Диета от 6000 калории на ден разкрива причината за инсулиновата резистентност

Преяждането и липсата на физическа активност водят до инсулинова резистентност и ново изследване на американски учени сочи, че в основата на този процес може би стоят кислородните радикали.

Между октомври 2013 г. и юли 2014 г. шестима здрави мъже на средна възраст били включени в изследване към Temple University Hospital в северна Филаделфия. За седем дни, учените привързали субектите към болнично легло и им казали да си изберат закуска, обяд и вечеря, както и три допълнителни хапвания, от менюто на болницата съдържащото типична американска кухня: яйца, пържено пиле, хамбургери, пържени картофи и т.н. Дневният прием бил фиксиран на грандиозните 6000 калории на ден - около 2,5 пъти пъти повече от препоръчителното за нормален мъж.

Лекарят Гюнтер Боден от Temple University School of Medicine и колегите му избрали тези мъже-доброволци, за да изследват как преяждането води до инсулинова толерантност, което при модели с гризачи се случва изключително бързо, още преди животните да наддадат сериозно тегло. Учените подозирали няколко вероятни механизма, включително повишените нива на мастните киселини, възпаление, стрес в ендоплазматичния ретикул, както и оксилителен стрес. "Ако се загледаме в хора, които са с наднормено тегло и са резистентни на инсулин, установяваме най-различни аномалии, които могат да обяснят тази инсулинова резистентност," твърди Боден. "Това което никой не знае е как започва целия този процес". 

Всеки ден, учените претегляли мъжете и им взимали кръвни проби. Преди и след системните преяждания в продължение на една седмица, те взимали биопсии от мастната тъкан в областта на бедрата на участниците в проучването. След това, учените анализирали пробите за признаци на инсулинова резистентност, както и за повишени нива на мастни киселини, възпаление, ендоплазматичен и окислителен стрес.

Висококалорийната диета действала точно както било планирано, като още на втория ден участниците вече показвали признаци на инсулинова резистентност. До края на седмицата, мъжете вече демонстрирали 50% понижение в стимулираното от инсулина поемане на глюкозата. Те също така наддали средно по 3,5 кг. под формата на мазнини. Но какво причинявало този проблем? Нивата на мастните киселини не били повишени - всъщност те дори спаднали малко. Измерването на нивата на про-възпалителни цитокини също отхвърлило възпалението като причина. Не били установени и признаци на стрес в ендоплазматичния ретикил в биопсиите от мастна тъкан. "Затова съм абсолютно сигурен, че нито едно от тези три причини няма нищо общо с масивната инсулинова резистентност," твърди Боден. "В същото време ние открихме, че нивото на окислителния стрес се е повишило. И не само, че се беше покачило, но и това покачване беше напълно пропорционално на темпа на покачване на инсулиновата резистентност."

Изследвайки по-задълбочено биопсиите от мастна тъкан, колегата на Боден, Салим Мерали (Salim Merali), професор по фармакология в същата университетска болница, установил, че нивата на десетки протеини свързани с продукцията и обезвреждането на реактивни кислородни радикали (reactive oxygen species - ROS) били повишени (Sci Tran Med, 7:304re7, 2015). Освен това, учените установили масово окисление и карбонилиране на множество протеини, което показва, че продукцията на ROS се е повишила значително, но клетъчните антиоксидантни системи не смогват да компенсират това. Определено, окислителният стрес има ефект върху участниците в проучването.

"Те са направили изключително добро и внимателно организирано проучване. Всичко е много добре контролирано," смята Итън Андерсън (Еthan Anderson) от East Carolina University’s Brody School of Medicine. "Учените демонстрират ясни доказателства за системен окислителен стрес, особено в мастната тъкан."

Но дали окислителният стрес е в основата на инсулиновата резистентност, която са развили доброволците? Един от вероятните механизми, по които оксилителният стрес може да доведе до инсулинова резистентност, според учените, е окисление на глюкозния транспортер GLUT4, който се придвижва от вътреклетъчни везикули до клетъчната мембрана при стимулация с инсулин. Учените от екипа на Мерали изолирали GLUT4 от пробите от мастна тъкан и изследвали неговата структура. Скоро, учените установили посттранслационни модификации по транспортера, включително карбонилиране, за което е известно, че причинява напречни свръзки между отделните части на протеините и повлиява негативно тяхната функция. "Имаше поне четири места, където наблюдавахме окисление и карбонилиране на молекулите и те бяха все на места, които смятаме, че оформят свързващото място за глюкоза в структурата на транспортера," разказва Боден. "Това би било един наистина логичен механизъм, по който окислението можа да причинява инсулинова резистентност - предизвикване на нефункционалност на молекулата на глюкозния транспортер."

"Карбонилирането на GLUT4 е голямата новина тук," смята Андерсън. "В крайна сметка, този глюкозен транспортер е много важен... Това е чудесно доказателство, че този механизъм определено участва в причиняване на инсулинова резистетност от висококалорийна диета при хора."

Клетъчният биолог Питър Стрейфорс (Peter Strålfors) от Университета Линкьопинг в Швеция изказва съмнения по отношение на това дали диета от 6000 калории на ден е реалистичен начин за моделиране на развитието на инсулинова резистетност при хора с наднормено тегло. "Тъй като това представлява екстремно преяждане в рамките на кратък период от време, не може да се смята за адекватно при разглеждане на развитието на затлъстяване и инсулинова резистетност, които засягат толкова много хора по света."

Освен това, Стрейфорс отбелязва, че участниците в проучването са поддържани в състояние на тотална неактивност. "Щеше да ми бъде изключително интересно да видя какво би станало ако те продължаваха да водят нормалния си живот," освен преяждането, коментира той.

"Няма съмнение, че в случая се наблюдава комулативен ефект" на висококалорийната диета и липсата на физическа активност, коментира Андерсън. Но той отбелязва, че подобна екстремна неактивност не е чак толкова необичайна в САЩ. "Ние наистина сме крайно физически неактивно общество," признава той. "Има ужасно много хора, които не се движат достатъчно."

Боден и Мерали се надяват в бъдеще да проведат изследвания върху ролята на физическата активност за развитието на инсулиновата резистетност и по-специално ефекта й върху глюкозния транспортер. Боден отбелязва, че в случая не става дума за проста зависимост. Физическата активност действително повишава разхода на калории, но тя може да доведе и до по-висока продукция на ROS. Така че в случая има "известно противоречие около това дали физическото натоварване няма реално да влоши това състояние."

Източник: The Scientist

Още по темата

03/07/2015

Медицина

Ще си хапваме без да дебелеем - учените са открили кои протеини са отговорни за метаболизма

16/04/2015

Животът

Обратим процес ли е нарушаването на съня вследствие на остаряване?

29/01/2015

Животът

Учени съветват: Не харчете парите си за антиоксидантни хапчета