Katherine A. Sauder

Departamentul de Sănătate Bio-Comportamentală, Universitatea de Stat din Pennsylvania

conținutului

Elyse R. Johnston

Departamentul de Sănătate Bio-Comportamentală, Universitatea de Stat din Pennsylvania

Ann C. Skulas-Ray

Departamentul de Științe Nutritive, Universitatea de Stat din Pennsylvania

Tavis S. Campbell

Departamentul de Psihologie, Universitatea din Calgary

Sheila G. West

Departamente de Sănătate Biobehaviorală și Științe Nutritive, Universitatea de Stat din Pennsylvania

Abstract

Se știe puțin despre efectele tranzitorii ale alimentelor și nutrienților asupra reactivității la stresul mental. Într-un studiu randomizat încrucișat al adulților sănătoși (n = 20), am măsurat variabilitatea ritmului cardiac (aritmie sinusală respiratorie), tensiunea arterială și alte variabile hemodinamice după trei mese de testare care variază în tip și cantitate de grăsime. Măsurătorile au fost colectate în repaus și în timpul sarcinilor de exprimare și de presare rece. Au existat modificări semnificative după masă în tensiunea diastolică în repaus (-4%), debitul cardiac (+ 18%), rezistența periferică totală (-17%) și interleukina-6 (-27%). Variabilitatea ritmului cardiac și reactivitatea hemodinamică la stres nu au fost afectate de conținutul mesei. Vă recomandăm ca studiile viitoare să controleze timpul de la ultima masă și să continue să examineze efectele conținutului de masă asupra variabilității ritmului cardiac.

La nivel global, hipertensiunea este principalul factor de risc pentru mortalitate (Organizația Mondială a Sănătății, 2009), iar în Statele Unite afectează aproximativ 1 din 3 adulți (Roger și colab., 2011). Ipoteza reactivității susține că indivizii care prezintă o reactivitate exagerată la stres prezintă un risc mai mare de a dezvolta hipertensiune. O meta-analiză recentă a 36 de studii a concluzionat că o reactivitate mai mare la stres prezice în mod constant tensiune arterială mai mare și hipertensiune incidentă până la 36 de ani mai târziu, independent de factorii de risc tradiționali (Chida și Steptoe, 2010). Creșterile susținute ale tensiunii arteriale sunt probabil datorate creșterii cronice a debitului cardiac și a rezistenței periferice totale (Brownley, Hurwitz și Schneiderman, 2000).

Dieta este implicată și în dezvoltarea hipertensiunii. Studiile dietetice despre Abordările dietetice pentru a opri hipertensiunea (DASH) au arătat că o dietă bogată în fructe, legume și lactate cu conținut scăzut de grăsimi și cu conținut scăzut de grăsimi saturate poate reduce tensiunea arterială cu 11,4/5,5 mmHg (sistolică/diastolică) în doar opt săptămâni (Appel și colab., 1997). Consumul de grăsimi polinesaturate, cum ar fi cele găsite în nuci, semințe și pește, este, de asemenea, asociat cu scăderea tensiunii arteriale (Morris & Sacks, 1994; Puska și colab., 1983). Grăsimile polinesaturate pot beneficia de sănătatea cardiovasculară prin scăderea rezistenței vasculare periferice și a tensiunii arteriale (West și colab., 2010), efecte antiaritmice (Albert și colab., 2005; Burr și colab., 1989; GISSI-Prevenzione, 1999) variabilitatea ratei și tonul vagal (Mozaffarian și colab., 2005) sau funcția vasculară îmbunătățită (Ros și colab., 2004; West și colab., 2010). În schimb, proprietățile aterosclerotice ale grăsimilor saturate și ale colesterolului pot crește tensiunea arterială prin scăderea dimensiunii și elasticității vaselor (Tortora și Grabowski, 2000). Există dovezi suplimentare din studiile la animale că dietele bogate în grăsimi saturate sunt asociate cu creșterea activității sistemului nervos simpatic (Kaufman, Peterson și Smith, 1991; Prior și colab., 2010; Schwartz, Young și Landsberg, 1983). De exemplu, șobolanii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi timp de 12 săptămâni au avut o activitate nervoasă simpatică renală semnificativ mai mare comparativ cu șobolanii obișnuiți hrăniți cu chow (Barnes și colab., 2003).

În ciuda asocierilor independente de dietă slabă și reactivitate exagerată cu hipertensiune, efectul potențial al meselor recente sau al modelelor dietetice asupra reactivității a fost mai puțin bine studiat. Dintre cele 36 de studii analizate de Chida & Steptoe (2010), doar unul a luat în considerare dieta de fond în analize și doar trei perioade de post impuse înainte de testare pentru a controla efectele acute ale consumului. Tiparele dietetice pe perioade relativ scurte au fost asociate cu modificări ale reactivității. De exemplu, tensiunea arterială și rezistența periferică totală în timpul stresului au fost reduse după șase săptămâni de dietă bogată în grăsimi polinesaturate, comparativ cu o dietă bogată în grăsimi saturate (West, și colab., 2010). Straznicky și colegii săi au raportat că reactivitatea la stres a fost semnificativ mai mică după două săptămâni pe o dietă cu conținut scăzut de grăsimi, comparativ cu o dietă bogată în grăsimi saturate (Straznicky, Louis, McGrade și Howes, 1993).

Pe lângă dieta obișnuită, hemodinamica și reactivitatea pot fi afectate de o singură masă. Studiile au demonstrat creșteri postprandiale ale ritmului cardiac în repaus, al debitului cardiac și al volumului accident vascular cerebral, precum și scăderi în perioada de pre-ejecție, rezistența periferică totală și variabilitatea ritmului cardiac (Chang, Ko, Lien și Chou, 2010; Cozzolino și colab., 2010; DeMey, Hansenschmidt, Enterling și Meineke, 1989; Host și colab., 1996; Kearney, Cowley, Stubbs, & Macdonald, 1996; Sidery, Cowley, & Macdonald, 1993; Sidery, Macdonald, Cowley și Fullwood, 1991 Tentolouris și colab., 2003; Uijtdehaage, Shapiro și Jaquet, 1994). Aceste schimbări postprandiale au un efect minim asupra amplorii răspunsurilor la stres în comparație cu condițiile de post (Uijtdehaage, și colab., 1994), dar conținutul de masă (cantități relative de grăsimi, proteine ​​și carbohidrați) poate modera reactivitatea la stres postprandial. S-a raportat că o masă bogată în carbohidrați mărește reactivitatea comparativ cu o masă bogată în proteine ​​(Uijtdehaage, și colab., 1994) și s-a observat o reactivitate mai mare după o masă bogată în grăsimi saturate comparativ cu o masă cu grăsimi saturate minime, Faulk și Bartholomew, 2011; Jakulj și colab., 2007). Cu toate acestea, niciun studiu anterior nu a comparat efectul relativ al unei singure mese care conține grăsimi saturate față de nesaturate asupra reactivității la stres postprandial.

Mecanismele responsabile de diferențele de reactivitate postprandiale nu sunt clare, dar pot fi atribuite răspunsului organismului la glucoză (găsit în carbohidrați) și grăsimi saturate. Consumul de carbohidrați poate influența hemodinamica prin acțiunea insulinei, care este eliberată ca răspuns la glucoza din carbohidrați. Insulina are proprietăți vasodilatatoare (Baron, 1994) și pare să inducă și activitatea sistemului nervos simpatic. Norepinefrina plasmatică și activitatea nervilor simpatici musculari cresc după mesele bogate în carbohidrați comparativ cu mesele bogate în grăsimi sau bogate în proteine ​​(Baliga, Burden, Sidhu, Rampling și Kooner, 1997; Berne, Fagius, Pollare și Hjemdahl, 1992; Fagius și Berne, 1994; Heseltine, Potter, Hartley, Macdonald și James, 1990; Potter și colab., 1989; Sidery și colab., 1991).

Grăsimea alimentară poate influența hemodinamica prin modificări ale structurii și funcției vasculare. Grăsimile saturate și trigliceridele afectează în mod substanțial funcția endotelială vasculară (Giannattasio și colab., 2005; Vogel, Corretti și Plotnick, 1997; Williams și colab., 1999), un factor de risc cardiovascular care poate contribui la dezvoltarea și progresia hipertensiunii (Beevers, Lip și O'Brien, 2001; Zellermeier, 1997). În schimb, grăsimile polinesaturate par să îmbunătățească funcția endotelială vasculară până la patru ore după o singură masă (Cortes și colab., 2006; Ros și colab., 2004; West și colab., 2005). Grăsimile polinesaturate pot reduce, de asemenea, tensiunea arterială prin atenuarea rezistenței periferice totale (West, și colab., 2010). Niciun studiu anterior nu a examinat dacă efectele opuse ale grăsimilor saturate și polinesaturate asupra funcției vasculare se traduc în diferite răspunsuri hemodinamice la stres după o singură masă și niciun studiu nu a stabilit dacă modificările insulinei sau ale lipidelor mediază efectele acute ale consumului diferitelor mese asupra reactivității.

Am proiectat un studiu crossover randomizat pentru a examina efectele acute ale meselor standardizate asupra reactivității cardiovasculare. Hemodinamica în repaus, variabilitatea ritmului cardiac și parametrii metabolici au fost evaluați în starea de repaus alimentar, la două ore după consumul meselor de testare și în timpul expunerii la vorbirea de laborator standard și la sarcinile presorului rece. Similar studiului nostru anterior, am comparat o masă cu conținut ridicat de grăsimi saturate/carbohidrați săraci cu o masă cu conținut scăzut de grăsimi saturate/conținut ridicat de carbohidrați (Jakulj, și colab., 2007). Am emis ipoteza că reactivitatea ar fi mai mare după masa de grăsimi saturate în comparație cu masa de carbohidrați și că diferențele de insulină și lipide ar media aceste efecte. Datorită îmbunătățirilor semnificative ale funcției vasculare observate după mese, bogate în grăsimi polinesaturate (Cortes și colab., 2006; Ros și colab., 2004; West și colab., 2010), am inclus și un conținut ridicat de grăsimi polinesaturate/scăzut făină de carbohidrați care conține acizi grași din semințe de in și ulei de in. Am emis ipoteza că reactivitatea după masa de grăsimi polinesaturate ar fi atenuată în comparație cu masa de grăsimi saturate datorită modificărilor vasculare și crescută în comparație cu masa de carbohidrați datorită diferențelor de insulină.

Metode

Participanți

Douăzeci de adulți tineri sănătoși (7 femele) cu vârste cuprinse între 20 și 31 de ani cu un indice de masă corporală (IMC; kg/m 2) între 19 și 29 de ani au participat la studiu. Șaizeci la sută erau albi, 30% asiatici și 10% afro-americani. Înainte de înscrierea la studiu, potențialii participanți au finalizat un interviu telefonic în care un asistent de cercetare a explicat studiul și a analizat istoricul medical al individului. Au fost excluse persoanele care s-au auto-raportat cu antecedente de hipertensiune, boli cardiovasculare, diabet, tulburări de somn, anxietate, depresie, boli ale arterelor periferice, hemofilie, boală celiacă sau alergii la alimente, latex sau bandă adezivă. Au fost, de asemenea, excluși fumătorii actuali auto-identificați, femeile însărcinate sau persoanele incapabile să urmeze procedurile de studiu. Datorită dificultăților de extragere a sângelui și a problemelor tehnice, datele derivate din sânge au fost disponibile de la 19 participanți, iar datele hemodinamice și ale variabilității ritmului cardiac au fost disponibile de la 18 participanți. Consimțământul informat scris a fost obținut de la toți participanții, iar aprobarea pentru studiu a fost acordată de Consiliul de Revizuire Instituțională al Universității de Stat din Pennsylvania.

Proiectare experimentală

Studiul a fost un design aleatoriu, cu 3 perioade, crossover. Participanții au fost instruiți să-și mențină dieta normală în săptămâna anterioară fiecărei vizite. Vizitele au fost programate după-amiaza, iar ora din zi a fost constantă pentru fiecare participant. Au fost date instrucțiuni pentru o masă cu conținut scăzut de grăsimi care să fie consumată cu 6 ore înainte de sesiunea de testare și au fost furnizate instrucțiuni standardizate. Participanții au fost rugați să postească și să se abțină de la alcool și cofeină timp de 6 ore înainte de fiecare vizită. Parametrii cardiovasculari au fost măsurați în timpul a 20 de minute de repaus, urmat imediat de colectarea unei probe de sânge și consumul uneia dintre cele trei mese de testare. Două ore mai târziu, a fost recoltată o probă de sânge suplimentară și parametrii cardiovasculari au fost măsurați într-o perioadă de odihnă de 20 de minute, două sarcini de stres (descrise mai jos) și două perioade de recuperare. Au fost urmate proceduri identice în a doua și a treia zi de testare, care au avut loc la distanță de cel puțin 24 de ore. Ordinea prezentării mesei a fost randomizată și contrabalansată. Toate femeile au fost testate în timpul fazei foliculare timpurii a ciclului menstrual prin auto-raportare.

Profiluri de macronutrienți ale meselor de testare

Au fost pregătite trei mese standardizate într-o bucătărie metabolică: 1) o masă bogată în grăsimi saturate (SatFat), 2) o masă cu conținut scăzut de grăsimi (Control) și 3) o masă bogată în grăsimi polinesaturate din ulei de in și semințe de in (In). Mesele au fost echivalente în ceea ce privește caloriile totale, proteinele, colesterolul și sodiul (Tabelul 1). Masa de control conținea puține grăsimi, masa de in era bogată în grăsimi mono și polinesaturate și conținea relativ puține grăsimi saturate, iar masa SatFat era bogată în grăsimi saturate și conținea relativ puține grăsimi mono și polinesaturate. Mesele SatFat și In au fost relativ sărace în carbohidrați, iar masa Control a fost bogată în carbohidrați.

tabelul 1

Compoziția nutritivă a meselor de test

Nutrient Mâncare de in cu grăsimi nesaturate Mâncare cu grăsimi saturate ridicate Mâncare cu control scăzut al grăsimilor
Calorii (kcal)855826840
Grăsime totală (g)45.345.43.4
Grăsimi saturate (g)5.814.51.1
MUFA (g)10.216.20,8
PUFA (g)26.411.21.3
Omega-3 (g)20.31.00,1
Omega-6 (g)6.09.91.1
Carbohidrați (g)79.071.6183.1
Proteine ​​(g)31.732,523.5
Colesterol (mg)269,9271.28.3
Fibra (g)8.45.96.1
Sodiu (mg)1541.01497,01504,0

Notă. Valori determinate cu sistemul de date nutriționale pentru software de cercetare, 2006. MUFA = acizi grași mononesaturați; PUFA = acizi grași polinesaturați.

Masa SatFat a fost modelată pe baza mesei de fast-food folosită în studiul nostru anterior. Acesta consta din două sandvișuri pentru micul dejun (brioșă engleză cu ou și slănină canadiană sau cârnați de porc), margarină lichidă și cartofi maronii. Masa de control a inclus fulgi de porumb mat, muguri de tărâțe, lapte degresat, iaurt ușor fără grăsimi, pâine, margarină fără grăsime, jeleu și o băutură portocalie. Masa de in a constat din briose de in cu banane (conținând în total 10,5g de semințe de in și 32g de ulei de in), un ou fiert tare, margarină fără grăsimi, înlocuitor de ouă omogenizată, sare și piper. Participanții au băut apă sau o băutură decofeinizată. Mesele au fost consumate în decurs de 20 de minute.

Măsurători fiziologice

Presiunile sanguine sistolice și diastolice au fost obținute la intervale de 1-4 minute (în funcție de sarcină) cu un monitor de tensiune arterială oscilometric automat atașat la brațul stâng (Dinamap, Critikon Pro 100, GE Medical Systems). Cardiografia de impedanță utilizând o configurație de bandă tetrapolară cu electrozi electrocardiografici la fața locului (ECG) a fost utilizată pentru a estima ritmul cardiac, volumul accidentului vascular cerebral și perioada de pre-ejecție, Hutcheson Impedance Cardiograph și Cardiac Output Program, Bio-Impedance Technology, Inc., Chapel Hill, NC). Debitul cardiac și rezistența periferică totală au fost calculate conform formulelor standard (Sherwood și colab., 1990).

Variabilitatea ritmului cardiac este o metodă neinvazivă utilizată pentru a indexa influența autonomă asupra funcției cardiace prin analiza fluctuațiilor ritm-ritm în intervalul R-R (Task Force, 1996). Analiza spectrală a fluctuațiilor interbeat permite identificarea benzilor de frecvență cu determinanți fiziologici proprii (Akselrod și colab., 1981). Se crede că oscilațiile din banda de înaltă frecvență (HF) (0,15 Hz până la 0,4 Hz) reflectă modulația vagală a ritmului cardiac. Am evaluat variabilitatea ritmului cardiac prin eșantionarea intervalelor brute interbeat (R-R) la 1.000 Hz din ECG. Secvențele de intervale R-R au fost inspectate vizual, iar datele considerate artificiale au fost înlocuite manual cu date interpolate sau extrapolate. Variabilitatea frecvenței cardiace HF a fost calculată cu spectre autoregresive utilizând software comercial (Nevrokard, Medistar Inc.) și metode standard (Boardman, Schlindwein, Rocha și Leite, 2002). Valorile au fost normalizate pentru puterea totală, excluzând puterea de frecvență foarte scăzută (de exemplu, HF/[puterea totală foarte - frecvența scăzută] * 100) și nu au necesitat transformări suplimentare pentru normalitatea statistică (înclinare = −0.115).

Rezultate

Efectele mâncării asupra măsurilor de odihnă: comparații înainte de masă

Consumul unei mese, indiferent de compoziția sa de macronutrienți, a fost asociat cu schimbări semnificative în multe dintre variabilele hemodinamice și autonome. Așa cum se arată în Tabelul 2, tensiunea diastolică în repaus, F (1,84) = 14,17, p. 10.