Efficacy of a low glycemic index diet and effectiveness of oat β-glucans on cardiometabolic risk factors: Results from randomized controlled trials
Doktorsavhandling, 2024
Background: Cardiometabolic diseases (CMD) are major causes of death and morbidity world-wide. Adhering to a healthy diet, such as the Mediterranean diet (MED), has proven effective for prevention of these conditions. Aspects of carbohydrate quality, including glycemic index (GI) and dietary fiber also play an important role for prevention of CMD. Low-GI foods improve glycemic response and have potential beneficial effects on glycemic control. Dietary fiber, gut microbiota, and short chain fatty acids (SCFAs) have been linked to cardiometabolic risk. The oat-derived β-glucan fiber has shown benefits for short-term blood glucose response.
Aim: This thesis aimed to evaluate the effects of GI and dietary fiber on metabolic health among individuals at elevated cardiometabolic risk. The aim was further to evaluate long-term effects of low GI on cardiometabolic risk factors in non-diabetic individuals; identify individual postprandial glucose responses associated with metabolic effects; investigate relationships between SCFAs, type 2 diabetes (T2D) risk factors, and gut microbiota composition; and to assess the impact of β-glucan-enriched bread on long-term glucose control in individuals at T2D risk.
Results: The low-GI diet improved postprandial glucose control compared to the high-GI diet. The MED lowered daily blood glucose in both groups, but only the low-GI diet reduced daily glycemic variability. Two distinct postprandial glucose response clusters were identified and associated differently with T2D risk markers, glycemic control, and gut microbiota. No association was found between SCFAs and T2D risk factors or glycemic control. However, significant positive association was found between acetate concentrations and blood pressure. In a pragmatic study, β-glucan-enriched bread did not improve long-term glycemic control in high-risk individuals.
Conclusion: Low-GI foods within a Mediterranean diet improved postprandial glucose control and reduced glycemic variability, emphasizing GI as a key dietary component for glycemic regulation. The association between acetate and blood pressure suggests a possible role for SCFAs in CMD risk. Although β-glucans have shown benefits for acute glycemic responses, their effectiveness for long-term glycemic control was limited in real-world settings. Findings on individual differences in glucose responses and gut microbiota profiles highlight the need for dietary strategies considering individual variability, i.e., precision nutrition, for cardiometabolic health.
Aim: This thesis aimed to evaluate the effects of GI and dietary fiber on metabolic health among individuals at elevated cardiometabolic risk. The aim was further to evaluate long-term effects of low GI on cardiometabolic risk factors in non-diabetic individuals; identify individual postprandial glucose responses associated with metabolic effects; investigate relationships between SCFAs, type 2 diabetes (T2D) risk factors, and gut microbiota composition; and to assess the impact of β-glucan-enriched bread on long-term glucose control in individuals at T2D risk.
Results: The low-GI diet improved postprandial glucose control compared to the high-GI diet. The MED lowered daily blood glucose in both groups, but only the low-GI diet reduced daily glycemic variability. Two distinct postprandial glucose response clusters were identified and associated differently with T2D risk markers, glycemic control, and gut microbiota. No association was found between SCFAs and T2D risk factors or glycemic control. However, significant positive association was found between acetate concentrations and blood pressure. In a pragmatic study, β-glucan-enriched bread did not improve long-term glycemic control in high-risk individuals.
Conclusion: Low-GI foods within a Mediterranean diet improved postprandial glucose control and reduced glycemic variability, emphasizing GI as a key dietary component for glycemic regulation. The association between acetate and blood pressure suggests a possible role for SCFAs in CMD risk. Although β-glucans have shown benefits for acute glycemic responses, their effectiveness for long-term glycemic control was limited in real-world settings. Findings on individual differences in glucose responses and gut microbiota profiles highlight the need for dietary strategies considering individual variability, i.e., precision nutrition, for cardiometabolic health.
Type 2 diabetes
Short chain fatty acids
Cardiovascular disease
Cardiometabolic disease
β-glucans
Dietary fiber
Glycemic Index
Mediterranean diet
Gut microbiota metabolites
Whole grains
Carbohydrate quality
10:an
Opponent: Anne Nilsson, Lund University, Sweden
Författare
Thérése Hjorth
Chalmers, Life sciences, Livsmedelsvetenskap
Differential Responders to a Mixed Meal Tolerance Test Associated with Type 2 Diabetes Risk Factors and Gut Microbiota—Data from the MEDGI-Carb Randomized Controlled Trial
Nutrients,;Vol. 15(2023)
Artikel i vetenskaplig tidskrift
Differential Glycemic Effects of Low-versus High-Glycemic Index Mediterranean-Style Eating Patterns in Adults at Risk for Type 2 Diabetes: The MEDGI-Carb Randomized Controlled Trial
Nutrients,;Vol. 14(2022)
Artikel i vetenskaplig tidskrift
Therese Hjorth, Viktor Skantze, Wayne W. Campbell, Rosalba Giacco, Gabriele Riccardi, Rikard Landberg. Plasma concentrations of gut fermentation products in relation to risk factors of type 2 diabetes and gut microbiota: Data from the MEDGI-Carb study
Therese Hjorth, Alena Schadow, Ingrid Revheim, Ulrike Spielau, Klara Meyer, Anne Rieder, Paula Varela, Simon Balance, Antje Koerner, Rikard Landberg, Anette E. Buyken, Jutta Dierkes, Hanne Rosendahl-Riise. Effectiveness of Regular Oat β-Glucan Enriched Bread Consumption on Long-Term Glycemic Control in Adults at Risk of Type 2 Diabetes: Results from the CarbHealth Randomized Controlled Trial
En hälsosam kost, som Medelhavskosten, kan bidra till att förebygga kardiometabola sjukdomar, dvs typ 2-diabetes, hjärt-kärlsjukdom och deras riskfaktorer. En bra kolhydratkvalitet i kosten såsom lågt glykemiskt index (GI) och högt fiberinnehåll är också viktigt för att minska denna risk. Mat med lågt GI hjälper till att hålla blodsockret stabilt efter måltid och fiber som β-glukaner från havre har visat positiva effekter på blodsockret kortsiktigt men den långsiktiga effekten är oklar. Även kortkedjiga fettsyror (SCFA), bildade av tarmbakterier vid nedbrytning av fibrer, har kopplats till kardiometabol hälsa.
I avhandlingen undersöktes effekten av GI på hälsomarkörer hos individer med förhöjd risk att utveckla kardiometabola sjukdomar. En modell utvecklades för att gruppera individer i riskgrupper utifrån deras metabola svar på standardiserade måltider och för att beskriva variationerna i blodsocker. Vidare undersöktes sambandet mellan SCFA, T2D-riskfaktorer och tarmbakteriesammansättning. Effekterna av att ersätta vanligt bröd med β-glukanberikat bröd för att långsiktig förbättra blodsockerkontroll utvärderades hos individer med förhöjd diabetesrisk.
Resultaten visade att en medelhavskost med lågt GI förbättrade blodsockerkontrollen efter måltider och minskade dagliga blodsockervariationer. Detta understryker betydelsen av att äta livsmedel med lågt GI även inom ett hälsosamt kostmönster för gynnsam blodsockerkontroll. Individuella skillnader i blodsockersvar kunde kopplas till T2D-riskfaktorer och tarmbakterier, vilket visar på behovet av mer individanpassade koststrategier. SCFA hade inget samband med blodsockerkontroll, men högre acetatnivåer efter en standardiserad måltid var kopplad till lägre blodtryck, vilket tyder på att denna SCFA kan påverka kardiometabol risk. Att byta ut det vanliga brödet i kosten mot ett β-glukanberikat bröd förbättrade inte den långsiktiga blodsockerkontrollen hos individer med förhöjd diabetesrisk, i motsats till väl etablerade gynnsamma kortsiktiga effekter. Denna avhandling har bidragit med fördjupad kunskap om vikten av kolhydratkvalitet för risken för kardiometabola sjukdomar.
I avhandlingen undersöktes effekten av GI på hälsomarkörer hos individer med förhöjd risk att utveckla kardiometabola sjukdomar. En modell utvecklades för att gruppera individer i riskgrupper utifrån deras metabola svar på standardiserade måltider och för att beskriva variationerna i blodsocker. Vidare undersöktes sambandet mellan SCFA, T2D-riskfaktorer och tarmbakteriesammansättning. Effekterna av att ersätta vanligt bröd med β-glukanberikat bröd för att långsiktig förbättra blodsockerkontroll utvärderades hos individer med förhöjd diabetesrisk.
Resultaten visade att en medelhavskost med lågt GI förbättrade blodsockerkontrollen efter måltider och minskade dagliga blodsockervariationer. Detta understryker betydelsen av att äta livsmedel med lågt GI även inom ett hälsosamt kostmönster för gynnsam blodsockerkontroll. Individuella skillnader i blodsockersvar kunde kopplas till T2D-riskfaktorer och tarmbakterier, vilket visar på behovet av mer individanpassade koststrategier. SCFA hade inget samband med blodsockerkontroll, men högre acetatnivåer efter en standardiserad måltid var kopplad till lägre blodtryck, vilket tyder på att denna SCFA kan påverka kardiometabol risk. Att byta ut det vanliga brödet i kosten mot ett β-glukanberikat bröd förbättrade inte den långsiktiga blodsockerkontrollen hos individer med förhöjd diabetesrisk, i motsats till väl etablerade gynnsamma kortsiktiga effekter. Denna avhandling har bidragit med fördjupad kunskap om vikten av kolhydratkvalitet för risken för kardiometabola sjukdomar.
Ämneskategorier
Biologiska vetenskaper
Hälsovetenskaper
Styrkeområden
Livsvetenskaper och teknik (2010-2018)
ISBN
978-91-8103-127-0
Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Ny serie: 5585
Utgivare
Chalmers
10:an
Opponent: Anne Nilsson, Lund University, Sweden