Dirençli Nişasta Nedir?

Dirençli nişasta, potansiyel kemopreventif ve prebiyotik aktiviteye sahip gastrointestinal enzimler tarafından ince bağırsakta bozulmaya direnen bir diyet lifi şeklidir 1) . Amerikan Hububat Kimyagerleri Birliği 2001'deki yıllık toplantısında, “Dirençli nişasta, nişastanın insan ince bağırsağında sindirilmeyen kısmıdır. İnsanların belirli bir dirençli nişasta içeren materyali sindirme yetenekleri farklı olduğundan, dirençli nişasta içeren belirli bir numunedeki dirençli nişasta ile dirençli olmayan nişasta arasında mutlak bir ayrım yoktur” 2) .

Nişastanın çoğu bağırsağın üst kısmında sindirilirken, dirençli nişasta ince bağırsaktaki amilazlar tarafından sindirilmeye direnir ve bu nedenle değişmeden kalın bağırsağa kadar gider 3) , 4) . Bir kez kalın bağırsakta, dost anaerobik kolonik bakteriler dirençli nişastayı fermente eder. Bu işlem, bağırsak astarını sağlıklı tutmaya yardımcı olan asetat, bütirat ve propiyonat gibi gazlar ve kısa zincirli yağ asitleri (SCFA'lar) üretir. Bütirat, anti-enflamatuar ve immün düzenleyici aktivitelere sahiptir ve butirat, tümör hücresi proliferasyonunu inhibe ederek, tümör hücresi farklılaşmasını ve kolorektal kanser hücrelerinde apoptozu indükleyerek antitümör etkiler sergiliyor gibi görünmektedir 5) .

Dirençli nişasta, kolayca emilmeyen nişastadır. Farklı pişirme yöntemleri, farklı miktarlarda dirençli nişasta oluşturabilir. Örneğin, dirençli nişasta az pişmiş ('al dente') makarnada, pişirilmiş fakat soğutulmuş patateslerde (patates salatası dahil), pişirilmiş ve soğutulmuş pirinç, kinoa, arpa ve karabuğday gibi tahıllarda, olgunlaşmamış muzlarda, fasulyelerde, mercimeklerde bulunur. Bazı ekmeklerde ve kahvaltılık gevreklerde kullanılan Hi-mısır adlı bir ürün. Bazı süpermarketlerde bulunan bir Orta Doğu tahılı olan Freekeh, başka bir iyi kaynaktır. Genel olarak, daha az işlenmiş gıdalar daha dirençli nişasta içerir. Dirençli nişastanın önemli bir yararı, bağırsak astarını sağlıklı tutmaya yardımcı olan maddeler üreten fermente olmasıdır.

Açık farkla, dirençli nişastanın en büyük oranı, incelenen tüm ülkeler için tahıl ürünlerinden gelmektedir ve beklendiği gibi, tahıl ürünlerinin kaynağı, İtalya'da makarna veya Asya'da pirinç gibi büyük miktarlarda tüketilen gıda türlerine göre değişiklik göstermektedir.

Lif tüketiminin, bağırsak motilitesinin değiştirilmesi, besin emiliminin zayıflaması ve toplam kalori alımının düşürülmesi dahil olmak üzere çeşitli mekanizmalar yoluyla kilo kaybına katkıda bulunduğu öne sürülmüştür 6) , 7) . Ek olarak, lif tüketimi, bağırsak içeriğine hacim ve viskozite eklemek ve metabolizmayı ve enerji harcamasını etkileyen bağırsak hormonlarının salgılanmasını değiştirmek gibi diğer mekanizmalar yoluyla da tokluğu artırabilir 8 , 9) . İyileştirilmiş tokluk ve azaltılmış gıda alımı, lif alımının neden daha düşük vücut ağırlığı ile ilişkili olabileceğini açıklamak için kullanılan yaygın teorilerdir 10) .

Artan kanıtlar, gelişmiş ülkelerdeki kronik sağlık koşullarının çoğunun diyet değişiklikleriyle önlenebileceğini veya hafifletilebileceğini göstermektedir. Beyaz ekmek, kekler ve erişteler de dahil olmak üzere Amerika Birleşik Devletleri diyetindeki en yaygın nişastalı yiyecekler, yüksek oranda sindirilebilir nişastadan oluşur. Bu tür hızlı sindirilen nişastaların insanlarda ve hayvanlarda kronik hastalıklara katkıda bulunabileceği endişesi vardır ve bu sorun nedeniyle sindirim enzimlerine dirençli nişastalar artan bir araştırma vurgusunun odak noktası olmuştur. Dirençli nişastalar 11) olarak adlandırılan bu tür nişastalar, genel olarak kapsamlı bir şekilde gözden geçirilmiştir 12) ve sağlık özellikleri açısından 13) gözden geçirilmiştir ; gıda bileşenlerindeki içeriklerini artırmak 14); bir gıda bileşeni olarak sağlık ve fonksiyonel özellikleri 15) ; ve potansiyel olarak bütirat üretimi yoluyla bağırsak sağlığındaki rolleri 16) . Amerikalılar tarafından tahmini günlük dirençli nişasta alımı günde ∼5 g'dır; bu, sağlık yararları için önerilen öğün başına minimum 6 g dirençli nişastadan çok daha azdır 17) .

Dayanıklı Nişasta Sınıflandırması

Englyst ve ark. 18) nişasta sindirim oranına dayalı bir sınıflandırma sistemi önerdi. Bu sistem, in vitro sindirim sonuçlarına göre nişastaları hızlı sindirilebilir nişastalar, yavaş sindirilebilir nişastalar ve dirençli nişastalar olarak ayırır. Dirençli nişasta ile yapılan araştırmaların çoğu, yüksek amilozlu ürünler kullanır. FDA'nın gıda etiketlerinde "dirençli nişasta" terimine izin vermediğini unutmayın; Saflaştırılmış dirençli nişasta ürünü (Ingredion) olan Hi-maize 260, lif içeriği açısından test edilir ve bu miktar gıda etiketine yazılabilir. Bu ürün genellikle yüksek amilozlu mısır dirençli nişasta tipi 2 19 olarak adlandırılır). Şu anda 5 çeşit dirençli nişasta vardır (Tablo 1). Dirençli nişastanın 5 türünün her biri üzerinde önemli araştırmalar yapılmıştır ve bunlar daha sonra kısaca özetlenecektir.

Tablo 1. Dirençli nişasta türleri

atama Açıklama Örnek Referans

RSI Fiziksel olarak erişilemeyen nişasta Kaba öğütülmüş veya tam çekirdekli taneler 20)

RSII B- veya C-polimorflu granül nişasta Yüksek amilozlu mısır nişastası, çiğ patates, çiğ muz nişastası 21)

RSIII retrograd nişasta Pişmiş ve soğutulmuş nişastalı yiyecekler 22)

RSIV Kimyasal olarak modifiye edilmiş nişastalar Çapraz bağlı nişasta ve oktenil süksinat nişastası 23)

RSV Amiloz-lipid kompleksi Stearik asit kompleksli yüksek amilozlu nişasta 24)

1 RSI, tip I dirençli nişasta; (RS); RSII, tip II dirençli nişasta; RSIII, tip III dirençli nişasta; RSIV, tip IV dirençli nişasta; RSV; tip V dirençli nişasta.

[Kaynak 25) ]

Dirençli nişasta beş temel “tipe” ayrılmıştır 26) .

Tip 1 (dirençli nişasta 1), sindirilemeyen bir bitki matrisi ile çevrili nişasta granüllerinden oluşur.

Tip 2 (dirençli nişasta 2), pişmemiş patates ve yüksek amilozlu mısır gibi doğal haliyle oluşur.

Tip 3 (dirençli nişasta 3), benzersiz pişirme ve soğutma işlemleriyle yapılan kristalize nişastalardır.

Tip 4 (dirençli nişasta 4), esterifikasyon, çapraz bağlama veya transglikosilasyon yoluyla kimyasal olarak modifiye edilmiş bir nişastadır ve doğada bulunmaz.

Tip 5 (dirençli nişasta 5), amiloz-lipid kompleksinden oluşan bir nişastadır.

Tip 1 Dayanıklı Nişasta

Nişasta, tahıl tanelerinin veya tohumlarının endosperminde sentezlenir ve nişasta granülleri, protein matrisi ve hücre duvarı materyali ile çevrilidir. Bu fiziksel yapılar nişastanın sindirilebilirliğini engeller ve glisemik yanıtı azaltır 27) . Bütün çekirdekler veya kaba öğütülmüş tohumlar olarak pişirildiğinde, baklagil tohumlarının kalın hücre duvarı ve tahıl tanelerindeki protein matrisi, matristeki nişastaya su girmesini önler. Bu nedenle nişasta, kolayca jelatinleşip şişmeye yetecek neme sahip değildir. Nişasta moleküllerini açığa çıkarmak için uygun şişme olmadan nişasta, enzimatik hidrolize kolayca duyarlı değildir. Hücre duvarı materyali ve protein matrisi ayrıca enzimlerin nişastaya ulaşmasını ve hidrolize etmesini önleyen fiziksel bir bariyer sağlar. Tip I dirençli nişasta örnekleri28) -içeren gıdalar, tahılların bütün veya iri öğütülmüş çekirdekleriyle yapılan ekmekler 29) ve makarnalık buğday ile ekstrüzyonla yapılan makarnalardır 30) . Durum buğdayı yüksek protein içeriğine ve sert dokuya sahiptir ve iri taneli irmik yapımında kullanılır. Sonuç olarak, beyaz ekmeğe kıyasla irmikli makarna yedikten sonra tokluk glisemik yanıt önemli ölçüde daha düşüktür. İnce bağırsakta sindirilmeyen artık nişasta Tip 1 Dirençli Nişasta olarak kolona geçer.

Tip 2 Dayanıklı Nişasta

B veya C tipi polimorf sergileyen pişmemiş patates nişastası, yeşil muz nişastası, gingko nişastası ve yüksek amilozlu mısır nişastası, enzimatik hidrolize 31) karşı oldukça dirençlidir ve tip 2 dirençli nişasta örnekleridir. Bununla birlikte, pişirildikten sonra, fırınlanmış patates ve pişmiş muzda olduğu gibi nişastanın çoğu, nişasta jelatinizasyonu ve B ve C tipi kristalitlerin kaybının bir sonucu olarak yüksek oranda sindirilebilir hale gelir. Bir istisna, amiloz genişletici (ae) geninin ve önemli ölçüde daha uzun ara bileşenlerin dal zincirlerine ve daha büyük bir amiloz oranına sahip nişasta dallanma-enzim I'i kodlayan genin mutasyonuyla üretilen yüksek amilozlu nişastadır 32) , 33) , 34). Böylece bu nişasta, suyun kaynama noktasının üzerinde yüksek bir jelatinleşme sıcaklığı gösterir. Jelatinleşme sıcaklığının altındaki bir sıcaklıkta kaynatıldıktan veya pişirildikten sonra, bu nişasta türü kristal yapısını korur ve enzimatik hidrolize karşı dirençli kalır.

Tip 3 Dayanıklı Nişasta

Tip 3 dirençli nişasta (RSIII), retrograd amiloz ve nişastadır 35) , 36) , 37). Amiloz molekülleri doğrusal yapılara sahip olduklarından, özellikle soğutma sıcaklıklarına (4–5°C) yakın ve yeterli nem içeriği ile çift sarmal oluşturma eğilimi gösterirler. Retrograd amiloz, 170°C'ye kadar yüksek jelatinleşme sıcaklıklarına sahiptir ve pişirme ile ayrıştırılamaz. Bununla birlikte, retrograd amilozun jelatinleşme sıcaklığı, amiloz zincir uzunluğunun kısalmasıyla azalır. Nişastalı gıdalar özellikle buzdolabında saklandıktan sonra amiloz molekülleri ve amilopektinin uzun dal zincirleri çift sarmal oluşturur ve su bağlama kapasitelerini kaybeder. Nişasta moleküllerinin çift sarmalları, amilazın enzimatik bağlanma bölgesine uymaz, bu nedenle bu enzim tarafından hidrolize edilemezler.

Tip 4 Dayanıklı Nişasta

Tip 4 dirençli nişasta (RSIV), 38) , 39) çapraz bağlama veya kimyasal türevler 40) eklenmesiyle oluşturulan, kimyasal olarak modifiye edilmiş bir nişastadır . Yüksek düzeyde çapraz bağlanmaya sahip nişasta, pişirme sırasında şişme özelliğini kaybeder. Sonuç olarak, yüksek oranda çapraz bağlı nişasta, pişirmeden sonra az enzimatik duyarlılığa sahip granüler bir formda kalır ve amilazlar tarafından hidrolize edilemez veya mikroplar tarafından fermente edilemez. Nişastaya, oktenil süksinik grupları 41) veya açil grupları 42 gibi bir kimyasal türev eklenmesi ), nişastanın yapısını değiştirir ve nişasta molekülünün enzimatik hidrolizini kısmen kısıtlayarak dirençli nişastaya neden olur. Nişastanın türevi olmayan bir bölgesi, bakteri amilazları tarafından hidrolize edilebilir ve kısa zincirli yağ asitleri üretmek için fermente edilebilir.

Tip 5 Dayanıklı Nişasta

Nişasta lipidlerle etkileşime girdiğinde, amiloz ve amilopektinin uzun dal zincirleri, yağ asitleri ve yağ alkolleri ile tek sarmal kompleksler oluşturur 43) , 44) . Lineer nişasta zinciri, sarmalın boşluğundaki kompleks yağ asidi ile sarmal-kompleks bir yapıda olduğunda, nişasta bağlanması ve amilaz tarafından parçalanması önlenir. Ek olarak, amiloz-lipid kompleksi ayrıca amilopektin moleküllerini dolaştırarak nişasta granüllerinin şişmesini ve enzim hidrolizini kısıtlar 45) , 46) . Amiloz-lipit kompleksi oluşumu ani bir reaksiyon olduğundan ve kompleks pişirildikten sonra yeniden şekillenebildiğinden, tip 5 dirençli nişasta (RSV) termal olarak kararlı olarak kabul edilir.

Nişasta sindirilebilirliğinin, sindirmedeki nişasta olmayan bileşenlerden, nişastanın yapısından ve sindirmeden önce nişastanın işlenmesinden etkilendiğini bilmek önemlidir. Belirli bir nişasta örneğinin sindirilebilirliği, sınıflandırma sistemlerinin önerdiği gibi asla tek bir faktöre bağlı değildir; bunun yerine sindirilebilirlik üzerinde en büyük etkiye sahip olan dış faktör genellikle nişastayı sınıflandırmak için kullanılır.

Nişastanın botanik rolü, bitkilere metabolizma için stabil bir glikoz rezervi sağlamaktır. Nişastanın sindirilebilirliği bu rolün karşılanmasında önemli bir parametredir. Glikoz rezervleri, bitki tarafından kolayca elde edilebilen, ancak tohum veya yumru gibi depolama organlarında uzun süreler boyunca hayatta kalabilen bir yapıda depolanmalıdır. Nişastanın yapısı karmaşıktır ve çok çeşitlidir; bununla birlikte, sindirilebilirlik üzerinde en büyük etkiye sahip tek yapısal özellik, granül içindeki kristallik derecesi ve tipidir. Uzun, doğrusal zincirli nişasta, kısa, çok dallı zincirli nişastadan daha fazla kristal yapı oluşturma eğilimindedir. Nişastanın amiloz bileşeni, amilopektinden daha az dallı olduğundan, yüksek amilozlu nişasta, sindirime düşük amilozlu nişastadan daha dirençli olma eğilimindedir.

Dirençli Nişasta Sağlık Etkileri

Birkaç çalışma türleri karşılaştırmıştır, ancak Haub ve ark. 47) , çapraz bağlı dirençli nişasta 4'ün, daha yaygın olarak test edilen dirençli nişasta 2'den daha büyük bir glikoz düşürücü etki ortaya çıkardığını bildirdi.

Bu çalışmada 48) , araştırmacılar, olgunlaşmamış muzlardan (doğal muz nişastası) 26.8 g dirençli nişasta tip 2 içeren bir içeceğin akut yutulmasının, tokluk glikozu, insülin tepkisini ve ardından gönüllü enerji alımını azalttığını gösterdi. Bununla birlikte, subjektif iştah derecelendirmeleri üzerinde ilişkili bir etki yoktu.

Obez tip 2 diyabetlilerde doğal muz nişastası (dirençli nişasta tip 2) ve soya sütünün (kontrol) vücut ağırlığı ve insülin duyarlılığı üzerindeki etkileri üzerine yapılan başka bir çalışmada 49). Uygunluk kriterlerini karşılayan otuz hasta, günde 240 mL suda çözülmüş 24 g doğal muz nişastası veya aynı hacimde suda çözülmüş 24 g/gün soya sütü almak üzere on beş denekten oluşan iki gruba rastgele atandı. haftalar. Bu sürenin ardından tüm veri ölçümleri toplandı, gruplar ilave 4 haftalık bir süre için alternatif tedavi grubuna geçtiler ve ardından 8 haftada nihai önlemler alındı. Müdahaleler arasında arınma periyodu yoktu. Tüm katılımcılara her iki takviye de verildi ve deneyin iki aşamasında diyet ve egzersiz alışkanlıklarını değiştirmemeleri söylendi. Çalışma, doğal muz nişastasının (4 hafta boyunca günde 24 g) vücut ağırlığını önemli ölçüde azalttığını ve insülin duyarlılığını artırdığını göstermiştir 50) .

Dirençli nişastayı içeren insan çalışmalarının çoğu, tokluk kan şekeri ve insülin seviyelerinde bir düşüş göstermiştir. Ancak, çalışma tasarımındaki farklılıklar ve kullanılan dirençli nişasta türü nedeniyle bu etkileri tam olarak anlamak zordur. Behall et al. 51) , 0,71 gr, 2,57 gr veya 5,06 gr dirençli nişasta tüketen kadınların kontrole kıyasla önemli ölçüde daha düşük tokluk glikoz ve insülin seviyelerine sahip olduğunu buldu. Bununla birlikte, bu çalışma, tedaviler ve kontrol arasında eşit miktarda kullanılabilir karbonhidrat sağlamayı başaramadı. Bu nedenle, glikoz ve insülinin zayıflamasının dirençli nişastadan mı yoksa öğünde daha az karbonhidrat bulunmasından mı kaynaklandığını belirlemek zordur. Benzer şekilde, Reader ve ark. 52)Bir enerji çubuğuna eklenen 7.25 g dirençli nişastanın sağlıklı yetişkinlerde kan şekeri ve insülin seviyelerini azalttığını bildirdi. Ancak, her tedavi için içerik maddeleri, içerik maddeleri miktarı ve besin seviyeleri farklıydı. Al-Tamimi ve ark. 53) İnsanlarda Glikoz ve İnsülin Yanıtları Üzerine. Al-Tamimi EK, Seib PA, Snyder BS, Haub MD. J Nutr Metab. 2010; 2010. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20798767/)), ancak nişasta olmayan içerikleri ve mevcut karbonhidratları kontrol ederek bu değişkenleri ortadan kaldırdı. 30 g dirençli nişasta 4 takviyesi ile tokluk kan şekeri ve insülin seviyelerinin önemli ölçüde azaldığı bildirildi.

Birkaç çalışma, dirençli bir nişastanın uzun süreli tüketiminin açlık kolesterol ve trigliserit düzeylerini azaltabileceğini bildirmektedir. Beş haftalık bir çalışmada, Behall ve ark. 54) , enerjilerinin %34'ünü yüksek amilozlu mısırdan tüketen erkeklerin, yüksek amilopektinli karbonhidratlarla karşılaştırıldığında, açlık kolesterol ve trigliserit düzeylerini önemli ölçüde azalttığını buldu. Resier et al. 55) , yüksek amilozlu mısır veya fruktozlu izokalorik ve izobesinli bir diyette benzer sonuçlar bildirmiştir. Porikos ve Van Itallie 56)sükroz ve dolayısıyla büyük olasılıkla fruktoz ile doymuş yağ asitleri arasında serum trigliserit düzeylerini yükselten bir etkileşim olduğunu öne sürmektedir. İlginç bir şekilde, çoklu doymamış yağ asitleri için bir ilişki yok gibi görünüyor. Dirençli nişastanın kolesterol seviyelerini düşürme yeteneğinin arkasındaki olası mekanizma, artan bağırsak viskozitesidir. Bununla birlikte, Jenkins ve ark. 57) , dirençli nişasta 2 ve dirençli nişasta 3 olarak çelişkili verileri rapor edin, serum lipid profilleri üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Aynı tip dirençli nişasta kullanılırken, denekler sadece iki hafta boyunca test edildi. Dirençli nişastanın bir etkiyi teşvik etmek için daha uzun bir süre gerektirmesi olabilir.

Dirençli nişastanın yağ oksidasyonu ve depolanması üzerindeki etkisini değerlendiren araştırmalar da yapılmıştır. Bununla birlikte, çalışmalar arasındaki veriler net sonuçlar olmadan çelişkilidir. Tagliabue ve ark. 58) , çiğ patateslerden elde edilen dirençli nişasta 2'nin yemekten 5 saat sonra yağ oksidasyonunu artırabildiğini bildirdi. Bununla birlikte, dirençli nişasta 2'den oluşan test diyeti, önemli ölçüde daha az brüt ve metabolize edilebilir enerjiye sahipti. Bu nedenle, artan yağ oksidasyonunun dirençli nişasta 2'den mi yoksa düşük kalori alımından mı kaynaklandığını belirlemek zordur. Howe ve arkadaşları tarafından 10 haftalık bir çalışma. 59) ikincisini önerebilir. Yüksek amiloz nişastası, yüksek amilopektin ile karşılaştırıldığında, izokalorik bir diyet tüketildiğinde yağ oksidasyonunda hiçbir değişiklik oluşturmadı. Tersine, Robertson ve ark.60) , sağlıklı deneklere alışılmış diyete eklenen 30 g dirençli nişasta 2'nin, deri altı karın yağ dokusunda esterlenmemiş yağ asidi ve gliserol salınımında önemli bir azalma ile sonuçlandığını bildirdi. Bu, artan periferik kısa zincirli yağ asidi metabolizmasının veya ghrelin sekresyonlarının bir sonucu olabilir.

Dirençli Nişasta ve Bağırsak Bakterileri

Memeli mide-bağırsak (GI) yolunun, tüm konakçıyı oluşturmaktan daha fazla bakteri hücresine ev sahipliği yaptığı sıklıkla kabul edilir. Ayrıca, GI mikrobiyotasının, bağışıklık sistemi gelişimi, beslenme kazanımı ve enfeksiyona karşı koruma dahil olmak üzere konakçının sağlığına önemli katkılarda bulunduğu iyi bilinmektedir 61) . Son yıllarda, yeni kanıtlar, konak sağlığı üzerindeki mikrobiyota etkileri konusundaki anlayışımızı büyük ölçüde artırdı. Örneğin, değiştirilmiş bir mikrobiyota (disbiyoz), diyabet, obezite, iltihaplı bağırsak hastalıkları ve kolorektal kanser gibi insan hastalıklarıyla ilişkilendirilmiştir 62 . GI mikrobiyotasının son zamanlarda nörolojik hastalıklara katkıda bulunduğu ve konakçı davranışını etkilediği gösterilmiştir 63). Bu anlayışlar bir araç konak sağlığını geliştirmek üzere GI Mikrobiyota modülasyonunda diyetin rolü bir ilgiye yol açmıştır 64) , 65) , 66) ve diyet hastalığı nasıl katkıda bulunabileceğini yeni farkındalık 67) , 68) .

Diyetin GI yolunun mikrobiyal topluluklarını etkilediği uzun zamandır bilinmektedir. Bu mikrobiyotada diyete bağlı değişiklikler, konak için önemli bir enerji kaynağı olan ve önemli bağışıklık düzenleyici rolleri yerine getiren diyet liflerinin parçalanması ve SCFA'ların üretimi yoluyla konakçının sağlığı üzerinde faydalı etkilere sahip olabilir 69) , 70) . Farklı dirençli nişasta sınıflarının mikrobiyotayı nasıl etkilediğini anlamaya yönelik çalışmalar sınırlı olsa da, yüksek lifli diyetlerin memeli mikrobiyotasının bileşimini büyük ölçüde etkilediği açıktır 71) , 72). Mikrobiyota ayrıca safra asitleri, fenol ve amonyak gibi zararlı metabolitleri azaltır ve obeziteyi etkileyen diyet yağ metabolizmasını etkiler. Mikrobiyotadaki değişiklikler, diyet değişikliklerinden sonra hızla ortaya çıkabilir. Bu etkiler hem doğrudan hem de dolaylı olabilir, yani dirençli nişastayı sindirebilen bakteriler enerji üretir ve bu da onlara bağırsakta büyüme avantajı sağlar 73) . Topluluk bileşimindeki değişiklikler, SCFA'ların birikmesinden kaynaklanan düşük pH'dan da oluşabilir 74) , 75) . Dirençli nişasta fermantasyonunun diğer yan ürünleri, metabolik çapraz besleme yoluyla bolluklarını arttırmak için diğer bakteri sınıfları tarafından kullanılabilir 76) .

Dirençli nişastaların kolonik mikrobiyota üzerindeki etkisine ilişkin derin dizileme çalışmaları henüz yeni başlatılmış olsa da, spesifik bakteri taksonlarının farklı nişasta formları ile etkileşime girdiği mekanizmaları tanımlamaya yardımcı olmalıdır. Diyete dirençli nişastaya yanıt olarak bireyler arası varyasyon, insan sağlığını iyileştirmek için dirençli nişastanın terapötik ve önleyici kullanımı için önemli bir araştırma alanı olacaktır 77) .

Yoğun ilgi duyulan bir diğer konu, konağın sağlığına fayda sağlamak için kolonik mikrobiyotayı değiştirmek için prebiyotiklerin kullanılmasıdır 78) . Tipik olarak oligosakkaritler ile ilişkili olmasına rağmen, prebiyotikler dirençli nişasta dahil olmak üzere çeşitli sindirilemeyen karbonhidratları temsil edebilir 79) , GI bakterilerinin modülasyonu yoluyla konakçıya sağlık yararları sağlar (129). GI mikrobiyota ve konakçılar arasındaki etkileşimler nedeniyle, dirençli nişastalar dahil prebiyotikler, obezite, diyabet, inflamatuar bağırsak hastalıkları ve kanser dahil olmak üzere çeşitli insan hastalıklarını düzeltme veya önleme potansiyeline sahiptir 80) , 81) .

Kolon Kanserini Önlemede Dirençli Nişasta

Bol lifli diyetlerin tüketilmesinin uzun zamandır kolorektal kansere karşı koruduğuna inanılmaktadır 82) . Daha yakın zamanlarda, dirençli nişasta, kolon kanseri ve inflamatuar bağırsak hastalıklarının potansiyel önlenmesi için dikkat çekmiştir 83) . Dirençli nişastalar ve insan kolon sağlığı ile ilgili çalışmalar sınırlı olmasına rağmen, son 2 insan müdahalesini açıklayan özetler bulundu. 1'inde, kırmızı etle (300 g/gün) 4 haftalık bir müdahale, insan kolonlarında O6-metil-2′-deoksiguanozin eklentilerini ve microRNA-17-92 kümesinden (kolorektal kanserde aşırı eksprese edilen) genleri arttırdı. Ancak bu özellikler, kırmızı et artı bütirile dirençli nişasta (40 g/gün) içeren 4 haftalık bir müdahale ile yükselmedi 84). Bu sonuçlar, dirençli nişastanın insan kolonunu diyetle alınan kırmızı etin potansiyel olarak zararlı yönlerine karşı koruyabileceğini ileri sürdü. Kolon polipleri ve kanser gelişimi açısından yüksek risk altında olan kalıtsal polipoz olmayan kolorektal kanser gen taşıyıcıları (Lynch sendromlu hastalar) ile yapılan ikinci insan deneyinde, 30 g/gün mısır nişastası (Novelose, Ingredion) içeren bir diyet 29 için plasebo diyeti ile karşılaştırıldı. aylar. 4 yıllık takipte polip veya kolon kanseri gelişimi üzerinde herhangi bir etki gözlenmemiştir 85) .

Diyete dirençli nişastayı değerlendiren sınırlı sayıda insan müdahalesinin aksine, laboratuvar hayvanlarında dirençli nişasta ve kolon kanseri önleme etkileri üzerine çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Le Leu et al. 86) , 87) , 87) , 88)kolon kanserojen azoksimetan ile tedavi edilen ve/veya kolon epiteline zarar vermek için yüksek proteinli diyetlerle beslenen sıçanlarda kapsamlı çalışmalar yürütmüştür. Yüksek lifli veya dirençli nişastaların beslenmesi, dışkı hacmini, dışkı pH'ını, bütirat konsantrasyonunu ve epitelyal apoptozu arttırdı ve hücre proliferasyon belirteçlerini ve kolon karsinogenezini azalttı. Hayvanlar yüksek seviyelerde proteinle beslendiğinde, yüksek amiloz dirençli nişasta ilavesi, protein fermantasyon ürünlerini azalttı ve bu da kolorektal karsinom gelişiminin azalmasına paraleldi. Bu bulguların aksine, kontrol proteini veya yüksek proteinli diyetlerle beslenen sıçanlarda patates lifi veya patates dirençli nişasta ile yapılan çalışmalar, diyete dirençli nişastaların kolondaki DNA hasarı üzerinde hiçbir etkisi olmadığını ortaya koydu 89). Zıt sonuçların, beslenen nişastalar da dahil olmak üzere deneysel ayrıntılardaki farklılıklardan mı yoksa diğer faktörlerden mi kaynaklandığı açık değildir. DNA hasarı, kazein veya soya proteini ve dirençli nişasta (%48 yüksek amilozlu mısır nişastası) ile beslenen sıçanlarda incelendi, yüksek proteinli diyetler ve dirençli nişasta ile beslenen sıçanlarda zayıflatılmış DNA hasarı gözlemlendi 90) . Butirillenmiş yüksek amilozlu mısır nişastasının, sıçanlarda kolon kanserlerinin inhibisyonunda yüksek amilozlu mısır nişastasından biraz daha etkili olduğu gösterilmiştir 91) . Zhao ve ark. 92)sterik asit (RSV) ile kompleks haline getirilmiş yeni bir yüksek amiloz nişastası kullanarak, müsin-tüketilmiş odaklarda çarpıcı bir azalma ortaya çıkardı; bununla birlikte, sonraki çalışmalar müsin tüketen odakların sonraki kolon kanseri için güvenilir bir belirteç olmayabileceğini bulmuştur.

Dirençli nişasta tarafından kolon karsinogenezinin değiştirilebileceği potansiyel mekanizma için çok sayıda hipotez önerilmiştir. En yaygın hipotezler dışkı akışının su tutma kapasitesinin değiştirilmesine, mikrobiyotanın değiştirilmesine ve SCFA üretiminin arttırılmasına odaklanır. SCFA hipotezi en coşkulu takipçilere sahip gibi görünse de, diyete dirençli nişastanın SCFA'ların üretimi ve mikrobiyotayı değiştirme üzerindeki etkilerine ilişkin teoriler ivme kazanıyor 93) .

SCFA'lar (asetat, propiyonat ve bütirat), dirençli nişasta ve kolon sağlığı ile ilgili birçok çalışmada miktar ve konsantrasyonda artırılmıştır 94) , 95) . Dirençli nişastanın mikrobiyal fermantasyonunun bir son ürünü ve kolonositler için birincil enerji kaynağı olan butirat, hücrelere Na+ bağımlı bir ortak taşıyıcı tarafından aktif olarak taşınır 96) . Bu hücre zarı taşıyıcısı, bir tümör baskılayıcı gen olarak hizmet eder ve insan anormal kript odaklarında (kanser öncesi bir lezyon) ve kolorektal kanserde hipermetilasyon ile epigenetik olarak susturulur 97) . Butirat, bu molekülün kolonik epitel metabolizmasında ve farklılaşmasında oynadığı rol ve mukozal fizyolojiyi düzenleyen sinyal yolları üzerindeki etkisi nedeniyle özellikle ilgi çekici olmuştur.98) , 99) . Hücre kültüründe, butirat, hücre proliferasyonunu azaltmak ve kolorektal tümör hücre hatlarının apoptozunu indüklemek dahil olmak üzere antitümorijenik özelliklere sahiptir 100) . Bununla birlikte, dirençli nişastalarla beslenen hayvanların ve insanların kolonunda elde edilen butirat konsantrasyonlarının, kültürlenmiş hücrelerde gözlenen baskılayıcı etkiler için optimal olup olmadığı açık değildir, çünkü kontrol diyetleriyle beslenen hayvanlardaki butirat konsantrasyonları, butirat konsantrasyonlarından daha yüksektir. kolon proliferasyonunun baskılanması için gerekli 101) .

Kolon kanseri, epitelyal proliferasyonu, olgunlaşmayı ve apoptozu kontrol eden moleküler yolların düzensizliğinin, hem genetik hem de epigenetik bileşenlerin bozulmasıyla geliştiği görülmektedir. Normal mukozanın rejenerasyonunda, kript içindeki kök hücreler mitoza girer, ardından yavru hücrelerin kolonik mukozanın soğurucu ve salgılayıcı popülasyonlarını olgunlaştırmak için olgunlaşması ve farklılaşması ve apoptoz yoluyla yaşlı veya hasarlı hücrelerin nihai kaybı. Epigenetik faktörlerdeki değişikliklerle birlikte kritik kontrol yollarında genlerin mutasyonlarının çok aşamalı birikiminin, malign transformasyona uğrama potansiyeli olan anormal kript epitel hücrelerinin hayatta kalmasına izin verdiğine inanılmaktadır.

Diyete dirençli nişastaların kolon kanserinin gelişimini veya ilerlemesini değiştirdiğine inanılan moleküler mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır. Diyete dirençli nişastanın gen ekspresyonu ve mutasyonu, DNA metilasyonu, histon modifikasyonu ve kromatinin yeniden şekillenmesi üzerindeki potansiyel etki mekanizmaları yoğun bir şekilde araştırılmaktadır. Son zamanlarda, hayvan çalışmaları, hem mikrobiyotadaki değişiklikleri hem de diyetteki yüksek amilozlu mısır nişastası ve butirillenmiş yüksek amiloz tarafından onarılmamış DNA hasarına karşı korumanın indüklendiğini ve DNA onarımında rol oynayan genlerin ekspresyonunun arttığını tanımladı 102)Kolonik mukozanın hızla bölünen popülasyonlarında, daha az mutasyona ve daha az karsinojeneze neden olması beklenir. Bütiratın ayrıca birkaç sinyal iletim yolunun modülasyonu yoluyla hücre proliferasyonu ve farklılaşması üzerinde bir etki uyguladığı da tarif edilmiştir ( 103) . Bazı kolon kanseri hücre dizilerinde, çoğu kolorektal kanserde bir başlatıcı olay olan kanonik Wnt yolunun kurucu ifadesi, bütirat tedavisi ile yukarı doğru düzenlenir ve güçlü bir apoptotik tepki ile sonuçlanır ( 104) . Bütiratın ayrıca RNA eklemesini modüle ederek kolondaki gen ekspresyonunu etkilediği gösterilmiştir 105) .

Dirençli nişastanın metabolik ürünleri tarafından doğası gereği potansiyel olarak tersine çevrilebilen epigenetik mekanizmaların modifikasyon potansiyeli, aynı zamanda kolorektal kanserin diyetle önlenmesi için umut vaat ediyor. Butirat, DNA ipliklerinin nükleer histon proteinleri etrafına sarılmasını değiştiren ve böylece gen transkripsiyonunu düzenleyen bir enzim olan histon deasetilazın bir inhibitörü olarak iyi bilinir. Butirat gibi histon deasetilasyonunun inhibitörleri, hücre döngüsü ve apoptozu kontrol eden genlerin ekspresyonunu değiştirme ve in vitro pre-neoplastik ve neoplastik fenotiplerin gelişimini baskılama işlevine sahiptir 106. Ayrıca, butirat, T lenfositlerin apoptozu ve kolonik epitelyumda indüklenebilir nitrik oksit sentazın inhibisyonu yoluyla, inflamasyon aracılı kolorektal kanserin bir bileşeni olan bağırsak mukozal inflamasyona karşı koruyucu etkiler gösterir ( 107) .

SCFA'lar dışındaki dirençli nişasta metabolizmasının endojen veya mikrobiyal ürünlerinin kolonik homeostazına potansiyel katkıları belirlenmemiştir. Mikrobiyota, diyet bileşenleri, kolonik epitelyum, bağışıklık sistemi, sinir ve endokrin sistemler arasındaki karmaşık etkileşimler incelenmektedir ve bu bileşenleri entegre eden mekanizmaların ortaya çıkması muhtemeldir.

Dirençli Nişasta ve Diyabet

Diyabet, Amerika Birleşik Devletleri nüfusunun %8'ini ve 60 yaşın üzerindeki nüfusun %23'ünü, çoğunlukla tip 2 diyabet olarak etkiler. Hem tip 1 hem de tip 2 diyabet, hiperglisemi ile karakterize edilir ve daha sonra sistemik doku toksisitesi ile sonuçlanır. Artmış açlık ve tokluk glikoz yanıtının yanı sıra azalmış insülin duyarlılığı ve obezite gibi bazı risk faktörleri, tip 2 diyabetin başlamasını geciktirmede farmakolojik müdahalelerden daha etkili olduğu bulunan yaşam tarzı değişiklikleri yoluyla tersine çevrilebilir 108 . Böyle bir yaşam tarzı değişikliği, düşük glisemik indeksi nedeniyle gıdalardaki sıradan nişastanın dirençli nişasta ile değiştirilmesidir. İnsanlar üzerinde yapılan araştırmalarda mısır lapaları da dahil olmak üzere gıdaların tüketildiği bildirilmiştir 109ve yüksek dirençli nişasta içeriğine sahip krakerler, sıradan nişasta içeren gıdaların tüketilmesine kıyasla daha düşük tokluk glikoz konsantrasyonları ve eşlik eden insülin tepkisi ile sonuçlanmıştır 110) , 111) . Ek olarak, daha az sindirilebilir nişasta tüketmek, bir sonraki öğüne verilen glisemik yanıtı, yani “ikinci öğün etkisi”ni azaltabilir. Kahvaltıda yüksek amilozlu nişasta yiyen on sağlıklı birey, kahvaltıda yüksek amilopektinli nişasta yemeye kıyasla, yüksek oranda sindirilebilir karbonhidrat içeren bir öğle yemeğine kan şekeri tepkisinde azalma gösterdi 112. Sonuç olarak, sıradan diyet nişastasının dirençli nişasta ile değiştirilmesi diyabet yönetimine katkıda bulunur. Dirençli nişasta tüketiminin arttırılması ayrıca kilo yönetimine yardımcı olabilir, vücut kompozisyonunu faydalı bir şekilde etkileyebilir veya kısmen dirençli nişastalı yiyeceklerin daha düşük enerji konsantrasyonuna sahip olması ve farelerde, hastalığın önemli bir göstergesi olan vücut yağını azalttığı gösterildiğinden, her ikisi de olabilir ( 113) , 114) . Hayvan diyabet modelleri ayrıca, tip 2 diyabetin obez olmayan bir modeli olan Goto-Kakizaki sıçanında glisemik kontrolde bir gelişme gibi diyete dirençli nişastanın olumlu bir etkisi olduğunu göstermiştir 115) .

Dirençli nişasta gibi düşük glisemik indeksli karbonhidratların diyabetik komplikasyonları azaltma potansiyeli, böbrek fonksiyonunun korunması ile ilişkili olabilir ve özellikle D vitamini açısından yeterli beslenme durumunun daha iyi korunmasına yol açabilir. Çok sayıda epidemiyolojik ve vaka kontrol çalışması vardır. tip 1 ve tip 2 diyabette D vitamini yetersizliği bildirilmiş 116 , 117) , 118). Bununla birlikte, düşük D vitamini maruziyetinin diyabetin başlamasına katkıda bulunup bulunmadığı veya düşük D vitamini durumunun diyabetin bir sonucu olup olmadığı açık değildir. D vitamininin ana dolaşımdaki formu olan 25-hidroksikolekalsiferol (25D3), 25D3-DBP kompleksi endositoz yoluyla içselleştirilene ve renal proksimal tübül hücreleri tarafından 1,25-dihidroksikolekalsiferole aktive edilene kadar D vitamini bağlayıcı proteine (DBP) bağlı olarak dolaşır. veya 25D3 (164) olarak kana geri emilir. Hem tip 1 hem de tip 2 diyabetik sıçanlarda 25D3 ve DBP'nin idrara atılımı, 25D3-DBP kompleksinin alımını kolaylaştırmak için birlikte ortak olan megalin ve engelli-2'nin azaltılmış ekspresyonu ile ilişkili patolojilerin bir sonucu olarak belirgin şekilde yükselmiştir. böbrekler tarafından 119) , 120). Bununla birlikte, AIN-93G kemirgen diyetindeki mısır nişastası, yüksek amilozlu, yani sindirime %37 dirençli mısır ile değiştirildiğinde, diyabetik sıçanlarda D vitamini metabolitlerinin ve DBP'nin idrarla atılımı fiilen önlenmiştir 121) . İlginç olan, diyabetik sıçanları dirençli nişastayla beslemenin, açlık kan glukoz konsantrasyonlarını hafifletme üzerinde sadece hafif bir etkisi olduğu, ancak megalin ve engelli-2'nin renal ekspresyonu, tip 2 diyabetli sıçan modelinde doğrulandığı gibi normaldi.

Dirençli Nişasta ve Obezite ve Vücut Ağırlığı Yönetimi

Aşırı enerji tüketiminin obezite salgınından sorumlu olduğu öne sürülmekte ve sonuç olarak enerji alımını azaltmak için yeni stratejilere ihtiyaç duyulmaktadır (166). Potansiyel bir diyet stratejisi, artan tokluk ve daha düşük BMI ile ilişkilendirilen diyet lifi tüketimini arttırmaktır 122) , 123) , 124) . Diyet lifi çok çeşitli bir karbonhidrat grubudur ve fiziksel ve kimyasal özelliklerinde büyük farklılıklar vardır. Sonuç olarak, tüm lif kaynakları tokluk veya vücut ağırlığı üzerinde aynı etkiye sahip olmayacaktır 125) . Dirençli nişastaların diyet lifinin birçok faydasını sağlaması önerilmiştir; bu nedenle, henüz yeterince kanıtlanmamış olmasına rağmen, kilo yönetimine yardımcı olabilirler.

Kemirgen çalışmalarından elde edilen kanıtlar, hızla sindirilebilir nişastanın dirençli nişasta ile değiştirilmesinin vücut ağırlığını azalttığını göstermektedir. Aziz et al. 126) , dirençli nişastada yüksek bir diyetin, diyete bağlı obez sıçanlarda vücut ağırlığını %40 oranında azalttığını buldu. Bununla birlikte, diyet, insan diyetlerinde elde edilemeyebilecek bir miktar olan %23.4 dirençli nişasta içeriyordu. Başka bir çalışma, sıçanlara %4, %8 veya %16 dirençli nişasta içeren bir diyet verdi ve >%8 dirençli nişasta içeren bir diyet tüketmenin, %0'a kıyasla yağlanmayı azalttığını ve dirençli nişastadaki her %4'lük artış için, enerji alımının azaldığını buldu. 9,8 kJ/d azaltılmış 127) . Artan dirençli nişasta tüketiminin insanlarda vücut ağırlığına etkisi üzerine uzun süreli çalışmalara ihtiyaç vardır.

Uzun süreli çalışmaların olmamasına rağmen, dirençli nişasta tüketmenin insanlarda kilo yönetimine yardımcı olabileceğine inanmak için birkaç neden var. İlk olarak, daha düşük kalori içeriği nedeniyle, hızla sindirilebilir nişastanın dirençli nişasta ile değiştirilmesi, diyetin enerji yoğunluğunu azaltır 128) , 129) . Çeşitli araştırmalar, diyetin enerji yoğunluğunu azaltmanın tokluğu ve kilo kaybını artırdığını bulmuştur 130) , 131) , 132) , 133) .

İkincisi, dirençli nişastayı bir öğüne dahil etmek, tokluk hissini artırabilir. Lif alımı artan tokluk ile ilişkilendirilmesine rağmen, dirençli nişastanın tokluk üzerindeki etkisi daha az açıktır. Kemirgen modellerinde, diyete dirençli nişasta ilave varsayımsal tokluk hormonu, GLP-1 ve PYY salgılanmasını arttırmış 134) , 135) doymayı artırmak olabileceğini düşündürmektedir. İnsanlarda yapılan birkaç çalışma karışık sonuçlar verdi. Willis et al. (177) katılımcılara kahvaltıda düşük lifli kekler veya dirençli nişasta ile desteklenmiş kekler sağladı ve dirençli nişasta içeren kekleri tüketmenin tokluğu artırdığını ve tokluk süresini artırdığını buldu. Bodinham et al. 136)erkekleri 2 ayrı öğünde 48 g dirençli nişasta ile beslediler ve gıda alımı 24 saatte ~1300 kJ azalmasına rağmen subjektif iştah üzerinde hiçbir etki bulamadılar. Bunun tersine, katılımcıları 25 g dirençli nişasta içeren bir kahvaltı öğünüyle besleyen yakın tarihli bir araştırma, subjektif iştah veya günün geri kalanında gıda alımı üzerinde hiçbir etkiye sahip değildi 137) . Bu çalışma ayrıca, dirençli nişasta yemekten sonra GLP-1'in plazma konsantrasyonlarının daha düşük olduğunu bulmuştur.

Üçüncüsü, dirençli nişasta, enerji harcamasını veya yağ oksidasyonunu artırarak vücut ağırlığını etkileyebilir. Hızlı sindirilebilir nişastanın dirençli nişasta ile değiştirilmesinin, insülin sekresyonundaki bir azalmanın sonucu olarak yağ mobilizasyonunu destekleyebileceği öne sürülmüştür 138 . Bununla birlikte, şu anda, bu hipotezi destekleyen çok az kanıt vardır ve birkaç çalışma, dirençli nişastanın enerji harcamasını veya yağ oksidasyonunu artırdığını göstermede başarısız olmuştur