En Växtmatbaserad Diet ändrar serum-β-Sitosterolkoncentrationen i hyperandrogena postmenopausala kvinnor

Abstrakt

växtsteroler eller fytosteroler är vanliga komponenter i växtfoder, särskilt växtoljor, frön och nötter, spannmål och baljväxter. De vanligaste fytosterolerna är campesterol, β-sitosterol och stigmasterol. Fytosteroler har anticarcinogena egenskaper., Tidigare studier har föreslagit att populationer med låg bröstcancerincidens ofta konsumerar dieter som är höga i fytosteroler. I denna studie utvärderades huruvida konsumtion av en växtbaserad kost, låg i animaliskt fett, kan öka serumfytosterolnivåerna hos postmenopausala kvinnor. Etthundrafyra kvinnliga volontärer randomiserades till kostintervention eller kontrollgrupper. Kostinterventionen inkluderade intensiv kostrådgivning för att ersätta animaliska produkter med växtbaserade livsmedel., Ämnen i kostinterventionsgruppen deltog två gånger i veckan för 18 wk i workshops om beredning och konsumtion av en växtmatbaserad diet. Den absoluta förändringen av serumets totala fytosterolkoncentration var större i gruppen för kostintervention än i kontrollgruppen. Procentuell förändring tenderade att skilja sig mellan grupper (P = 0,06). Men endast för β-sitosterol skiljer sig de absoluta och procentuella förändringarna inom en grupp signifikant mellan grupper (P = 0,0017)., Minskningen av totalkolesterol i dietinterventionsgruppen (-14%) var större än i kontrollgruppen (-4%; p = 0,0005). Resultaten av denna studie visar att cirkulerande nivåer av fytosteroler kan påverkas av kostmodifiering. Dessa fynd tyder på att fytosteroler, särskilt β-sitosterol, kan användas som biomarkörer av exponering i observationsstudier eller som överensstämmelseindikatorer i kostinterventionsstudier av cancerförebyggande.,

växtsteroler eller fytosteroler är vanliga komponenter i vegetabiliska livsmedel, särskilt vegetabiliska oljor, frön och nötter, spannmål och baljväxter (1). De vanligaste fytosterolerna är campesterol, β-sitosterol och stigmasterol. Strukturellt liknar dessa föreningar kolesterol, förutom en extra kolvätekedja vid C-24-positionen. Människokroppen syntetiserar inte fytosteroler endogent. Cirkulerande fytosteroler härrör uteslutande genom tarmabsorption (2). Serumfytosterolnivåerna hos människor varierar från 7 till 41 µmol/l (2.9 till 17.0 mg/L) (3).,

fytosteroler kan ha anticarcinogena egenskaper. Vid koncentrationer av 16 µmol/l (6, 7 mg/l) hämmar fytosteroler tillväxt och inducerar apoptos i humana prostatacancerceller (4). I in vivo-experiment matade råttor en diet kompletterad med 0.3% β-sitosterol en lägre förekomst av kemiskt inducerade tumörer än kontroller (5). Awad et al. (6) observerade att β-sitosterol hämmar tillväxten av MBA-MD-231, en mänsklig bröstcancer linje., Dessutom visade nya studier att mata SCID (svår kombinerad immunbrist) möss en diet kompletterad med fytosteroler för 8 wk hämmar tillväxten av Human bröstcancer med 33% och minskar metastaser med 20% (7). Liknande resultat har också erhållits med hjälp av PC3-celler, en human prostatacelllinje (8).

populationer med låg bröstcancerrisk förbrukar mer dietfytosteroler än de med hög risk. Till exempel konsumerar japanerna en växtbaserad mat och låg djurfettdiet som är rik på fytosteroler. Deras dietkoncentrationer varierar från 8 till 12 µmol/l (3,4 till 5,0 mg / l)., Japanerna har också en låg förekomst av bröstcancer (9,10). Däremot har stora bröstcancerincidenspopulationer i västländer, såsom USA och Nordeuropa (inklusive norra Italien), låga vegetabiliska och höga fettintag som är associerade med låg dietfytosterol på 2-6 µmol/l (80-250 mg/d) (9-11). Således kan fytosterolintag delvis förklara den skyddande effekten av en vegetabilisk rik diet på bröstcancerincidens som har observerats i vissa epidemiologiska studier (12-13).,

syftet med denna studie var att utvärdera effekten av kost, och särskilt effekten av en växtbaserad diet, låg i animaliska fetter, på serumfytosterolnivåer hos hyperandrogena postmenopausala kvinnor som kännetecknas av en hög risk för bröstcancer på grund av deras endokrina profil (14). Vi antog att en växtbaserad mat skulle öka serumnivåerna av fytosteroler, särskilt campesterol och β-sitosterol, i ett bekvämlighetsprov av kvinnor.

material och metoder

studiedesign.,

data för denna studie kom från en randomiserad kontrollerad studie utförd i Milano, Italien från November 1995 till November 1996, Diet och Androgenstudie (DIANA)2 (15). Avdelningen för Epidemiologi vid Istituto Nazionale Tumori (italienska National Cancer Institute), Milano, Italien genomförde DIANA studie för att utvärdera effekten av en anläggning mat–baserad kost, rik på grönsaker och fibrer och låg i animaliska fetter och raffinerade kolhydrater, på kroppsegna hormoner, speciellt serum androgener, könshormoner som binder globulin och insulin., I oktober 1995 rekryterade vi deltagare genom italienska tidningar och TV-reklam för denna rättegång om kost och kvinnors hälsa i Milano (en av de största industristäderna i Italien)., Urvalskriterierna var: 1) frånvaro av menstruationscykler för minst 2 y innan de anmäldes i studien; 2) ingen nuvarande eller tidigare (sista 6 mo före rekrytering i studien) hormonbehandling; 3) ingen historia av bilateral ovariektomi; 4) ingen personlig historia av cancer; 5) ingen nuvarande anslutning till en vegetarisk eller makrobiotisk diet eller till någon annan medicinskt föreskriven diet; och 6) ingen nuvarande behandling för diabetes mellitus. Vi rekryterade totalt 312 kvinnor., Alla kvinnor gav skriftligt informerat samtycke och den vetenskapliga och etiska kommittén för Istituto Nazionale Tumori i Milano godkände studien.

efter fasta samlades deltagarnas blodprov mellan 0700 och 0900 h. serumtestosteron mättes i alla 312 deltagare. Vi ansåg att totalt 104 kvinnor i den övre tertilen av serumtestosteron (testosteron 13.18 pmol/l) var hyperandrogena och valde dessa kvinnor för den nuvarande studien eftersom de har ökad risk för bröstcancer (14,16)., De hyperandrogena kvinnorna randomiserades till antingen en intervention eller en kontrollgrupp (52 kvinnor vardera), inom åldersgrupper (över eller under 58 år, medianåldern), av prebaseline testosteronnivåer (kategoriserade i tre nivåer) och av prebaseline insulin (tre nivåer).

kvinnor som randomiserats till gruppen för kostintervention instruerades att följa den diet som beskrivs nedan för 18 wk, från februari till juni 1996. Kontrollgruppen fick endast en allmän rekommendation att öka grönsaks-och fruktkonsumtionen., Vid baslinjen (januari 1996) och i slutet av interventionsperioden (juni 1996) samlades blodprov som tagits efter fasta och 24-h urinprover mellan 0700 och 0900 h från alla 104 deltagare. Serum – och urinprover lagrades vid -80 ° C.

Dietintervention.

kvinnor i kostinterventionsgruppen deltog två gånger i veckan i workshops om hur man lagar mat med grönsaker under interventionsperioden. Ämnen beredda och konsumerade studie måltider under varje verkstad.,

en typisk måltid inkluderade antingen en grönsaksoppa eller några färska grönsaker, ibland inklusive tång, och en huvudrätt med hela ris eller pasta eller andra hela spannmål tillsammans med baljväxter, korsblommiga grönsaker, andra kokta grönsaker eller fisk. Vi rådde kvinnor att konsumera minst en servering av en sojaprodukt varje dag, t.ex. bönor, tofu, tempeh, sojamjölk eller miso., Tonvikten lades på beredning av godis och kakor med russin, fruktjuice eller naturligt fermenterat ris eller kornmalt istället för socker, med linfrö eller andra frön istället för smör och med sojamjölk istället för mjölk. Kvinnor instruerades också om hur man ersätter vegetabiliska källor rik på protein och kalcium för kött, ägg och mejeriprodukter (var och en ska konsumeras inte mer än en gång i veckan)., Dessutom uppmanades deltagarna att undvika raffinerade kolhydrater (sackaros, vitt bröd och bakverk baserade på raffinerat mjöl) och att begränsa salt, men uppmuntrades att krydda mat med oraffinerad olivolja och olika frön (istället för mejeriprodukter) och att konsumera fisk. Varje vecka fick deltagarna en 1 kg bröd gjord med helvete och 8% linfrö (halv hela frön, halvmalet), ibland blandat med havre eller råg. Ämnen konsumerade denna diet ad libitum och rådde inte att minska matintaget (Tabell 1).

bedömning av intaget via födan.,

före randomisering slutförde deltagarna ett frågeformulär för livsmedelsfrekvens som utvecklats för European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC) study (17). För att övervaka efterlevnaden av kostrekommendationerna registrerade deltagarna konsumtionsfrekvensen för utvalda livsmedel i 24-timmarsdagböcker. Kvinnor i kostinterventionsgruppen slutförde 1-d dagböcker 24 gånger och kvinnor i kontrollgruppen, 10 gånger., Vi uppskattade det genomsnittliga absoluta intaget av näringsämnen och energi i de två grupperna baserat på fem upprepade datorstödda 24-timmars dietåterkallelser som genomfördes under WK 11-16 i studien med hjälp av programvara som utvecklats för EPIC-studien (17). Systemet använder sig av den italienska databasen för livsmedelssammansättning (18). Deltagarnas längd och vikt mättes i början och slutet av studien.

studie efterlevnad.

femtio av de 52 kvinnorna i kostinterventionsgruppen slutförde programmet. Två kvinnor avslutade bara ungefär hälften av programmet., Totalt sett var endast fem kvinnor frånvarande mer än fem gånger från de 36 verkstäderna och åt inte de färdiga måltiderna. Vi uteslöt två kvinnor från kontrollgruppen eftersom de inte hade en uppföljningsundersökning. Dessutom hade tre kvinnor i kontrollgruppen inte tillräckligt med serum för fytosterolbestämningarna. Därför inkluderade denna studie data från 99 kvinnor: 52 i kostintervention och 47 i kontrollgruppen.

laboratorieanalys.

för varje replikat eller prov användes 0, 5 mL serum., 5-α-Kolestan (10 µg; Sigma Chemical, St Louis, MO) tillsattes i alla replikat och prover som en intern standard, följt av förtvålning med 1 mol/l etanolisk KOH och uppvärmning vid 80°C för 1 h. steroler extraherades med hexan. GC användes för att undersöka steroler utan derivatisering. GC var utrustad med en 0,9-m kapillärkolonn (modell EC-5; Alltech, Deerfield, IL) och temperaturerna hölls vid 265°C och 300°C för ugnen respektive injektionsporten. Kväve användes som bärargas., Identifiering av topparna uppnåddes med hjälp av retentionstiderna för autentiska sterolstandarder (Sigma Chemical). Områdena under topparna integrerades och korrigerades för återhämtning och respons från GC till olika steroler med hjälp av den interna standarden. Serumkolesterol mättes med en certifierad kolesterolkalibrator (Sigma Chemical). Alla bestämningar genomfördes i två exemplar.,

prover från samma ämne (baslinje och efter avslutad intervention) från både interventions-och kontrollgrupperna analyserades tillsammans av en laboratorietekniker som inte kände till behandlingen. Således, eftersom den inomdrivna precisionen är en viktig källa till teknisk variabilitet, utvärderades den genom att analysera omärkta dubbletter (från enskilda kliniska prover som samlats in från kontrollpersoner) placerade i början, i mitten och i slutet av varje laboratoriekörning., Den tekniska variationen uttrycktes som intraklass korrelationskoefficient (ICC), ett korrelationsindex som tog hänsyn till både intra – och interassay-variabiliteten hos analytiska tester. ICC för β-sitosterol var 0, 88 (0, 63, lägre bunden) och för campesterol 0, 57 (0, 15, lägre bunden).

tidigare utvärderade vi den intraindividuella variationen av β-sitosterol och campesterol i en studie utförd vid Institutionen för Social och förebyggande medicin 1998 (20). Sju premenopausala friska kvinnor rekryterades från avdelningen., Under en 6-mo-period gav varje kvinna en gång i månaden efter fasta ett blodprov samtidigt på dagen och samma numeriska dag i hennes menstruationscykel. Serum behandlades omedelbart efter blodprovtagning och lagrades vid -80 ° C. alla serumprover från samma individ behandlades samtidigt av samma tekniker i slutet av 16-mo-perioden. Den intraindividuella variationen övertid för campesterol och β-sitosterol, uttryckt som ICC, var 0, 58 (0, 31 lägre) respektive 0, 91 (0, 49 lägre). Dessa resultat visade på en god till rättvis tillförlitlighet av dessa bestämningar.,

statistisk analys.

den statistiska analysen fokuserade på förändringar i serum-β-sitosterol-och kampesterolkoncentrationer, beräknat som skillnaden mellan baseline-och slutstudier. Genomsnittliga förändringar i gruppen för kostintervention jämfördes med dem i kontroller genom icke-parametrisk analys, Wilcoxon rank sum test (α < 0.005). Serumfytosterolkoncentrationer och kroppsvikt jämfördes statistiskt med studentens t-test. SAS version 8.2 användes för den statistiska analysen.,

resultat

de deltagande kvinnornas kostvanor före randomisering, som beräknats enligt frågeformuläret om livsmedelsfrekvens, visade ett typiskt nordligt Italienskt dietmönster, med 42% energi från kolhydrater (främst från bröd och pasta) och 37% Från fett (främst från kött, mejeriprodukter och olivolja) (Tabell 1).

som rapporterats i andra diet-recall-studier (21) underskattade intervjuerna från WK 11-16 i denna studie något det totala energiintaget med avseende på energibehov (21)., Uppgifterna visade emellertid ett lägre totalt energiintag i interventionsgruppen än i kontrollgruppen, ett medelvärde på 250 kcal/d (1045 kJ/d) (P < 0,004), främst på grund av det lägre intaget av totalt och mättat fett. Dessa resultat tyder på att energiintag av ämnena var lägre än publicerade energikrav för den italienska befolkningen av postmenopausala kvinnor.,

enligt de dagböcker som sammanställts under studien konsumerade interventionsgruppen kött eller köttprodukter två gånger i veckan jämfört med en gång om dagen i kontrollgruppen, men konsumerade fisk oftare (3 gånger/wk mot 1.5 I kontroller). Mjölk-och ostkonsumtionen halverades (0,4 kontra 1,0 portioner / d) och smöret eliminerades praktiskt taget. En sojaprodukt konsumeras av testgruppen ett medelvärde på 1,7 gånger / d; linfrön, antingen i bröd eller kakor eller som sådana äts varje dag (ca 8 g/d), och tång konsumeras varannan dag som ingredienser i olika rätter., Kontrollgruppen konsumerade sällan, om någonsin, någon av dessa livsmedel. Interventionsgruppen konsumerade också följande mycket oftare än kontroller: hel ris eller andra fullkornsprodukter eller helmjölsprodukter (2.5 mot 0.5 gånger / d), valnötter, mandel, sesam och andra frön (1.2 mot 0.05 gånger/d), baljväxter (0.5 mot 0.1 gånger/d), korsblommiga grönsaker (0.8 mot 0.1 gånger/d) och bär (0.4 mot 0.1 gånger/d). Andra grönsaker och frukter konsumeras nästan lika ofta av kontrollgruppen som av interventionsgruppen (2.2 respektive 2.3 gånger/d).,

den absoluta förändringen av de totala serumkoncentrationerna av fytosterol var större i gruppen med interventioner via kosten än i kontrollgruppen (Tabell 2). Procentuell förändring tenderade att skilja sig (P = 0,06). Men endast för β-sitosterol skiljer sig de absoluta och procentuella förändringarna inom en grupp signifikant mellan grupper (P = 0,0017). Vi upprepade analyserna som justerade för baslinjekoncentrationen av serumkampesterol, β-sitosterol och totala fytosteroler och resultaten skilde sig inte från de ojusterade uppskattningarna (data visas inte)., Vi justerade också analyserna för BMI, midja-till-höft-förhållande och kolesterol vid baslinjen och resultaten skilde sig inte från de ojusterade resultaten (data visas inte). Totala kolesterolnivåer minskade mer i interventionsgruppen (-14%) än i kontrollgruppen (-4%; p = 0,0005). Interventionsgruppen förlorade mer vikt (P < 0.0001) än kontrollgruppen: 4.06 kg (intervall, -0.6–8.8 kg) mot 0.54 kg (intervall, +2.2–5.3 kg).,

diskussion

det viktigaste fyndet av detta dietintervention som kännetecknas av en växtbaserad diet hos hyperandrogena postmenopausala kvinnor var en större förändring av serum–β-sitosterolnivåerna jämfört med kontrollgruppen; detta observerades emellertid inte för campesterol eller totala fytosteroler.

även om det finns bevis för att fytosteroler kan ha anticarcinogena egenskaper (22), är mekanismen genom vilken de hämmar tumörtillväxt inte känd., Undersökare har emellertid hypoteser att fytosteroler kan påverka cancerutveckling genom att ändra cellsignaleringsvägar, särskilt sphingomyelin (SM) – cykeln (4,23). Aktiveringen av denna väg av flera agonister hämmar tillväxten (25) och påverkar flera andra processer såsom differentiering (25), cellcellsinteraktion (25) och apoptos av tumörceller (23,26). Införlivandet av fytosteroler i en human cancercellinje minskar membranet SM, vilket tyder på en aktivering av SM-cykeln (27).,

trots de experimentella och ekologiska bevisen för fytosterolernas roll i skyddet mot bröstcancer finns det inte tillräckligt med information som beskriver dietpåverkan på serumfytosterolnivåerna och hur fytosteroler i sin tur kan påverka bröstcancerrisken. Det finns två publicerade studier av serumfytosteroler i förhållande till bröstcancer hos människor., I den första, som genomfördes på 10 kvinnor med benign bröstsjukdom och 11 patienter med bröstcancer, phytosterol koncentrationer i fettvävnad (campesterol, stigmasterol och β-sitosterol) var lägre i bröstcancerfall än i kontrollerna, men skillnaderna var inte signifikanta (28). I den andra studien på 11 friska kvinnor, 7 ammande kvinnor och 14 kvinnor som diagnostiserats med bröstcancer, var serumfytosterolnivåerna inte olika bland grupperna (29). Dessa studier hade dock stora begränsningar på grund av låg intern giltighet (t. ex.,, brist på information om jämförbarhet mellan fall och kontroller, brist på kontroll av den tekniska och biologiska variationen hos fytosteroler för fall och kontroller) och till den lilla provstorleken. Dessutom inkluderade ingen av studierna kostinformation.

Vi observerade att nivåerna av serumfytosteroler hos deltagarna i denna studie varierade från 22 till 27 µmol/l (9.1 till 11.2 mg/l) vilket liknar 7-41 µmol/l–intervallet (2.9-17.0 mg / l) som hittades i tidigare studier utförda på normala individer (3,31)., I interventionsgruppen ökade β-sitosterol 20% på grund av intag av nötter, frön och soja i kosten (1,31). I denna studie observerade vi högre variabilitet i serum campesterol jämfört med β-sitosterol., Detta kan återspegla: 1) variationen i koncentrationerna av dessa fytosteroler i olika grönsaker och vegetabiliska livsmedel som konsumeras (1,30); 2) skillnaderna i deras absorption och elimineringshastigheter från kroppen (9,30); 3) den något större tekniska variationen i vår studie för campesterol i jämförelse med β-sitosterol; och 4) den större intraindividuella variationen för campesterol i den tidigare genomförda tillförlitlighetsstudien (20).,

Sammanfattningsvis stöder den nuvarande studien hypotesen att en växtbaserad diet rik på spannmålsfibrer, soja och linfrö kan öka cirkulerande nivåer av β-sitosterol. Dessa fynd tyder på att fytosteroler kan användas som biomarkörer av exponering i observationsstudier eller som överensstämmelseindikatorer i kostinterventionsstudier av cancerförebyggande.

författarna tackar personalen vid Föreningen ”Attive come prima”, där fältarbetet utfördes. Vi tackar också A. Burrone, S. Gastaldi, C. Gazzola och A., Ricciuti för hjälp med den logistiska organisationen av DIANA-projektet, och alla deltagande kvinnor.

citerad litteratur

förkortningar

• DIANA

  kost och androgener studie

• EPIC

  Europeisk prospektiv undersökning av Cancer och Nutrition studie

• ICC

  intraclass korrelationskoefficient

• SM

  sphingomyelin.,

fotnoter