Διερεύνηση της επίδρασης σταθερής δόσης 3000 IU από του στόματος χορηγούμενου εκνεφώματος διατροφικού συμπληρώματος βιταμίνης D3 σε δείκτες παχυσαρκίας και ο ρόλος γενετικών πολυμορφισμών

Abstract

Vitamin D is a fat soluble vitamin that can be obtained from dietary sources or synthesized endogenously in the skin from 7-dehydrocholesterol, following exposure to UVB irradiation. Serum concentration of 25(OH)D is the indicated diagnostic biomarker of vitamin D status. Vitamin D is essential for calcium metabolism, skeletal health and neuromuscular function. In addition, vitamin D plays an important role in multiple physiological functions and vitamin D deficiency has been associated with various pathological conditions. Recent data indicate an association between vitamin D deficiency and obesity. In particular, increased Body Mass Index (BMI) has been associated with reduced serum 25(OH)D concentration, but it remains unknown whether reduced serum levels of 25(OH)D are responsible for obesity or vice versa. Also, some studies suggest that body fat mass is inversely related to serum 25(OH)D concentration. The aim of the present study was to investigate the effect of vitamin D3 supplementation at a dose of 3000 IU via an oral spray on serum 25(OH)D levels, fat mass, total weight loss, BMI and REE during a personalised weight-loss diet program in adult overweight and obese Caucasians with vitamin D deficiency or insufficiency, taking into consideration the possible effect of adrenergic and vitamin D receptor genetic polymorphisms. This randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial was conducted in the “Athens Euroclinic” hospital and approved by Ethics Committee of “Athens Euroclinic” hospital. After signing informed consent, 125 volunteers who met the inclusion criteria, received the oral vitamin D dietary supplement (Dlux 3000, Better You LTD) or placebo (xylitol, water, mint) on a daily basis for 3 months, and weight loss program (600 calories less than the total energy expenditure of each volunteer). Fat mass, total body weight, BMI, REE and serum 25(OH)D concentration were measured on starting point and at the end of the study. During the study, REE, BMI and the body fat percentage were measured on a monthly basis. DNA samples were extracted from buccal swabs and genotyped for the rs2228570 (VDR), rs1544410 (VDR), rs731236 (VDR), rs1800544 (ADRA2Α), rs1801252 (ADRB1), rs1042713 (ADRB2) and rs4994 (ADRB3) polymorphisms. Within group analyses showed a statistically significant increase in serum 25(OH)D concentration (p<0.001) and a decrease in weight, BMI, fat percentage and REE (p<0.001) in the vitamin D group. Accordingly, in the placebo group, a much lower increase in serum 25(OH)D levels (p=0.031) was observed, while a statistically significant decrease in weight, BMI, body fat percentage and REE (p<0.001) was also observed. Between group comparisons revealed statistically significant differences in serum 25(OH)D levels, weight, BMI and body fat percentage. Significant improvement in vitamin D status and reduction in weight, BMI and fat percentage were observed in the vitamin D group compared to placebo group (p<0.05). In the vitamin D group, carriers of the rs2228570 T allele tended to have greater vitamin D level improvement compared with the homozygous C allele (p=0.067). Furthermore, heterozygous (CT) for the rs731236 tended to have lesser weight loss (p=0.068) and for the rs1042713, a significant lower decline in fat percentage was observed for homozygous AA carriers compared with the heterozygous (p=0.051). In the control group, differences in weight loss (p=0.055) and BMI (p=0.045) were observed between rs1544410 AA and GG homozygous. In conclusion, the results of the present study indicate that vitamin D 3000 IU oral spray supplementation on a daily basis for 3 months in combination with a weight loss program improved 25(OH)D levels and contributed to a greater reduction in body weight, BMI and fat percentage in overweight and obese Caucasian volunteers with vitamin D deficiency or insufficiency. Also, genetic polymorphisms seem to influence vitamin D supplementation response and obesity markers. Further, larger scale studies in Caucasian and non-Caucasian populations are needed in order to validate the results of the present study.

Η βιταμίνη D αποτελεί μια λιποδιαλυτή βιταμίνη, η οποία μπορεί να προσληφθεί είτε από διατροφικές πηγές είτε να σχηματισθεί ενδογενώς από την 7-δεϋδροχοληστερόλη μετά από έκθεση σε UVB ακτινοβολία. Η 25(ΟΗ)D ορού αποτελεί τον ενδεικνυόμενο διαγνωστικό δείκτη για τον καθορισμό των επιπέδων της βιταμίνης D στον οργανισμό. Βασική λειτουργία της βιταμίνης D αποτελεί η διατήρηση των συγκεντρώσεων του ασβεστίου και του φωσφόρου στον ορό, έτσι ώστε να διεκπεραιώνεται άρτια η κυτταρική διαδικασία, η νευρομυϊκή λειτουργία και η υγεία των οστών. Παράλληλα, η βιταμίνη D διαδραματίζει σημαντικό ρόλο σε πολλαπλές φυσιολογικές λειτουργίες του οργανισμού γι΄ αυτό και η έλλειψή της έχει συσχετισθεί με μία πληθώρα παθολογικών καταστάσεων. Πρόσφατα δεδομένα καταδεικνύουν πως ενδεχομένως διαδραματίζει ρόλο και στην παχυσαρκία. Πιο συγκεκριμένα, η αύξηση του Δείκτη Μάζας Σώματος (ΔΜΣ) έχει συσχετισθεί με μειωμένη συγκέντρωση 25(OH)D στον ορό, χωρίς ωστόσο να έχει διευκρινιστεί κατά πόσο τα μειωμένα επίπεδα 25(OH)D ευθύνονται για την παχυσαρκία ή το αντίστροφο. Επίσης, έχει βρεθεί ότι το ποσοστό λίπους στο σώμα σχετίζεται αντιστρόφως με τη συγκέντρωση της 25(OH)D στον ορό. Σκοπό της παρούσας μελέτης αποτελεί η διερεύνηση της επίδρασης διατροφικού συμπληρώματος βιταμίνης D3 3000 IU χορηγούμενου υπό μορφή στοματικού εκνεφώματος στη μεταβολή των επιπέδων της 25(OH)D ορού, στην απώλεια λιπώδους ιστού, στη συνολική απώλεια βάρους, στη μεταβολή του ΔΜΣ και στην ενεργειακή δαπάνη σε κατάσταση ηρεμίας (REE), σε ενήλικο πληθυσμό υπέρβαρων και παχύσαρκων Καυκάσιων, ανδρών και γυναικών, με υποβιταμίνωση D, καθώς και ο πιθανός ρόλος γενετικών πολυμορφισμών που κωδικοποιούν τους αδρενεργικούς υποδοχείς και τον υποδοχέα της βιταμίνης D στην έκβαση της παρέμβασης. Η μελέτη παρέμβασης ήταν τυχαιοποιημένη, ελεγχόμενη με εικονικό σκεύασμα, διπλά τυφλή και διεξήχθη στην κλινική «ΕΥΡΩΚΛΙΝΙΚΗ ΑΘΗΝΩΝ», μετά από λήψη άδειας δεοντολογίας από την επιστημονική επιτροπή της κλινικής. Μετά από ενυπόγραφη συγκατάθεση, 125 εθελοντές έλαβαν συμπλήρωμα διατροφής βιταμίνης D (Dlux 3000, Better You LTD) ή εικονικό σκεύασμα (Xylitol, water, peppermint oil), υπό μορφή στοματικού εκνεφώματος, σε καθημερινή βάση για 3 μήνες και δίαιτα υπολογισμένη κατά 600 θερμίδες λιγότερες από την ολική ενεργειακή δαπάνη του καθενός. Κατά την ένταξη των εθελοντών και στο τέλος της μελέτης μετρήθηκαν το ποσοστό λιπώδους ιστού, το συνολικό βάρος, ο ΔΜΣ, η REE και τα επίπεδα της ολικής 25(OH)D. Κατά τη διάρκεια της μελέτης υπολογίζονταν ο ΔΜΣ, η REE και το ποσοστό λιπώδους ιστού σε μηνιαία βάση. Επίσης, από κάθε εθελοντή λήφθηκε δείγμα επιθηλιακών κυττάρων με τη χρήση αποστειρωμένου βαμβακοφόρου στυλεού, με σκοπό την ταυτοποίηση γενετικών πολυμορφισμών που έχουν συσχετισθεί με την επίδραση της βιταμίνης D στην παχυσαρκία (rs2228570 (VDR), rs1544410 (VDR), rs731236 (VDR), rs1800544 (ADRA2Α), rs1801252 (ADRB1), rs1042713 (ADRB2) and rs4994 (ADRB3)). Όσον αφορά τις εντός των ομάδων μεταβολές, η στατιστική επεξεργασία των μετρήσεων στην ομάδα που έλαβε βιταμίνη D κατέδειξε στατιστικά σημαντική αύξηση των επιπέδων της 25(OH)D (p<0,001) και στατιστικά σημαντική μείωση του βάρους, του ΔΜΣ, του ποσοστού λίπους και της REE (p<0,001). Στην ομάδα που έλαβε εικονικό σκεύασμα παρατηρήθηκε αύξηση των επιπέδων της 25(OH)D σε μικρότερο βαθμό (p=0,031), ενώ παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική μείωση του βάρους, του ΔΜΣ, του ποσοστού λιπώδους ιστού και πτώση της REE (p<0,001). Η σύγκριση των μεταβολών που παρατηρήθηκαν στις πιο πάνω παραμέτρους μεταξύ των ομάδων, κατέδειξε στατιστικά σημαντικές διαφορές στη μεταβολή των επιπέδων της 25(OH)D ορού, του βάρους, του ΔΜΣ και του ποσοστού λίπους. Πιο συγκεκριμένα, παρατηρήθηκε στατιστικώς σημαντικά μεγαλύτερη αύξηση των επιπέδων 25(OH)D, μεγαλύτερη μείωση του βάρους, του δείκτη μάζας σώματος και του λιπώδους ιστού στην ομάδα που έλαβε βιταμίνη D σε σχέση με την ομάδα ελέγχου (p<0,05). Στην ομάδα λήψης βιταμίνης D, οι φορείς του Τ αλληλόμορφου του rs2228570 πολυμορφισμού έτειναν να έχουν μεγαλύτερη βελτίωση στα επίπεδα 25(OH)D σε σύγκριση με τα άτομα που έφεραν το C αλληλόμορφο σε ομοζυγωτία (p=0,067). Επιπλέον, αναφορικά με τον rs731236 πολυμορφισμό, τα ετερόζυγα άτομα (CT) έτειναν να έχουν μικρότερη απώλεια βάρους (p=0,068) ενώ για τον rs1042713, ομόζυγοι φορείς του Α αλληλομόρφου έτειναν να έχουν μικρότερη μείωση του ποσοστού λίπους σε σύγκριση με τους ετερόζυγους (p=0,051). Στην ομάδα ελέγχου, παρατηρήθηκαν διαφορές στην απώλεια βάρους (p=0,055) και στον ΔΜΣ (p=0,045) μεταξύ των ομόζυγων ατόμων για το Α και G αλληλόμορφο του rs1544410 πολυμορφισμού. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης καταδεικνύουν ότι η χορήγηση βιταμίνης D 3000 IU επί καθημερινής βάσεως για 3 μήνες υπό μορφή στοματικού εκνεφώματος, σε συνδυασμό με δίαιτα περιορισμένων θερμίδων σε υπέρβαρους και παχύσαρκους Καυκάσιους εθελοντές με υποβιταμίνωση D, βελτίωσε τα επίπεδα βιταμίνης D και συνέβαλε σε μεγαλύτερη απώλεια βάρους, μείωση του ΔΜΣ και του ποσοστού λίπους συγκριτικά με την ομάδα ελέγχου, σε στατιστικά σημαντικό επίπεδο. Επιπρόσθετα, η μελέτη υποδεικνύει ότι πολυμορφισμοί στα γονίδια που κωδικοποιούν τους αδρενεργικούς υποδοχείς και τον υποδοχέα της βιταμίνης D, πιθανόν να εμπλέκονται στη μεταβολή των παραμέτρων που σχετίζονται με την παχυσαρκία και τα επίπεδα 25(ΟΗ)D στον οργανισμό. Παρόμοιες μελέτες, με μεγαλύτερο πληθυσμό, Καυκάσιο και μη Καυκάσιο απαιτούνται, ούτως ώστε να επιβεβαιωθούν τα ευρήματα της παρούσας μελέτης.