Wpływ polifenoli hamujących węglowodany na odpowiedź glikemiczną in vivo

Światowa organizacja zdrowia poinformowała, że ​​na całym świecie na cukrzycę choruje ponad 220 milionów ludzi i że do roku 2030 liczba ta podwoi się. WHO podaje również, że w 2004 roku około 3,4 miliona ludzi zmarło z powodu wysokiego poziomu cukru we krwi (arkusz informacyjny WHO nr 312, styczeń 2011). Około 90% wszystkich przypadków cukrzycy jest spowodowanych cukrzycą typu II. Cukrzyca typu 2 jest w dużej mierze spowodowana nadwagą i brakiem aktywności fizycznej charakteryzującym się wysokim poziomem glukozy (hiperglikemia).

W diecie człowieka źródłem glukozy we krwi są węglowodany. Węglowodany w diecie są ważne dla utrzymania homeostazy glikemicznej i dostarczają większości energii w diecie większości ludzi. Kontrola poziomu glukozy we krwi jest procesem hormonalnym i jest bardzo ważna dla fizjologii człowieka. Procesy hormonalne obejmują uwalnianie insuliny z komórek β komórek trzustki, co stymuluje wychwyt glukozy po posiłku do innych tkanek w celu jej wykorzystania (glikoliza) lub magazynowania w wątrobie w postaci glikogenu (glikogeneza). Kiedy poziom glukozy we krwi spada poniżej normy, glukagon jest wydzielany z komórek α trzustki i wspomaga produkcję glukozy w wątrobie poprzez indukcję wytwarzania glukozy z substratów niewęglowodanowych, takich jak aminokwasy i kwasy tłuszczowe (glukoneogeneza) oraz wytwarzanie glukozy z glikogenu (glikogenoliza). ). Oprócz insuliny i glukagonu istnieją hormony jelitowe, które również odgrywają rolę w kontrolowaniu stężenia glukozy w osoczu w organizmie. Dwa ważne hormony peptydowe nazywane są glukagonopodobnymi peptydami-1 (GLP-1) i polipeptydem hamującym żołądek (GIP). Mówi się, że mają działanie inkretynowe (wspieranie zależnego od glukozy wydzielania insuliny). GIP jest wydzielany z górnego odcinka jelita cienkiego przez komórki K, a jego podstawową funkcją jest stymulowanie zależnego od glukozy wydzielania insuliny poprzez działanie na wyspy trzustkowe. Stymuluje również glukagon i podobno reaguje na obecność składników odżywczych (Seino i in., 2010). GLP-1 jest wydzielany z jelita grubego i jelita grubego przez komórki L po ekspozycji na spożyte składniki odżywcze. Stymuluje również wydzielanie insuliny i biosyntezę, ale hamuje glukagon. Mówi się, że GLP-1 ma inne funkcje związane ze zdrowiem i chorobami (Marathe i in., 2013).

Zaburzenie kontroli hormonalnej homeostazy glukozy prowadzi do wysokiego poziomu glukozy we krwi (hiperglikemia poposiłkowa), co może prowadzić do zespołu metabolicznego obejmującego otyłość, upośledzoną tolerancję glukozy (IGT), nadciśnienie i dyslipidemię. Zaburzenie homeostazy glukozy może również prowadzić do innych objawów, takich jak stany zapalne i stres oksydacyjny na poziomie całego organizmu, a także zaburzenia czynności wielu narządów oraz cukrzyca (Hanhineva i wsp.). Dlatego, o ile węglowodany są potrzebne organizmowi człowieka jako główne źródło energii, tak ich nadmiar w diecie może mieć niekorzystne skutki zdrowotne, zwłaszcza te o wysokim efekcie glikemicznym.

Proponowany mechanizm zaadaptowany z (Aston, 2006) dotyczący wpływu węglowodanów na zdrowie człowieka polega na tym, że ciągła obecność w diecie pokarmów o wysokim indeksie glikemicznym powoduje poposiłkowy wzrost glukozy, a także wysokie zapotrzebowanie na insulinę. wysoki poziom glukozy we krwi. Dzieje się tak dzięki działaniu hormonów GIP i GLP-1, które stymulują uwalnianie insuliny, gdy wyczuwają obecność składników odżywczych. Poposiłkowy wzrost glukozy i wysokie zapotrzebowanie na insulinę mogą prowadzić do insulinooporności, która jest główną składową zespołu metabolicznego. Wysokie zapotrzebowanie na insulinę może również prowadzić do niewydolności komórek β, co może również skutkować hiperglikemią, która jest również przyczyną insulinooporności. Insulinooporność i hiperglikemia są czynnikami ryzyka zespołu metabolicznego i cukrzycy typu 2.

Dowody naukowe sugerują, że hiperglikemia poposiłkowa u ludzi odgrywa ważną rolę w priorytetach zdrowotnych, takich jak cukrzyca typu 2 i kontrola poziomu glukozy we krwi. Donoszono, że około 90% wszystkich przypadków cukrzycy to cukrzyca typu 2. Oprócz cukrzycy typu I i typu 2 istnieją inne powiązane stany, do których należą stany przedcukrzycowe (nieprawidłowa tolerancja glukozy (IGT) i nieprawidłowa glikemia na czczo (IFG), a także zespół metaboliczny (otyłość, nadciśnienie i insulinooporność). Donoszono, że stan przedcukrzycowy i zespół metaboliczny zwiększają ryzyko rozwoju chorób sercowo-naczyniowych i cukrzycy (Coutinho i in., 1999). Indeks glikemiczny został pierwotnie zaproponowany w celu kontrolowania cukrzycy. Jednak ostatnie badania wykazały, że przewód pokarmowy ma potencjał w zapobieganiu cukrzycy typu 2, a także w leczeniu zespołu metabolicznego. Badania wykazały, że diety o wysokim IG są związane ze zwiększonym ryzykiem rozwoju cukrzycy typu 2 (Hodge i in., 2004) oraz (Steven i in., 2002). Więcej badań przeprowadzonych przez (Mckeown i in., 2004) oraz (Scaglioni i in., 2004) wykazało, że dieta o wysokim IG jest związana z wieloma nieprawidłowościami, takimi jak nasilony zespół metaboliczny i oporność na insulinę. W ten sam sposób mówi się, że dieta o niskim IG poprawia wrażliwość na insulinę, ale potrzebne są dalsze badania, aby to potwierdzić. Kilka badań, takich jak (Frost i in., 1996), wykazało, że tak jest. Zaobserwowano jednak, że trudno stwierdzić, czy było to wynikiem poprawy wrażliwości na insulinę, poprawy wydzielania insuliny, czy też zmniejszonej szybkości wchłaniania glukozy.

Posiadanie w diecie wszystkiego, co może spowolnić trawienie i wchłanianie węglowodanów, może pomóc zmniejszyć ryzyko (Barclay i in., 2008). Między innymi dwoma potencjalnymi rozwiązaniami są spożywanie pokarmów o niskim indeksie glikemicznym lub stosowanie w diecie składników, które mogą obniżać indeks glikemiczny pokarmów, a także poposiłkowy poziom glukozy we krwi. Obecność składników hamujących w diecie, które mogą obniżyć glikemię poposiłkową, może również być rozwiązaniem zmniejszającym ryzyko. Leki takie jak karboza są obecnie stosowane w niektórych krajach do leczenia cukrzycy typu 2, które działają poprzez hamowanie enzymów trawiennych węglowodanów. Jednak stosowanie akarbozy ma skutki uboczne, takie jak nudności, wzdęcia i biegunki. Donoszono, że polifenole mogą również hamować wzrost poziomu glukozy we krwi poprzez utrudnianie szybkiego wchłaniania glukozy (Hanhineva i in., Williamson, 2013).

Przegląd przeprowadzony przez (Hanhineva i wsp.) wykazał, że badania na modelach zwierzęcych, a także ograniczona liczba badań na ludziach wykazały, że polifenole i żywność lub napoje bogate w polifenole mogą potencjalnie wpływać na poposiłkową odpowiedź glikemiczną i glikemię na czczo, a także na poprawa ostrego wydzielania i wrażliwości na insulinę. Inne możliwe mechanizmy opisane w przeglądzie (Hanhineva i wsp.) obejmują stymulację komórek β trzustki do wydzielania insuliny, a także aktywację receptorów insuliny, modulację uwalniania glukozy z wątroby oraz wewnątrzkomórkowych szlaków sygnałowych i Ekspresja genu.

W niedawnym przeglądzie przeprowadzonym przez (Williamson, 2013) stwierdzono, że jest bardzo możliwe, że wpływ polifenoli w diecie wpłynie na indeks glikemiczny żywności, jak również na poposiłkowe odpowiedzi glukozy u ludzi. Dwa podkreślone mechanizmy, dzięki którym można to osiągnąć, to hamowanie enzymów metabolizujących cukier oraz transporterów. To potencjalne działanie polifenoli można zatem porównać do działania akarbozy, która działa według tego samego mechanizmu, a badania w badaniach dotyczących przewlekłej interwencji wykazały, że zmniejsza ona ryzyko cukrzycy (Chiasson J. i in., 2002). W przeglądzie Williamsona z 2013 r. wspomniano również, że jednoczesne hamowanie różnych mechanizmów dałoby najbardziej obiecujące efekty. Dlatego największy efekt można zaobserwować, gdy więcej niż jeden z sugerowanych szlaków zostanie zahamowany.

W badaniach wykorzystano dostępne informacje z literatury na temat przeprowadzonych badań in vitro i opracowano mieszankę pokarmową bogatą w polifenole (PRM) zawierającą polifenole, które wykazały największe hamowanie trawienia i wchłaniania węglowodanów na różnych etapach. Bogaty w polifenole pokarm śniadaniowy, który ma być użyty jako pokarm testowy, będzie składał się z zielonej herbaty i kombinacji czterech ekstraktów owocowych. Do badania PRM spożywa się razem z pieczywem zawierającym 50g węglowodanów przyswajalnych, a posiłek kontrolny składa się z pieczywa, cukrów (fruktozy, sacharozy i glukozy) obecnych w ekstraktach owocowych wraz z wodą. Składniki mieszaniny bogatej w polifenole zostały przeanalizowane w naszym laboratorium pod kątem całkowitej zawartości polifenoli, określonych polifenoli oraz potencjału hamującego, aby upewnić się, że badana próbka ma zdolność hamowania in vitro, zanim będzie można ją zastosować u ludzi. Uzyskane wyniki są dobre i uzasadniają ich zastosowanie w badaniach na ludziach.

Badanie zostało zatwierdzone przez komisję etyczną Uniwersytetu Leeds Mathermatical and Physical Sciences (MAPs) pod numerem wniosku MEEC12-037. W sumie 16 ochotników będzie musiało ukończyć badanie i powinno być zdrowych, a ich poziom glukozy we krwi na czczo mieści się w zdrowym zakresie 4,3-5,9 mmol/l.

Wolontariusze mają zaplanowane 4 wizyty raz w tygodniu przez 4 tygodnie. Podczas każdej z czterech wizyt ochotnik przychodzi rano na czczo, a przeszkolona pielęgniarka pobiera glukozę we krwi na czczo. Następnie ochotnikowi podaje się posiłek testowy, a próbki krwi pobiera się 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150 i 180 minut po pierwszym kęsie posiłku testowego. Podczas pierwszej i ostatniej wizyty ratuje się je posiłkiem referencyjnym, który składa się z chleba, wody i cukrów, aby zrekompensować te znajdujące się w ekstraktach owocowych. Trzeciego i czwartego dnia oprócz chleba spożywają posiłki testowe z niską lub wysoką dawką zielonej herbaty i ekstraktów owocowych. Próbki krwi są odpowiednio przetwarzane w celu uzyskania osocza i przechowywane w temperaturze -80°C. Próbki osocza będą analizowane pod kątem stężeń glukozy, insuliny, glukagonu, GIP i GLP-1. Wyniki posłużą do wykreślenia pola powierzchni pod krzywą, a wyniki uzyskane po spożyciu posiłków testowych zostaną porównane z wynikami uzyskanymi po spożyciu posiłków kontrolnych.

NOTATKA:

1. Tylko zdrowi uczestnicy podjęli się badania (stąd uczestnicy zespołu metabolicznego nie są częścią badania)
2. W osoczu analizowano tylko glukozę i insulinę (stąd GIP, GLP-1 i glukagon nie należą do punktów końcowych)