The dynamics of nutritional-related blood biomarker and metabolite concentrations during the postprandial and fasting states : And the implications when using nutritional-related biomarkers and metabolites in clinical care and research settings

Abstract

BAKGRUNN: Vi vet lite om hvordan ernæringsrelaterte biomarkører og metabolitter endrer seg i blodet i postprandiell og fastende tilstand.

MÅL: Å undersøke hvordan konsentrasjonen av aminosyrer, en-karbon metabolitter, biomarkerører for vitaminstatus, lipider, ketoner, og acylkarnitiner endrer seg i timene etter matinntak, med fokus på de første 24 timene.

METODE: I Artikkel I brukte vi tverrsnittsdata fra HUSK-studien, og inkluderte 2960 middelaldrende og 2874 eldre voksne. Blodprøver ble tatt en gang fra hver deltaker, og tid siden siste måltid ble kategorisert i timeskategorier fra 0-7 timer. Marginale geometriske gjennomsnitt (95% geometrisk konfidensintervall) av konsentrasjonen av aminosyrer, en-karbon metabolitter, lipider, og biomarkører for vitaminstatus ble estimert fra en lineær regresjonsmodell justert for aldersgruppe, kjønn og kroppsmasseindeks, og presentert som en funksjon av tid siden siste måltid. Artikkel II og III var basert på intervensjonsstudien PoMet, som inkluderte 34 deltakere i alderen 20-30 år. Deltakerne spiste en standardisert frokost og inntok deretter kun vann i de neste 24 timene. Blodprøver ble tatt ved baseline og på 13 standardiserte tidspunkt fra 15 minutter til 24 timer etter måltidet. Geometrisk gjennomsnittlig (95% konfidensintervall) konsentrasjon av aminosyrer, en-karbon metabolitter, og B-vitamin biomarkører (Artikkel II), og lipider, ketoner, og acylkarnitiner (Artikkel III) ble plottet som en funksjon av tid siden frokostmåltidet.

RESULTAT: Betydelige endringer i konsentrasjon ble observert for nesten alle aminosyrer, en-karbon metabolitter, flere biomarkører for vitaminstatus, inkludert tiamin, TMP, FMN, kobalamin, folat og fyllokinon, ketonene, fritt karnitin, og de korte- og middelkjedete acylkarnitinene. Det ble også funnet moderate endringer i konsentrasjonen av triglyserider, LDL- og HDL kolesterol i timene etter matinntak.

KONKLUSJON: Våre funn tyder på at det ikke er tilstrekkelig å bare skille mellom ikke-fastende og fastende blodprøver når man bruker ernæringsrelaterte biomarkører og metabolitter i klinikk og i forskningssammenheng. Man bør ta høyde for prandiell status ved å ta hensyn til den nøyaktige tiden siden siste måltid ved blodprøvetaking.

BACKGROUND: Little is known about the dynamics of nutritional-related blood biomarkers and metabolite concentrations during the postprandial and fasting states.

OBJECTIVE: To explore the dynamics of blood concentrations of amino acids, onecarbon metabolites, vitamins, lipids, ketones, and acylcarnitines during 24 hours following dietary intake.

METHODS: In Paper I, we used cross-sectional data from the HUSK study, and included 2960 middle-aged and 2874 elderly adults. Blood samples were collected once from each participant, and the number of hours was categorized from 0 to 7 hours after a meal. Marginal gMean (95% gCIs) concentrations of amino acids, one-carbon metabolites, lipids, and markers of vitamin status were estimated from a linear regression model adjusted for sex, age group, and BMI and presented as a function of time since the last meal. Papers II and III were based on the interventional PoMet study, which included 34 participants aged 20-30 years. Participants were served a standardized breakfast meal and consumed only water for the next 24 hours. Blood samples were taken at baseline and at 13 standardized time points from 15 minutes to 24 hours after the meal. gMean (95% gCI) concentrations of amino acids, one-carbon metabolites, and B-vitamin biomarkers (Paper II) and lipids, ketones, and acylcarnitines (Paper III) were plotted as a function of time since the breakfast meal.

RESULTS: Considerable changes in concentrations were found for nearly all amino acids and one-carbon metabolites, several vitamin biomarkers including thiamine, TMP, FMN, cobalamin, folate, and phylloquinone, ketones, free carnitine, and shortand medium-chain acylcarnitines. Modest changes were also found for triglycerides, LDL- and HDL cholesterol in the hours after dietary intake.

CONCLUSION AND IMPLICATIONS: Our findings suggest that it is not sufficient to merely distinguish between non-fasting and fasting blood samples when using nutritional-related biomarkers and metabolites in clinical settings and epidemiological studies. Accounting for prandial status should be done by evaluating the exact time since the last meal.