Účinky polyfenolů inhibujících karbohydrázu na glykemickou odezvu in vivo

Světová zdravotnická organizace oznámila, že na celém světě trpí cukrovkou více než 220 milionů lidí a do roku 2030 se toto číslo zdvojnásobí. WHO také uvádí, že v roce 2004 zemřelo na vysokou hladinu cukru v krvi asi 3,4 milionu lidí (informační list WHO číslo 312, leden 2011). Asi 90 % všech případů cukrovky je způsobeno cukrovkou II. Diabetes 2. typu je z velké části způsoben nadváhou a nedostatkem fyzické aktivity charakterizované vysokou hladinou glukózy (hyperglykémie).

V lidské stravě jsou zdrojem krevní glukózy sacharidy. Sacharidy ve stravě jsou důležité pro udržení glykemické homeostázy a poskytují většinu energie ve stravě většiny lidí. Kontrola hladiny glukózy v krvi je hormonální proces a je velmi důležitý pro lidskou fyziologii. Hormonální procesy zahrnují uvolňování inzulínu z β-buněk pankreatických buněk, který stimuluje vychytávání glukózy po jídle do jiných tkání buď pro využití (glykolýza), nebo pro uložení v játrech jako glykogen (glykogeneze). Když hladina glukózy v krvi klesne pod normální hodnoty, glukagon je vylučován z α-buněk slinivky břišní a podporuje produkci glukózy v játrech tím, že indukuje tvorbu glukózy z nesacharidových substrátů, jako jsou aminokyseliny a mastné kyseliny (glukoneogeneze) a tvorbu glukózy z glykogenu (glykogenolýza ). Kromě inzulínu a glukagonu existují střevní hormony, které také hrají roli při kontrole koncentrací glukózy v plazmě v těle. Dva důležité peptidové hormony se nazývají peptidy podobné glukagonu-1 (GLP-1) a gastrický inhibiční polypeptid (GIP). Říká se, že mají inkretinovou aktivitu (podpora sekrece inzulínu závislé na glukóze). GIP je vylučován z horní části tenkého střeva K buňkami a jeho primární funkcí je stimulovat sekreci inzulínu závislou na glukóze působením na pankreatické ostrůvky. Stimuluje také glukagon a říká se, že reaguje na přítomnost živin (Seino et al., 2010). GLP-1 je vylučován z dolního střeva a tlustého střeva L buňkami po vystavení požitým živinám. Stimuluje také sekreci inzulínu a biosyntézu, ale inhibuje glukagon. Říká se, že GLP-1 má další funkce související se zdravím a onemocněním (Marathe et al., 2013).

Když hormonální kontrola glukózové homeostázy selže, má to za následek vysoké hladiny glukózy v krvi (postprandiální hyperglykémie), což může vést k metabolickému syndromu, který zahrnuje obezitu, poruchu glukózové tolerance (IGT), hypertenzi a dyslipidémii. Narušení homeostázy glukózy může také vést k dalším symptomům, jako je zánět a oxidační stres na úrovni celého těla, stejně jako k poruchám funkčnosti několika orgánů a také k cukrovce (Hanhineva et al). Proto, jakkoli jsou sacharidy v lidském těle vyžadovány jako hlavní zdroj energie, příliš mnoho ve stravě může mít nepříznivé zdravotní účinky, zejména ta s vysokým glykemickým účinkem.

Navrhovaný mechanismus upravený podle (Aston, 2006) toho, jak mohou sacharidy ovlivňovat lidské zdraví, je ten, že když jsou ve stravě neustále přítomny potraviny s vysokým glykemickým indexem, vede to k postprandiálnímu vzestupu glukózy a vysoké poptávce po inzulínu. vysoké hladiny glukózy v krvi. To je způsobeno působením hormonů GIP a GLP-1, které stimulují uvolňování inzulínu, když cítí přítomnost živin. Postprandiální vzestup glukózy a vysoká poptávka po inzulínu mohou vést k inzulínové rezistenci, která je hlavní složkou metabolického syndromu. Vysoká poptávka po inzulínu může také vést k selhání β-buněk, které může také vést k hyperglykémii, která je také příčinou inzulínové rezistence. Inzulinová rezistence a hyperglykémie jsou rizikové faktory metabolického syndromu a diabetu 2.

Vědecké důkazy naznačují, že postprandiální hyperglykémie u lidí hraje hlavní roli ve zdravotních prioritách, jako je diabetes 2. typu a kontrola glukózy v krvi. Bylo hlášeno, že asi 90 % všech případů cukrovky se skládá z cukrovky 2. typu. Kromě diabetu typu I a typu 2 existují další související stavy, které zahrnují prediabetes (porucha glukózové tolerance (IGT) a porucha glykémie nalačno (IFG) a také metabolický syndrom (obezita, hypertenze a inzulinová rezistence). Bylo popsáno, že prediabetes a metabolický syndrom zvyšují riziko rozvoje kardiovaskulárních onemocnění a diabetes mellitus (Coutinho et al., 1999). Glykemický index byl původně navržen s cílem zvládnout diabetes. Nedávné studie však ukázaly, že GI má potenciál v prevenci diabetu 2. typu i v léčbě metabolického syndromu. Výzkum ukázal, že diety s vysokým GI jsou spojeny se zvýšeným rizikem rozvoje diabetu 2. typu (Hodge et al., 2004) a (Steven et al., 2002). Další výzkum (Mckeown et al., 2004) a (Scaglioni et al., 2004) ukázal, že strava s vysokým GI je spojena s řadou abnormalit, jako je zvýšený metabolický syndrom a inzulínová rezistence. Stejně tak se o dietě s nízkým GI říká, že zlepšuje citlivost na inzulín, ale je zapotřebí dalšího výzkumu, který by to podpořil. Několik studií jako (Frost et al., 1996) prokázalo, že tomu tak je. Bylo však pozorováno, že bylo obtížné zjistit, zda to bylo důsledkem zlepšené citlivosti na inzulín nebo zlepšené sekrece inzulínu nebo kvůli snížené rychlosti absorpce glukózy.

Mít ve stravě cokoli, co může buď zpomalit trávení a vstřebávání sacharidů, může pomoci snížit riziko (Barclay et al., 2008). Mezi další dvě potenciální řešení patří konzumace potravin s nízkým glykemickým indexem nebo přísady do stravy, které mohou snížit glykemický index potravin a také postprandiální hladiny glukózy v krvi. Řešením ke snížení rizika může být také přítomnost inhibičních složek ve stravě, které mohou snížit postprandiální glukózu. Léky jako karbóza se v současné době v některých zemích používají k léčbě diabetu 2. typu, které působí inhibicí trávicích enzymů uhlohydrátů. Užívání akarbózy má však vedlejší účinky, jako je nevolnost, plynatost a průjem. Bylo hlášeno, že polyfenoly mají také potenciál inhibovat vzestup hladiny glukózy v krvi tím, že brání rychlé absorpci glukózy (Hanhineva et al., Williamson, 2013).

Přehled (Hanhineva et al.) uvádí, že výzkum využívající zvířecí modely a také omezený počet studií na lidech ukázaly, že polyfenoly a potraviny nebo nápoje bohaté na polyfenoly mají potenciál ovlivnit postprandiální glykemické reakce a glykémii nalačno. zlepšení akutní sekrece inzulínu a citlivosti. Další možné mechanismy, jak uvádí přehled (Hanhineva et al.), zahrnují stimulaci pankreatických β-buněk k sekreci inzulinu, stejně jako aktivaci inzulinových receptorů, modulaci uvolňování glukózy z jater, jakož i intracelulárních signálních drah a genová exprese.

Nedávná recenze (Williamson, 2013) dospěla k závěru, že je velmi možné, že účinky polyfenolů ve stravě ovlivní glykemický index potravin a také postprandiální glukózové reakce u lidí. Dva zdůrazněné mechanismy, kterými toho lze dosáhnout, jsou inhibice enzymů metabolizujících cukry a také transportérů. Tento potenciální účinek polyfenolů lze tedy srovnat s účinkem akarbózy, která působí stejným mechanismem, a výzkumy ve studiích chronické intervence prokázaly, že snižuje riziko diabetu (Chiasson J. et al., 2002). Recenze od Williamsona, 2013 také zmínila možnost současné inhibice různých mechanismů by poskytla nejslibnější účinky. Proto by byl největší účinek pozorován, když byla inhibována více než jedna z navrhovaných drah.

Tento výzkum využil dostupné informace z literatury o provedených studiích in vitro a přišli jsme se směsí potravin bohatou na polyfenoly (PRM) obsahující polyfenoly, která vykazovala nejvyšší inhibici trávení a vstřebávání sacharidů v různých fázích. Snídaňové jídlo bohaté na polyfenoly, které se použije jako testovací jídlo, bude obsahovat zelený čaj a kombinaci čtyř ovocných extraktů. Pro test se PRM konzumuje společně s chlebem obsahujícím 50 g dostupných sacharidů a kontrolní jídlo se skládá z chleba, cukrů (fruktózy, sacharózy a glukózy) přítomných v ovocných extraktech s vodou. Složky směsi bohaté na polyfenoly byly v naší laboratoři analyzovány na celkový obsah polyfenolů, specifické polyfenoly a inhibiční potenciál, abychom se ujistili, že testovaný vzorek má schopnost inhibovat in vitro, než bude možné je použít u lidí. Získané výsledky jsou dobré a odůvodňují jejich použití ve studii na lidech.

Studie byla schválena etickou komisí University of Leeds pro matematické a fyzikální vědy (MAPs) s číslem přihlášky MEEC12-037. Studii bude muset dokončit celkem 16 dobrovolníků, kteří by měli být zdraví a jejich hladiny glukózy v krvi nalačno spadají do zdravého rozmezí 4,3-5,9 mmol/l.

Dobrovolníci absolvují 4 návštěvy, jednou týdně po dobu 4 týdnů. Během každé ze čtyř návštěv přijde dobrovolník ráno nalačno a vyškolená sestra mu odebere glykémii nalačno. Dobrovolníkovi se pak podá testovací jídlo a vzorky krve se odeberou 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150 a 180 minut po prvním soustu testovacího jídla. Při první a poslední návštěvě jsou zachráněni referenčním jídlem, které se skládá z chleba, vody a cukrů, aby kompenzovaly ty, které se nacházejí v ovocných výtažcích. Třetí a čtvrtý den konzumují kromě chleba zkušební jídla buď nízké nebo vysoké dávky zeleného čaje a ovocných extraktů. Vzorky krve se odpovídajícím způsobem zpracují pro získání plazmy a skladují se při teplotě -80 °C. Vzorky plazmy budou analyzovány na koncentrace glukózy, inzulínu, glukagonu, GIP a GLP-1. Výsledky budou použity k vynesení plochy pod křivkou a výsledky získané po konzumaci testovacích jídel budou porovnány s výsledky získanými po konzumaci kontrolních jídel.

POZNÁMKA:

1. Studie se zúčastnili pouze zdraví účastníci (proto účastníci metabolického syndromu nejsou součástí studie)
2. V plazmě byly analyzovány pouze glukóza a inzulín (proto GIP, GLP-1 a glukagon nejsou součástí koncových bodů)