Beyaz Fasülyedeki (Phaseolus vulgaris) Alfa – Amilaz İnhibitörünün Ağırlık Kaybı Üzerine Etkisi
Obezite; kardiyovasküler hastalıklar, tip 2 diyabet, kas-iskelet hastalıkları (özellikle osteoartirid) ve bazı kanser oluşum (endometrium, meme ve kolon) risklerini arttırmaktadır.
Dünya Sağlık Örgütü; yağ, şeker ve enerji yoğunluğu yüksek, aksine vitamin, mineral ve diğer mikro besin öğeleri içeriği düşük besin tüketiminin ve azalan fiziksel aktivite düzeyinin bu duruma neden olduğunu belirtmektedir.
Aşırı ağırlık kazanımını kontrol etmenin temelinde diyet ve egzersiz yer almaktadır. Ağırlık kaybında beslenme yaklaşımı lipit, protein ve karbonhidrat alımının düzenlenmesidir. Karbonhidrat (özellikle rafine karbonhidrat alımının azaltılması) ağırlık kontrolünü sağlamakta ve ağırlık fazlalığına bağlı gelişebilecek hastalıkların riskini azaltmaktadır.
Diyetlerin çoğunda karbonhidratlar enerjinin temel kaynağıdır. Kana geçmeden önce, karbonhidratların monosakkaritlere yıkılması gerekir. Bu yıkım ise; iki majör enzim olan amilaz ve glukosidaz ile olmaktadır. Karbonhidratların sindirimi, ağızda tükürük bezlerinden salınan amilaz ile başlamaktadır. Karbonhidratların %5’i bu şekilde yıkılmaktadır. Bu süreç midedeki yüksek asit ortamında, amilazın çalışmamasından dolayı durmaktadır. Yiyecekler bağırsağa geldiğinde asit pH nötralize olmakta ve pankreastan ince bağırsağa amilaz salınmaktadır. Amilaz, karbonhidratları oligosakkaritlere parçalamaktadır. Glikosidaz enzimleri (laktaz, maltaz, sukroz) monosakkaritlere parçalanmayı tamamlamaktadır.
Vücutta sadece monosakkaritler absorbe edilebilmektedir. Glukoz ve diğer monosakkaritler hepatik portal damarlar ile karaciğere taşınmaktadır. Monosakkaritler hemen enerji için kullanılmamakta, glikojen olarak karaciğerde veya trigliserid olarak adipoz dokuda depolanmaktadır. Karbonhidratlar kolondaki sindirime dirençlidir ve buradaki bakteriler kısa zincirli yağ asitleri, karbondioksit ve metan gazı üretmektedir. Yüksek glisemik indeksli besinler, daha fazla monosakkarit içermekte ve hızla absorbe olmaktadır. Polimerik formdaki karbonhidratlar ise, daha yavaş emilmektedir.
Yüksek glisemik indeksli besin tüketiminden sonra, hızla kan şekeri ve buna bağlı insülin salınımı artar. İnsülin, glukozun kandan hücrelere alınıp karaciğer ve iskelet kası dokusunda glikojen olarak depolanmasını sağlar. İnsülin, yağ asit sentezini arttırır ve sonuçta lipit birikimine neden olur. İskelet kası ve karaciğerde biriken lipitler insülin duyarlılığında azalmaya neden olur. İnsülin direncinin artması tip 2 diyabet ve kalp hastalığı gelişme riskini yükseltir. Bozulmuş glukoz tolerasyonu olan kişilerde; postprandiyal hiperglisemi ve insülin direnci kardiyovasküler hastalık gelişiminde temel rol oynamaktadır. Post-prandiyal hiperglisemi endotel disfonksiyona ve intima-media kalınlaşmasına neden olmakta ve aterosklerotik plak oluşumu artmaktadır. Yapılan invitro çalışmalarda yüksek glukoz seviyesinin adezyon molekülleri ve sitokin salınımını arttırdığı görülmüştür.
Hiperglisemi oksidatif stresin artmasına neden olmaktadır, bu da LDL oksidasyonuna, platelet aktivasyonuna ve trombin oluşumuna neden olmaktadır. Yapılan prospektif kohort ve randomize kontrollü çalışmalarda düşük glisemik indeksli diyetin obezite, diyabet ve kardiyovasküler hastalıklardan koruyucu olduğu görülmüştür. Kadınlar üzerinde yapılmış geniş ölçekli epidemiyolojik çalışmada kadınlarda yüksek glisemik indeksli diyetler ile tip 2 diyabet insidansının korele olduğu görülmüştür. Avrupa’da yapılan bir diğer prospektif kohort çalışmasına 25.000 erkek ve kadın katılmış yüksek tahıl posası alımı ile diyabet oluşumu riski arasında ters ilişkinin olduğu görülmüştür.
Diyetin içinde bulunan karbonhidrat çeşitlerinin glisemik özellikleri ve emilim hızları önemlidir. Örneğin, yemekte bulunan dirençli nişasta yemeğin glisemik indeksini düşürmektedir. Bu nişasta türü, ince bağırsakta sindirime dirençlidir ve burada sindirilmeden kalın bağırsağa geçmekte, bu özelliği ile diyet posası gibi davranmaktadır. Dirençli nişasta miktarı sindirim sürecini etkilemektedir.
Düşük glisemik diyete alternatif olarak, karbonhidrat emilimini yavaşlatmanın bir diğer yolu, karbonhidrat emiliminden sorumlu enzimin inhibe edilmesidir. Karbonhidrat emilimini azaltan bu ürünler, alfa-amilaz ve glukosidaz inhibitörü içermelidir. Akarboz ise, ince bağırsaklardaki brush borderlardaki alfa-glukosidaz enzimini ve pankreatik alfa-amilazın emilimini engellemektedir. Alfa-amilaz inhibitörleri, bitkilerde mevcuttur ve bitkiler tarafından avcı hayvanlara karşı savunmalarını güçlendirmek için üretildikleri düşünülmektedir. Enzimatik inhibitor aktivitesi olan bitki bileşenleri, polifenolik bileşikleri ve glikoproteinleri içermektedir. Örneğin, ahududu ve çilekte bulunan antosiyaninler ve ellagitaninlerin alfaglukozidaz ve alfa-amilaz aktivitesini inhibe ettiği belirtilmiştir. Ayrıca yeşil ve siyah çaylarda bulunan teaflavin ve kateşinlerin bir invitro modelde nişasta sindirimini geciktirmelerinin yanı sıra, alfaamilaz ve alfa-glukozidaz aktivitesini inhibe ettiği gösterilmiştir. Alfa-amilaz inhibitörleri buğday ve pirinci de içeren tahıllarda da bulunmaktadır.
Fasulyeden elde edilen alfa-amilaz inhibitörlerinin özellikleri
Fasulyelerde alfa-amilaz inhibitörlerinin 3 izoformu (alfa-A1, alfa-A12, alfa-AIL) bulunmaktadır. Alfa-A1 izoformu, insanlarda antiamilaz aktivitesine sahiptir. Bu enzim tohumun embiriyonik aksları ve çeneklerinde bulunmaktadır, bitkinin başka bölgelerinde yoktur. Alfa-amilaz inhibitörü, alfa-amilaz enziminin aktif kısımlarına erişimi tamamen engelleyerek nişasta sindirimini önlemektedir. Alfa-A1 izoformu inhibitörleri için optimum pH 4.5-5.5, optimum sıcaklık 22-37°C’dir. 0°C’de aktivite göstermemektedir ve inhibitör 10 dk kaynatma ile tamamen inaktive olmaktadır.
İnsanlardaki Çalışmalar
Amerika’da 1980’lerin başında fasulye amilaz inhibitörleri karışımı içeren çeşitli ürünler piyasaya sunulmuştur. Erken dönemdeki klinik çalışmalar hayal kırklığına uğratırken, karışımların etki ve stabilitesinin yanı sıra, enzim inhibe edici aktivitesinin yetersiz olduğu keşfedilmiştir.
Sonrasında Mayo Clinic’teki bir araştırma grubu, kısmen saflaştırılmış beyaz fasulye geliştirilmiş ve insanlardaki klinik çalışmalarda inhibitör aktivitesini inceleyen bir dizi çalışma yayınlanmıştır. Ürünün tükrük, intraduodenal ve intraileal amilaz aktivitesini invitro durumda inaktive ettiği, aktivitenin gastrik sıvıya maruziyetten etkilenmediği ve sadece minimal düzeyde (%15) duodenal sıvıdan etkilendiği bulunmuştur. Ayrıca, invitro çalışmalarda inhibitörün doza bağlı biçimde diyetsel nişasta sindirimini azalttığı gösterilmiştir.
İnsanlarda beyaz fasulye ürünün duodenuma perfüzyonu, intraluminal amilaz aktivitesini (5 ml/dk’da 5.0 mg/ml) tamamen inhibe etmiştir. İleri araştırmalar; duodenal, jejuna ve terminal ileal örnekler elde etmek için oroileal tüple entübe edilen gönüllüler üzerinde yürütülmüştür. Entübasyon sonrasında bireyler 50 g pirinç nişastası tüketmiş ve bir sonraki gün de nişastayı amilaz inhibitörü (5 g veya 10 g beyaz fasulye ekstraktı) ile birlikte almıştır. Beyaz fasulye ekstraktı, anlamlı düzeyde duodenal, jejunal ve ileal intraluminal amilaz aktivitesini % 95’ten daha fazla azaltmış; 15 dakika gibi kısa bir sürede etki göstermiş ve bu etki 2 saate kadar devam etmiştir. Post prandiyal dönemde, karbonhidratların ince bağırsağın distal ucuna kadar dağıtımını %22-24 oranında arttırmıştır ve yemekten 30-90 dakika sonra, nefesteki hidrojen konsantrasyonunu arttırmıştır. Hidrojen nefes testi, kolondaki bakterilerin karbonhidratları organik asit, karbondioksit ve hidrojene fermente etmeleri nedeniyle karbonhidrat malabsorpsiyonunu belirlemede kabul gören bir metottur.
Bu gazların bir kısmı portal kan dolaşımına geçer ve sonrasında akciğerler aracılığıyla dışarı verilir. Aynı zamanda, beyaz fasulye ekstraktı, postprandiyel plazma glukoz yükselmesini % 85’e kadar azaltmıştır ve sonrasında glukoz düzeyinin açlık değerlerinin daha altına düşüşünü engellemiştir.
Ekstrakt; plazma insülin, C-peptit ve gastrik inhibitör polipeptit düzeylerini anlamlı düzeyde düşürmüştür. Diyabetli bireylerle yürütülen bir takip çalışmasında, postprandiyal plazma glukoz ve insulin düzeylerindeki artışta bir azalma gösterilmiştir. Daha ileri çalışmalar 3.8 g dozundaki beyaz fasulye inhibitörünün, standart bir spaghetti yemeğini takiben nefesteki hidrojen miktarının 2 katından daha fazla artmasına neden olmuştur. Emilemeyen karbonhidratın yüzdesi % 4.7’den % 7.0’ye yükselmiştir. Aynı zamanda inhibitörün formunun da (toz veya tablet) spagettiyle birlikte alındığında aktivite üzerine bir etkisi olmamıştır. Takip çalışmalarında, 2.9 g beyaz fasulye ekstraktının karbonhidrat, protein ve yağ içeren 650 kalorilik bir yemeği takiben postprandiyal kan glukoz, C-peptit ve gastrik inhibitör polipeptitlerdeki postprandiyal artışları inhibe etmeye anlamlı düzeyde etkisi olduğu bulunmuştur.
Plaseboya kıyasla ağırlık kaybı
Randomize çift kör plasebo kontrollü bir çalışmada, 60 kilolu / şişman birey (BKİ aralığı 24-32 kg/m2) 12 hafta boyunca her yemek öncesi beyaz fasulye ektraktı içeren alfa-amilaz inhibitörü ya da plasebo almışlardır. Çalışmanın 6, 8 ve 12. haftalarında plasebo gruba kıyasla, beyaz fasulye ektraktı alan grupta istatistiksel olarak anlamlı bir ağırlık azalışı olmuştur. Farklı bir randomize, çift kör, plasebo kontrollü bir çalışmada, 60 hafif şişman bireyle yürütülmüştür. Çalışmanın 30. gününden sonra, beyaz fasulye ektraktı alan grupta; yağsız vücut kütlesi korunurken, vücut kütlesi, beden kütle indeksi, yağ kütlesi, adipoz doku kalınlığı ve bel/kalça/uyluk çevresi değerlerinde anlamlı azalma görülmüştür. Çin’de beden kütle indeksleri 25-40 kg/m2 arasında olan 101 gönüllüde, randomize, çift-kör, plasebo-kontrollü bir çalışma yapılmıştır. Yemeklerden önce günde 3 defa beyaz fasulyeden elde edilen alfa-amilaz inhibitörü verilen grupta, plasebo grubuna göre önemli ağırlık kaybı ve bel çevresinde azalma görülmüştür.
Rastgele belirlenen 39 obez bireye (BKİ 30-43 kg/m2), öğle ve akşam yemeği ile birlikte günde iki kez 8 hafta boyunca, 1500 mg beyaz fasulye ektraktı içeren alfa-amilaz inhbitörü ya da plasebo verilerek randomize, çift-kör, plasebo-kontrollü bir çalışma yapılmıştır. Bireylere kontrollü şekilde 100-200 gram kompleks karbonhidrat içeren, yüksek lifli/düşük yağlı diyet tüketmeleri önerilmiştir. Beyaz fasulye ektraktı ya da plasebo alınan öğün olan öğle ve akşam yemeklerinde yiyeceklerin çoğunluğunun karbonhidratlar içeren yiyecekler olmasına dikkat etmeleri istenmiştir. Karbonhidrat miktarının, bireylerin temelde tahmini günlük karbonhidrat gereksinme miktarını içerdiği saptanmıştır. Sekiz haftanın sonunda, beyaz fasulye ektraktı alan grupta hem ağırlık kaybı, hem de kan trigliserit düzeyindeki azalma anlamlı derecede önemli bulunmuştur. Kullanılan ürüne bağlı olarak hiç bir olumsuz yan etki ile karşılaşılmamıştır.
Bir girişimsel çalışma, açlık kan şekeri 126 mg/dL altında olan 13 erkek ve kadın ile yürütülmüştür. İki test zamanı arasında bir hafta süre bulunmaktadır ve bireyler 300 gram pirinç içeren öğünü yemeden 5 dakika önce, bir bardak su ile birlikte beyaz fasulye ekstraktı veya plasebo ürün almıştır. Kan örnekleri pirinç yenmeden hemen önce, 30, 60, 90 ve 120. dakikada alınmıştır. Pirinci yedikten sonraki 30. dakikada kan glukoz seviyesi beyaz fasulye ekstraktı alan grupta istatistiki açıdan önemli düzeyde düşük tespit edilmiştir. Plazma insülin seviyesi, plasebo grubuna kıyasla 30. ve 60.dakikalarda önemli düzeyde düşük saptanmıştır.
Güvenirliği
Klinik insan çalışmalarında, beyaz fasulye ekstratının herhangi bir negatif etkisinin olmadığı gösterilmiş, beyaz fasulye ekstratının 3000 mg’a kadar ve 30 günden 24 haftaya kadarki süreçte kullanımının olumsuz herhangi bir etkisi bildirilmemiştir. Ratlarda ise, 500 ile 5000 mg/kg/vücut ağırlığı ile yapılan akut hayvan toksisite çalışması ile 200-1000 mg/kg/vücut ağırlığı doz (90 gün süre) sübkronik çalışması birlikte yürütülmüştür. Biyokimyasal ve histopatolojik toksisite bulgusu ile karşılaşılmamıştır. Erkek ve dişi ratlarda (kobay fare) yapılan 28 günlük toksisite çalışmasında da 2500 mg/kg/gün dozun herhangi bir olumsuz etkisi olmadığı gösterilmiştir.
Alfa amilaz inhibitörlerinin, kompleks karbonhidratların içinde bulunan oligosakkaritlerin degragasyonunu önlemesi ile bu karbonhidratlar intestinal sistem boyunca kolona ulaşır. Kolon bakterileri, kompleks karbonhidratları sindirir ve bu durum çoğunlukla diyare ve şişkinlik gibi gastrointestinal sorunlara neden olur. Beyaz fasulye ekstraktı kullanımı şişkinlik ve konstipasyon gibi semptomları içeren geçici gastrointestinal semptomlara neden olabilir, ancak ürünün kullanımına devam edildiğinde bu semptomlar ortadan kalkmaktadır. Çiğ fasulye, yüksek miktarda phytohaemagglutinin(PHA) içermektedir. Hayvan çalışmalarında bu içeriğin toksik etkisi bulunmaktadır ve insanlarda ciddi gastrointestinal rahatsızlıklara neden olmaktadır. Buna karşın PHA düzeyi pişirme ile önemli miktarda azaltılabilmektedir. Renkli fasulyeye kıyasla beyaz fasulyenin PHA içeriği daha düşüktür. Beyaz fasulye ekstratının üretiminde, özel bir proses ile içerisindeki PHA aktivite (HA) ve tripsin inhibitör aktivitesi (TIA) inaktif hale getirilmektedir.
Seçilmiş Kaynaklar 1- Rothacker D: Reduction in body weight with a starch blocking diet aid:StarchAway comparison with placebo. Leiner Health Products; 2003. 2-Wu X, Xu X, Shen J, Perricone N, Preuss H: Enhanced weight loss from a dietary supplement containing standardized Phaseolus vulgaris extract in overweight men and women. Journal of Applied Research 2010, 10:73-79. 3- Yamada J, Yamamoto T, Yamaguchi T: Effects of combination of functional food materials on body weight, body fat percentage, serum triglyceride and blood glucose. 2007 4 – Brugge WR, Rosenfeld MS: Impairment of starch absorption by a potent amylase inhibitor. Am J Gastroenterol 1987, 82:718-722. 5 – Layer P, Carlson GL, DiMagno EP: Partially purified white bean amylase inhibitor reduces starch digestion in vitro and inactivates intraduodenal amylase in humans. Gastroenterology 1985, 88:1895-1902. 6 – World Health Organization: Obesity and overweight. 2006 [http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs311/en/index.html], Ref Type: Online Source. 7 – Preuss HG: Bean amylase inhibitor and other carbohydrate absorption blockers: effects on diabesity and general health. J Am Coll Nutr 2009, 28:266-276. 8 – Obiro WC, Zhang T, Jiang B: The nutraceutical role of the Phaseolus vulgaris alpha-amylase inhibitor. Br J Nutr 2008, 100:1-12.
Kaynak: Dyt Mag