Til innholdet

Prosjektnummer

901419

Prosjektinformasjon

Prosjektnummer: 901419
Status: Avsluttet
Startdato: 04.09.2017
Sluttdato: 15.05.2023

Marine bioaktive fiskepeptider for forebygging av overvekt og mikrobiotarelaterte sykdommer i mennesker og dyr

​Dokumentasjon av helseeffekter ved inntak av hydrolysat fra fiskeprotein
• Det kan produseres fiskeproteinhydrolysat (FPH) som potensielt gir helseeffekter basert på forsøk i gnagere. 
• FPH fra sild, makrell og torsk har vist en positiv effekt i prekliniske studier (gnagere) ved å forhindre utvikling av overvekt og redusere risikofaktorer for overvektrelatert sykdom:
  a. Vektøkning og fettlager rundt indre organer ble redusert. Plasmaverdier av kolesterol ble redusert i mus mens HDL-/LDL-kolesterol-ratio økte. Diettinduserte endringer i fettsyresammensetning gav reduksjon av fettsyrebaserte indikatorer på inflammasjon.
  b. I et minkvalpeforsøk med FPH fra makrell, hvor en så på tilvekst, smakelighet og tarmmikrobiota, ble plasmakolesterol og LDL-kolesterol redusert sammenlignet med uhydrolysert fiskeprotein, mens HDL-/LDL-kolesterolratio økte. Mikrobiotafunn fra innhold i tykktarm viste noen forskjeller mellom fiskemel og FPH fra makrell, men ingen signifikante funn.
  c. I et fôringsforsøk med slaktekylling, hvor en erstattet vegetabilsk proteinkilde med FPH (20 %) kunne en ikke avdekke effekter av ulike FPH på verken helseparametere eller produksjonsresultater. 
12 ukers daglig inntak av 18 g FPH fra reststoff av torskehoder i friske 20–80 åringer gav ingen effekt på plasmamarkører knyttet til fedme, BMI, glukosetoleranse, serumlipider, fettsyreklasser (n-3, n-6, metta eller umettede fettsyrer), enkeltfettsyrer, ketoner, blodtrykk eller sikkerhetsparametere, sammenlignet med placebo som var 18 g myse. 
Det ble ikke observert større endringer i tarmfloraens sammensetning etter inntak av FPH. 
Analyser av kostholdet (basert på repeterte 3-dagers kostregistreringer) viste ingen signifikante forskjeller mellom gruppene i inntaket av total energi, karbohydrater, fett eller proteiner.
Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige sluttrapport
Hovedresultatene fra prosjektet er at fiskeproteinhydrolysater (FPH) fra forskjellige fiskearter ble godt tolerert i både pre-kliniske dyrestudier og kliniske studier. I dyrestudier fra mus og mink finner vi at FPH har en positiv helseeffekt ved at de bioaktive peptidene senker risikoparametere for kardiometabolsk syndrom ved å redusere plasma kolesterol og øke forholdet mellom den gode formen for kolesterol (HDL-kolesterol) sammenlignet med det dårlige kolesterolet (LDL-kolesterol). Virkningsmekanismen for dette kan skyldes økning i den mitokondrielle fettsyreforbrenningen. Antallet mitokondrier, som er cellens kraftverk og gir energi fra fett og proteiner, reduseres med alderen og mitokondriell dysfunksjon er relatert til mange sykdommer – ikke minst i relasjon til nevrodegenerering. 

FPH brukt i mink viste ingen effekt på kroppsammensetning og plasmalipider, men siden produktene brukt var fra en tidlig prøveproduksjon fra makrell, som inneholdt mer rester av fett og lavere proteinkvalitet enn ønskelig, er det vanskelig å konkludere fra dette forsøket. Det samme gjelder studien i kylling, der i tillegg høy dødelighet var en forstyrrende faktor.

Den kliniske studien ble designet som en sikkerhetsstudie (safety studie), der friske mennesker inntok FPH lenge nok til å kunne bestemme om produktet ble godt tolerert og ikke gav bieffekter. Det var også av interesse å undersøke om man kunne finne noen av resultatene fra mus også i en human studie. Med 18 g FPH fra torskehoder sammenlignet med placebo myse, var toleransen for begge produktene god, ingen tydelige bivirkninger ble registrert, og det var ingen endring i de målte sikkerhetsparameterene i blodet. Studien viste heller ingen effekter på plasmamarkører som serumlipider, glukosetoleranse, fettsyreklasser og enkeltfettsyrer, kroppsvekt, fedme, KMI, og blodtrykk. En økning av nikotinamide, som er en cofaktor eller en hjelpefaktor for full mitokondriell funksjon, ble observert. Dette kan tyde på at den mitokondrielle funksjonen er delvis påvirket, men ikke tilstrekkelig til å forandre fettsyresammensetning eller lipider i plasma.

Carnitiner og korte fettsyrer er biomarkøer i plasma for microbiota-aktivitet. I den humane studien fant en økning av isovalerate, men det var ingen forskjell på FPH og myse-gruppen. Dette kan tyde på at proteintilskudd kan motvirke forstyrrelser i absorbsjonen av næringsstoffer. Innledende analyse av mikrobiota i feces har ikke vist signifikante funn, men Unversitetet i Oslo vil utføre videre analyser.

I den humane studien ble omfattende kostholdsdata samlet inn gjennom 3-dagers kostregistreringer utfylt av deltakerne via appen MyFood24, både før og etter 3 måneder på intervensjon. Ingen signifikante forskjeller ble observert i kostholdet mellom gruppene, verken for total energi, karbohydrater, sukker, fett eller proteiner. Proteininntaket tenderte til å være svakt redusert etter 3 måneder på intervensjon sammenlignet med før kostholdet, på tross av peptidtilskuddet, men det var også stor individuell variasjon i næringsinntaket og stort sett var kostholdet for de fleste uendret over tid. Individuelle forskjeller i næringsinntak kunne ikke forklare effekter av proteintilskuddene, som støtter at studien var godt gjennomført i henhold til designet hvor FPH eller myse utgjorde endringen i kostinntak.

Det er også viktig for studiekvaliteten at produksjonsmetodene kan reproduseres og at benyttet FPH er av høy kvalitet. Det at metabolske effekter er tydelige i gnagerstudier, men ikke kliniske studier, kan skyldes de svært homogene bakgrunnsfaktorene i dyreforsøk, som genetikk, oppstall ing og dietter. Det er også viktig å vurdere om FPH produsert i storskala er av like høy kvalitet som småskalaproduksjon. 

Ulike FPH ble testet i musemodeller for å velge ut de mest lovende råstoff og hydrolysebetingelser og identifisere mulige effekter. Utvalgte FPH fra makrell og torsk ble benyttet i fôringsforsøk med slaktekylling og mink. Avslutningsvis ble det gjennomført en klinisk studie på friske mennesker som inntok 18 g FPH i 12 uker. Resultatene i mus indikerte gunstige helseeffekter, der de bioaktive peptidene senket risikoparametere for kardiometabolsk syndrom. Samt studiene fra både kylling og mink viste at FPH var en god proteinkilde, men det ble ikke påvist endringer i kroppssammensetning eller mikrobiota. I den kliniske studien var indikatorer for hjerte- og karsykdommer uendret sammenlignet med et kommersielt myseprodukt. Det ble heller ikke observert større endringer i tarmflora etter noen av forsøkene. FPH er en god proteinkilde i dyr og mennesker, men videre studier må til for å dokumentere potensielle effekter på helseparametere. 

Hovedkonklusjon
Konklusjon fra prosjektet er at tilskudd med FPH indikerer mulige helsefremmende effekter basert på prekliniske studier i dyr, men at funnene er mindre tydelige i kliniske studier. Mangel på signifikante data på lipidmetabolisme i mennesker kan skyldes at den høyere dosen FPH kombinert med en standardiserte diett i dyreforsøk gjør det lettere å påvise metabolske effekter. I alle forsøk er FPH sammenlignet med fullverdige proteinkilder, og FPH viste ingen uheldige egenskaper sammenlignet med myse i menneske og uhydrolysert kasein og fiskeprotein i dyr.
​Prosjektet har avdekket at daglig inntak av 18 g protein hydrolisat av torskehoder i friske mennesker ikke gir effekter på relevante markører som er relatert til metabolsk syndrom, mens det i prekliniske studier i dyr har tydelige mulige helsefremmende effekter.
De gunstige helseeffektene av å spise fisk og andre marine matprodukter er velkjente. I senere tid er det kommet ny kunnskap som indikerer at dette ikke bare er knyttet til inntak av omega-3-fettsyrer, men at inntak av fiskeprotein også kan ha betydning for helseeffektene av fiskespising. Kvantitet og kvalitet av proteinene i maten er av betydning for deres metabolske effekter. Dette kan være relatert til strukturen og aminosyresammensetningen til proteinene. Ved å spalte proteiner ved enzymatisk hydrolyse kan mer potente metabolske forbindelser bli dannet.

I dette prosjektet vil råstoffer fra noen hvitfisk og pelagiske fiskearter som er relevante for humant konsum bli prosessert til nye proteinprodukter. Restmateriale fra flere fiskearter som i dag er underutnyttet vil bli brukt for å isolere protein og proteinhydrolysater. Disse produktene vil bli testet i rottemodeller for å kunne velge ut de mest lovende hydrolysatene som kan studeres i humane diettstudier. Hensikten vil være å identifisere produkter som har et potensiale til å kunne motvirke utviklingen av livsstilsrelaterte sykdommer, og dermed kunne øke verdiskapingen av marine råstoffer.
Hovedmål
Å kunne dokumentere bruken av hydrolysat fra fiskeprotein som nye funksjonelle ingredienser som kan motvirke forstyrrelser i absorpsjonen av næringsstoffer og hindre utvikling av overvektrelaterte sykdommer hos mennesker og dyr.

Delmål
• Å etablere metoder for enzymassistert ekstraksjon av bioaktive peptider fra ulike restmaterialer av fisk, karakterisere produktene og optimalisere prosesseringsmetodene i relasjon til funksjonelle egenskaper.
• Å prøve ut flere ulike isolerte peptider i en rottemodell for effekter på risikofaktorer for kardiovaskulære sykdommer og diabetes.
• Å undersøke hvordan peptidene påvirker den mitokondrielle funksjonen, inflammasjon og redoksstatus.
• Å studere hvordan proteinhydrolysater vil modifisere forholdet mellom mikrobiota, systemisk inflammasjon og lipidmetabolismen.
• Å gjennomføre en human intervensjonsstudie med utvalgte produkter for å dokumentere deres metabolske effekter.
• Å undersøke metabolske målorgan og doserespons for bioaktive peptider i kjæledyr og i husdyr og hvordan de påvirker integriteten til tarmveggen og tarmhelse.
Utfordringen i fiskeindustrien er å øke verdiskapingen ved å utvikle nye og mer bearbeidete produkter, og da i særlig grad fra restråstoffer som i dag er underutnyttet. Dette prosjektet er rettet mot denne utfordringen ved å utforske hvordan proteiner fra restråstoff kan bli utviklet til produkter med høyere økonomisk verdi og som kan bidra til forebygging av dagens livsstilsrelaterte sykdommer. Befolkingsbaserte diettendringer vil være en viktig strategi rettet mot denne utfordringen, og nye proteinbaserte produkter kan være fordelaktig for spesifikke befolkningsgrupper med slike helseproblemer. Fôrindustrien står ovenfor tilsvarende utfordringer innenfor husdyrbruk og kjæledyr. Fôringredienser til et helsefremmende fôr vil bli høyt verdsatt av mange kjæledyreiere. Muligheten for å anvende fiskepeptider i flere markeder er en åpenbar fordel med denne tilnærmingen.

Dette prosjektet vil fremskaffe basiskunnskaper om hvordan marine produkter kan påvirke viktige stoffskifteveier av betydning for en helsefremmende livsstil. Med en rimelig grad av suksess vil prosjektet resultere i nye muligheter for anvendelser av marine ressurser.
Følgende hypoteser ligger til grunn for prosjektet:
• Isolert fiskeprotein og proteinhydrolysater vil ha mange fordelaktige metabolske effekter i mennesker og dyr.
• De metabolske effektene vil være avhengig av type fisk og den hydrolyseprosessen som blir anvendt.
• Hydrolysert fiskeprotein vil ha mer potente metabolske effekter enn det tilsvarende fiskeproteinet i relasjon til insulinfølsomhet, plasmalipider, vektøkning og antioksidative egenskaper.
• Hydrolysert fiskeprotein vil forbedre tarmhelse og strukturen i tarmveggen, og vil endre tarmens mikrobiota på en fordelaktig måte.

For å teste disse hypotesene vil dette prosjektet gjennomføre fire relaterte arbeidsoppgaver:

AP1: Fremstille mange proteiner og proteinhydrolysater fra ulike fiskearter
Fiskeproteinhydrolysater vil bli framstilt fra restråstoffer ved enzymatisk hydrolyse. Ulike tekniske løsninger vil bli evaluert ved å kombinere termisk ekstraksjon med både kommersielle og endogene hydrolytiske enzymer for optimal separasjon av bioaktive forbindelser. Ulike teknologiske løsninger vil bli integrert for å oppnå skånsom prosessering for framstilling av stabile og bioaktive ingredienser.

AP2: Prøve ut disse produktene for deres metabolske effekter i en rottemodell
Produktene vil bli prøvd ut i en rottemodell for diettindusert overvekt. Blod- og vevsprøver vil bli analysert med vekt på endringer i kroppsvekt, plasmalipider, fettvevsmasse, fettsyreoksidasjon, plasmainsulin, inflammasjon og tarmhormoner. Måling av antioksidative effekter vil bli utført i Spania. Basert på resultatene vil det bli valgt ut ingredienser for testing i dyrefôr og human diett.

AP3: Evaluere dyrefôr i sølvrev og i minigriser
Utvalgte proteinhydrolysater vil bli prøvd ut i dyrefôr. Sølvrev er ansett som en god modell for å prøve ut hundefôr. Etter 12 ukers fôring vil lever, fettvev og plasma bli analysert for de samme parametre som i rottestudien. Fôrinntak og vektøkning vil bli fulgt nøye. Tarmfunksjoner og tarmhelse vil bli studert i minigriser. Følgende parametre vil bli analysert: Fôrinntak, FCR (Feed conversion ratio), feces, tarmmorfologi og tarmmikrobiota.
 
AP4: Diett-intervensjonsstudie i mennesker
Studien vil være en randomisert, kontrollert og blindet diettstudie. Hensikten vil være å undersøke om proteinhydrolysater vil hindre utvikling av metabolske forstyrrelser med vekt på kardiovaskulære risikofaktorer, insulinfølsomhet, endringer i tarmens mikrobiota, appetitthormoner og reduksjon i overvektsrelatert inflammasjon.
Resultatene fra prosjektet vil bli publisert i tidsskrift som har fagfellevurdering og høy innflytelsesfaktor for siteringer for det vitenskapelige miljø.

Resultatene vil også bli presentert på internasjonale møter relatert til ernæring, funksjonell mat, bioaktive forbindelser, husdyr og kjæledyr.

For det allmenne publikum vil relevante resultater bli formidlet gjennom kontakt med lokale og nasjonale media. Formidling vil også bli gjort gjennom vitenskapsbaserte nettsider slik som forskning.no. Universitetets nettsider vil bli oppdaterte regelmessig. Hensikten er å rekke ut til et bredt publikum både innenfor det vitenskapelige miljø og et allment publikum.

Formidlingen vil også bli rettet mot sluttbrukere innenfor fiskerinæringen og bedrifter innen ernæring.
keyboard_arrow_up