц с более высоким CHO в течение 4 недель влиять на гомеостаз глюкозы, переменные, связанные с липопротеинами, маркер воспаления и артериальное давление у лиц с риском развития диабета 2 типа.

Методика

Это рандомизированное перекрестное исследование включало два 4-недельных диетических мероприятия, разделенных более чем 4-недельным перерывом. Участники включили в свой обычный рацион блюда на завтрак, содержащие либо 2 яйца в день в течение 6 дней в неделю (при условии употребления яиц), либо сбалансированные по калорийности продукты без яиц и с высоким содержанием СНО (при условии отказа от употребления яиц). Измеряли рацион питания, чувствительность к инсулину и другие индексы метаболизма СНО, липидные биомаркеры, высокочувствительный С-реактивный белок и артериальное давление.

Обсуждение

Результаты этого рандомизированного перекрестного исследования показывают, что 4-недельная замена продуктов для завтрака без яиц с высоким CHO на завтрак на основе яиц оказала умеренное влияние на профиль кардиометаболических факторов риска у мужчин и женщин с риском развития диабета 2 типа. Не наблюдалось существенных различий в отношении первичной переменной исхода, определяемой по данным короткой, 40-минутной IVGTT. Тем не менее, HOMA-IR был значительно повышен после отсутствия яиц (24,4%) по сравнению с показателями у группы, употреблявшей яйца (1,4%). Хотя этот вывод предполагает, что замена продуктов с высоким содержанием СНО (в первую очередь сахара) на продукты на основе яиц на завтрак может оказать влияние на чувствительность к инсулину, осторожность оправдана. Значение HOMA-IR рассчитывается с помощью линейной модели, основанной на оценках, полученных от генеральной совокупности, тогда как HOMA2-%S рассчитывается с использованием нелинейной модели, которая теоретически более надежна. Не было существенных различий между показателями в двух группах для HOMA2-%S на основе значений натощак или ISI из короткого IVGTT. Кроме того, поскольку было проведено несколько сравнений, нельзя исключать возможность статистической ошибки первого рода. Несмотря на это, все три оценки показали сходные результаты и не выявили неблагоприятного влияния на чувствительность к инсулину при потреблении яиц по сравнению с обычной диетой на исходном уровне или по сравнению с группой, не употреблявшей яйца.

Предыдущие исследования нашей группы показали, что частичное замещение СНО комбинацией НЖК и яичного белка приводило к увеличению чувствительности к инсулину на 24%. Результаты другого исследования, проведенного нашей группой, также показали благоприятное влияние на чувствительность к инсулину при замене диетического СНО. Ежедневное употребление трех порций подслащенных сахаром продуктов снижало чувствительность к инсулину на 18% по оценке HOMA2-%S, по сравнению с обычной диетой на исходном уровне, в то время как три порции молочных продуктов не вызывали изменений.

Результаты настоящего исследования согласуются с нейтральным или умеренно благоприятным влиянием на чувствительность организма к инсулину при замене продуктов с высоким содержанием яиц, не содержащих яйца, на завтрак цельными яйцами с высоким содержанием белка. Это согласуется с результатами работы Gadgil et al., где частичное замещение СНО на UFA приводило к значительному (p < 0,05) увеличению показателей чувствительности к инсулину натощак, в то время как замена СНО на белок приводила к меньшему и незначительному увеличению. Кроме того, Chiu et al. сообщили, что диеты с высоким (30% энергии) и умеренным (20% энергии) белковыми диетами не оказали существенного влияния на ISI или DI, оцененные с минимальным модельным анализом данных IVGTT у взрослых с избыточным весом или ожирением, по сравнению с контрольной диетой с низким содержанием белка (15% энергии), которая была выше по CHO (55 против 35% энергии). Одним из возможных объяснений таких результатов по сравнению с результатами наших предыдущих исследований может быть то, что потребление яичного белка оказывает минимальное влияние или не оказывает никакого влияния на чувствительность к инсулину, и что увеличение чувствительности к инсулину, наблюдаемое в нашем предыдущем исследовании, было обусловлено в основном эффектом более высокого потребления UFА. Другая возможность заключается в том, что качество СНО влияет на чувствительность к инсулину. В двух наших предыдущих исследованиях комбинация добавленных сахаров и рафинированных крахмалов была заменена яичным белком и НЖК или молочными продуктами, в то время как в настоящем исследовании сахар в основном был заменен цельными яйцами.

Еще одним потенциально значимым фактором влияния различных приемов пищи на метаболизм СНО является время суток. Различия в активности симпатической нервной системы и/или суточном ритме, связанные с высвобождением инкретиновых гормонов (например, глюкагоноподобного пептида-1 и желудочного ингибиторного полипептида в ответ на прием пищи) могут влиять на чувствительность к инсулину, и заметно более высокая (~40%) чувствительность к инсулину наблюдалась утром по сравнению с серединой дня или вечером. Jakubowicz et al. провели рандомизированное перекрестное исследование, в котором пациентов с СД2 кормили либо по схеме, которая включала высококалорийный завтрак плюс низкокалорийный ужин (завтрак: 2946 кДж, обед: 2523 кДж и ужин: 858 кДж), либо низкокалорийным завтраком и высококалорийным ужином (завтрак: 858 кДж, обед: 2523 кДж и ужин: 2946 кДж). Несмотря на изоэнергетическое потребление, у тех, кто потреблял более калорийный завтрак, наблюдалось снижение постпрандиальной гипергликемии и более высокие уровни интактного и общего глюкагоноподобного пептида-1. В настоящем исследовании исследуемые продукты употреблялись во время завтрака, когда чувствительность к инсулину должна была быть самой высокой. Неясно, будут ли получены аналогичные результаты при потреблении исследуемых продуктов во второй половине дня или вечером.

Другим фактором, способствующим наблюдаемым результатам, может быть то, что на завтрак приходилось ~25% от общего потребления энергии, таким образом, испытуемые могли частично компенсировать различия в составе завтрака в течение оставшейся части дня. Завтраки с яйцами или без яиц различались по содержанию СНО и сахара, а также гликемической нагрузке, что может влиять на метаболизм глюкозы. Результаты могли бы быть другими, если бы завтрак заметнее отличался по содержанию СНО и гликемической нагрузке, что могло привести к большим различиям в этих суточных параметрах. Тем не менее, цель состояла в том, чтобы сравнить эффекты обычно употребляемых в пищу продуктов на основе яиц и без яиц, отражающих реальные модели питания.

Лица, включенные в это исследование, были постоянными потребителями яиц, были готовы участвовать в исследовании, связанном с потреблением яиц, и у них на исходном уровне потребление холестерина с пищей было немного выше, чем в среднем в популяции США (318 мг/сут против 278 мг/сут). Потребление 12 яиц в неделю вносит в рацион в среднем ~315 мг/день холестерина. По сравнению с исходным уровнем среднее потребление холестерина с пищей, основанное на анализе диетических записей, было на 128 мг/сут ниже в условиях без потребления яиц и на 232 мг/сут выше во время приема яиц, разница между условиями составила 360 мг/сут. Прогнозируемый эффект снижения уровня холестерина в пище на 128 мг/сут, основанный на ранее опубликованном мета-регрессионном анализе исследований, в которых уровень холестерина в пище был изменен, заключается в снижении уровня холестерина ЛПНП на 5,5 мг/дл, что аналогично наблюдаемому снижению уровня холестерина ЛПНП на 6,5 мг/дл, наблюдаемому у лиц, которые не употребляли яйца. Прогнозируемый эффект увеличения потребления холестерина с пищей на 232 мг/сут заключается в увеличении ХС ЛПНП на 7,4 мг/дл; тем не менее, мы наблюдали снижение уровня ХС ЛПНП на 3,5 мг/дл при потреблении яиц. Небольшие, незначимые различия в потреблении насыщенных жиров и НЖК по результатам анализа данных о питании не могут объяснить различия в ответах ЛПНП.

Результаты предыдущих исследований, в которых потребление яиц было увеличено, показали смешанные результаты: некоторые из них показали увеличение уровня ХС ЛПНП, а другие продемонстрировали нейтральные эффекты или умеренное снижение уровня ХС ЛПНП. В нашем предыдущем мета-анализе исследований, в которых оценивалось влияние изменений пищевого холестерина на уровень холестерина ЛПНП, мы отметили, что увеличение уровня холестерина было на ~50% ниже, когда холестерин поступал через яичные желтки, чем при других формах (неопубликованные результаты, не проверенные статистически). Таким образом, возможно, что некоторые компоненты яичных желтков влияют на реакцию ХС ЛПНП, например, препятствуя абсорбции холестерина или изменяя обработку холестерина в печени. Например, результаты предыдущих исследований указывают на то, что более высокое потребление фосфолипидов может ингибировать абсорбцию холестерина in vitro, в исследованиях на животных и в ограниченных исследованиях на людях. Яичные желтки имеют один из самых высоких уровней пищевых фосфолипидов (около 1,75 г фосфолипидов на желток), и это может объяснить, по крайней мере частично, более низкую, чем ожидалось, реакцию циркулирующего холестерина на более высокое потребление холестерина с яйцами. Также возможно, что изменения в рационе питания во время приема пищи, кроме завтрака, повлияли на уровень ХС ЛПНП. Потребуются дополнительные исследования, чтобы подтвердить этот вывод и оценить потенциальные механистические объяснения.

Результаты недавнего объединенного анализа данных шести проспективных когортных исследований в США (29 615 участников) показали, что как более высокое потребление холестерина с пищей, так и более высокое потребление яиц были связаны с более высокими случаями сердечно-сосудистых заболеваний и смертностью от всех причин в течение среднего периода наблюдения 17,5 лет. В анализе медиана потребления холестерина составила 241 мг/день (IQR 164, 350), а медиана потребления яиц составила 0,14 яйца/день (IQL 0,07, 0,43). В многомерных моделях, которые корректировались на потребление питательных веществ и качество рациона, на каждые 0,5 яйца в день роста потребления наблюдался на 6% более высокий уровень возникновения сердечно-сосудистых заболеваний и на 7% более высокий уровень смертности от всех причин. Обе ассоциации потеряли значимость после корректировки на пищевой холестерин, что позволяет предположить, что содержание холестерина в яйцах ответственно за эти ассоциации. Примечательно, что корректировка на маркеры риска ССЗ, включая не-ХС ЛПВП и ХС ЛПВП, существенно не изменила точечные оценки связи потребления яиц или холестерина с возникновением ССЗ или смертностью.

Эти результаты из когорт из США отличаются от результатов из когорты China Kadoorie Biobank, состоящей из 461 213 участников, у которых средний период наблюдения составил 8,9 лет. На исходном уровне 13,1% испытуемых сообщили о ежедневном потреблении яиц (в среднем 0,76 яйца в день), и у этих субъектов риск возникновения ССЗ был на 11% ниже [отношение рисков (ОР) 0,89, 95% ДИ 0,87–0,92], чем у тех, кто употреблял яйца редко или никогда. Лица, ежедневно употреблявшие яйца, также показали снижение на 10-18% частоты ишемической болезни сердца, инсульта (ишемического и геморрагического) и смерти от сердечно-сосудистых заболеваний. В многофакторном анализе увеличение потребления на 1 яйцо в неделю ассоциировалось со снижением риска развития сердечно-сосудистых заболеваний на 3% (ОР 0,97, 95% ДИ 0,96–0,98).

Другие крупные проспективные когортные исследования в США и других странах показали противоречивые результаты в отношении влияния пищевого холестерина и/или потребления яиц на возникновение сердечно-сосудистых заболеваний. Таким образом, в настоящее время влияние потребления яиц и пищевого холестерина на риск сердечно-сосудистых заболеваний является неопределенным. Влияние потребления 12 яиц в неделю на средний уровень холестерина ЛПНП в настоящем исследовании было скромным, и авторы рассматривают эти результаты как согласующиеся с мнением о том, что яйца могут быть включены в здоровую диету. В недавнем научном консультативном заключении Американской кардиологической ассоциации было рекомендовано, чтобы здоровые люди могли включать в рацион до одного целого яйца или его эквивалента в день в рамках здорового рациона питания.

Анализ данных о питании показал статистически значимое увеличение потребления энергии на 149 ккал/день из неисследуемых продуктов во время приема яиц по сравнению с состоянием, когда яйца в рацион не входили, и это более высокое потребление энергии наблюдалось у 73% испытуемых. Однако несмотря на это, изменение веса по сравнению с исходным уровнем не различалось между вмешательствами (−0,1 и 0,2 кг для тех, кто ел яйца, и тех, кто яйца не ел, соответственно). Ожидается, что разница в 149 ккал/день в течение 4-недельного периода приведет к увеличению веса примерно на 0,5 кг для тех, кто потреблял яйца. Вместо этого чистая масса тела была незначительно ниже (−0,3 кг) во время приема яиц по сравнению с состоянием, когда яйца в рацион не входят. Результаты исследования Ebbeling et al. показали, что после 12-недельного периода снижения веса у пациентов, которым была назначена диета с низким содержанием CHO (20% ежедневной энергии) по сравнению с диетой с высоким содержанием CHO (60% ежедневной энергии) в течение 20 недель, общий расход энергии увеличился на 91 ккал/день. Общий расход энергии различался по рациону питания с линейным трендом ~52 ккал/день на каждые 10% снижение вклада калорий СНО (в качестве замены пищевого жира). В настоящем исследовании потребление СНО было ниже во время приема яиц на ~2% от энергии по сравнению с состоянием, когда яйца в рацион не входили, и разница была в основном связана с более высоким потреблением белка во время приема яиц. Расчеты опросника физической активности показали, что субъекты сохраняли привычную физическую активность в течение обоих периодов вмешательства, хотя чувствительность таких оценок была низкой. Признавая ограничения, присущие оценке потребления энергии по данным о диете, эти результаты позволяют предположить, что влияние потребления яиц на детерминанты регуляции массы тела (т.е. расход энергии и аппетит) должно быть изучено дополнительно.

Потребление блюд на завтрак на основе яиц (12 яиц в неделю) по сравнению с потреблением блюд на завтрак без яиц с высоким содержанием СНО не оказывало негативного влияния на чувствительность к инсулину и другие аспекты гомеостаза СНО. Уровень холестерина ЛПНП снизился меньше по сравнению с исходным уровнем (-2,9%) во время приема яиц, чем в у тех, кто яйца не ел (-6,0%), в то время как систолическое артериальное давление было снижено на 2,7% во время приема яиц и не изменилось у тех, кто яйца не ел. HOMA-IR был ниже на чистую разницу в 23% во время диеты с яйцами по сравнению с диетой без яиц, но меньшие и незначимые различия наблюдались для других показателей чувствительности к инсулину. Других значимых различий в профиле кардиометаболических факторов риска не наблюдалось. Интересно, что потребление яиц во время завтрака было связано с увеличением ежедневного потребления энергии из продуктов, не изучаемых в исследовании, но не было связано с увеличением массы тела. Дополнительные исследования кажутся оправданными, чтобы подтвердить этот вывод и изучить механистические объяснения.