Свързани термини:

  • Метаболитен синдром
  • Инсулинова резистентност
  • Серозит
  • Глюкоза
  • Инсулин
  • Затлъстяване
  • Инсулинова чувствителност
  • Фруктоза
  • Захароза
  • Безалкохолен мастен черен дроб

Изтеглете като PDF

преглед

За тази страница

Ефекти на зехтина и гуара върху индуцираната от фруктоза инсулинова резистентност

Мария Л. Вилануева-Пенякаррило,. Изабел Валверде, в Маслини и зехтин в превенцията на здравето и заболяванията, 2010

Обобщени точки

Обогатената с фруктоза диета или питейната вода се използват като модели за експериментална инсулинова резистентност.

Дългосрочното излагане на екзогенна фруктоза предизвиква: ●

намаляване както на приема на храна, така и на наддаването на телесно тегло

непоносимост към D-глюкоза

повишена секреция на инсулин в отговор на D-глюкоза

затихване на промените в глюкозната хомеостаза и секреторната чувствителност на островни В-клетки към D-глюкоза, което се дължи на гладуването през нощта.

Индуцираната от фруктоза инсулинова резистентност е обратим феномен.

Дългосрочното поглъщане на гума от гуар подобрява толерантността към глюкозата и инсулиновия отговор към абсорбцията на глюкоза.

Диетичното добавяне със зехтин при плъхове, изложени на екзогенна фруктоза, не провокира намаляване на приема на храна и наддаване на телесно тегло.

Диетичните добавки с гума гуар при плъхове, изложени на екзогенна фруктоза, понижават плазмената концентрация на D-глюкоза на гладно и в хранене.

Регулиране на автофагията при инсулинова резистентност и диабет тип 2

Чернодробна автофагия при инсулинова резистентност

Друга редица доказателства сочат ролята на свързаната със стреса автофагия. Няколко независими групи са предоставили доказателства, че HFD храненето е свързано с бърза проява на ER стрес. Както беше описано по-рано, автофагията се активира по време на ранната фаза на UPR като част от стратегията за пробуждане на клетката. Основната функция на автофагията в тази обстановка вероятно е елиминирането на потенциално токсични протеинови агрегати. Интересното е, че Zhou et al. (2009) предлагат, че този процес може също да допринесе за установяването на инсулинова резистентност чрез повишено разграждане на инсулиновия рецептор в лизозомите. Независимо от това, значението на този механизъм е съмнително, тъй като инхибирането на автофагията предотвратява разграждането на инсулиновите рецептори, но не спасява сигнализирането за инсулин надолу по веригата. Веднъж установено, инсулинорезистентното състояние може да допринесе за непрекъснатото потискане на автофагията чрез няколко механизма.

Чревна дисбиоза при затлъстяване, метаболитен синдром и свързани метаболитни заболявания: Терапевтични стратегии, използващи диетична модификация, про- и пребиотици и терапия с фекална микробна трансплантация (FMT)

11.2.2.3.1 Проучвания върху животни

Таблица 11.4. Ефекти на пребиотичните фруктани върху глюкозната хомеостаза при проучване върху животни

Проучване Референтни теми/Детайли на изследването (продължителност/лечение) Резултати
Oku et al., 1984 .ПлъховеscFOS, даван при 10% от диетата за 30 дни или 3 месеца.Gly Следпрандиална гликемия 17% и инсулинемия 26%, съответно за 30 дни.
↓ Гликемични реакции на захароза и малтоза за 3 месеца.
Yamada et al., 1990 .ПлъховеscFOS, дадени до 1g чрез сондажНяма повишаване на плазмената фруктоза, плазмената глюкоза или плазмения инсулин.
Kaufhold et al., 2000 .10-седмично телешко теле от Simmental x Red Holstein TeleПълномаслено мляко и заместител на мляко без (контрол) и с 10 g/d FOS за 3 седмици. Лактоза, добавена в седмица 3 за повишаване на пост-абсорбционните натоварвания от глюкоза.Glucose Глюкоза след хранене, лактат, пикови честоти на растежен хормон. нива срещу контрол
↑ Максимални нива на инсулин след хранене спрямо контрола
↑ Еозинофилни гранулоцити срещу контрол
Respondek et al., 2008 .8 Диети, предизвикани от затлъстяване кучета бигълscFOS се дава при 1% от диетата за 6 седмици при кросоувър дизайн.Инсулинова резистентност (P Urías-Silvas et al., 2008 .Мъжки мишки C57BL/6JКонтролна диета или съдържаща 10% тегл. диета от олигофруктоза, A. tequiliana Weber var. azul fructans или Dasylirion spp. фруктани за 5 седмици.Нивата на серумна глюкоза след хранене съответно с 19%, 15% и 14% спрямо контролната диета
Verbrugghe et al., 2009 .16 котки с къса коса (6 мъжки, 10 женски) на възраст 3,5-6 години (8 нормални тегловни, 8 затлъстели.Контролна диета за хранене или с 2,5% от диетата, съдържаща 1: 1 смес от олигофруктоза и дълговерижен инулин за 4 седмици.↑ AUCgluc (P = 0,022), 2-ри пик на инсулина отложен при затлъстели котки спрямо нормално
↑ Нива на пропионилкарнитин (P = 0,03) (по-висока абсорбция на пропионат
Levels Нива на метилмалонилкарнитин (P = 0,072) и аспартат аминотрансфераза (P = 0,025), което показва намалена глюконеогенеза от аминокиселини.
Zaky, 2009 .Хипергликемични плъхове албиносиИзсушен прах от артишок на прах (65% инулин върху d.s.) при 5, 10 или 15% в диетатаLevels Нивата на серумна глюкоза съответно с 24,88%, 31,07% и 27,19%.
Byung-Sung, 2011 .Индуцирани от STZ плъхове с диабетFed J. артишок инулин при 50 mg/kg телесно тегло при диета или просто диета за 4 седмици.↓ По-ниска кръвна глюкоза (60,73 - 63,4%) спрямо контрол без инулин.
Rendón et al., 201264, 10-седмични плъхове без диабет и диабет2 опит. Опит 1: Нормално тегло плъхове и опит 2: затлъстели плъхове. D-плъхове, индуцирани от ND и STZ, във всяка група, хранени или с контролна диета, или с 15% тегловна диета, съдържаща цикория инулин, A. angustifolia fructans или J. artichoke inulin за 6 седмици.Всички фруктани:
Levels Нива на глюкоза в кръвта и чернодробна стеатоза при диабетични плъхове с нормално тегло
Levels Нива на глюкоза в кръвта при затлъстели недиабетни плъхове
Хуазано-Гарсия и Лопес, 2013 Мъжки мишки C57BL/6J на възраст 24-12 седмициКонтролна диета за хранене (5053), допълнена с агаве фруктани (AF) или олигофруктоза (OF) (диета 9: 1: фруктан) за 6 седмици.Glucose Кръвната глюкоза (AF: 12%, OF 17%, P Dehghan et al. (2016a) наскоро демонстрира, че намесата с 10 g обогатен с олигофруктоза инулин, допълнен в диетите на пациенти с диабет тип 2 за 2 месеца, значително подобрява серумни нива на провъзпалителни цитокини, IL-4, IL-12 и IFN-γ (P Cani et al. (2009b) определят, че възпалението от LPS се модулира при затлъстели мишки чрез увеличаване на глюкагон-подобен пептид 2 (GLP-2), който намалява чревната пропускливост и намалява бактериалната LPS транслокация, като по този начин намалява плазменото и чернодробното възпаление по време на затлъстяване и диабет.

Роля на обонянието за хранително поведение

Инсулинова резистентност и недостатъци на EOG

Фигура 10. Промени в обонятелната физиология и поведение при мишки в отговор на поддържането на диета с високо съдържание на фруктоза

Данни взети/модифицирани с разрешение от Riviere et al. (2016) .

Ендокринна система

Метаболитен синдром при свинете Осаба

Информация по тази тема е достъпна на www.expertconsult.com .

Прасетата, които са се развили като изолирана дива колония на остров Осабау (край бреговете на Джорджия), са малки на ръст с „пестелив“ метаболизъм, който им е позволил да оцелеят през редуващи се периоди на обилна храна и глад. Тяхната склонност да съхраняват излишните калории като мастна тъкан ги прави полезен модел за метаболитен синдром. В лабораторни проучвания прасетата Ossabaw са хранени (ad libitum) със стандартна свиня чау, диета с високо съдържание на фруктоза, атерогенна диета с високо съдържание на фруктоза/високо съдържание на мазнини (хидрогенирано соево масло) или модифицирана атерогенна диета с различен източник на мазнини (хидрогенирана соево масло, кокосово масло и свинска мас) и по-високо съдържание на протеин, но по-малко холин. Прасетата на диета с високо съдържание на фруктоза наддават повече тегло от контролните прасета, хранени с чау и развиват хипертония и инсулинова резистентност. Прасетата на атерогенна диета развиват метаболитен синдром, дефиниран като затлъстяване, инсулинова резистентност, хипертония и дислипидемия; те също имаха микровезикуларна чернодробна стеатоза. Модифицираната атерогенна диета води до по-тежък метаболитен синдром и по-тежка чернодробна стеатоза. В сравнение с контролните свине, прасетата на модифицираната атерогенна диета също имат намалена серумна концентрация на адипонектин с повишени концентрации на лептин и TNF-α.

Клинична биохимия и хематология

Холестерол

Референтният диапазон за концентрация на холестерол в хамстера е 112–210 mg/dl (Таблица 3.2), което представлява най-високият референтен диапазон за нормални гризачи и зайци (Cox и Gökcen, 1973). Нивата на холестерола в хамстера се влияят от редица фактори, включително диета, щам, околна среда, дневни колебания и температура, както и заболяване.

Нивата на холестерола в хамстера се влияят значително от диетата. Диетата с висок холестерол и висок триглицерид е свързана с повишени нива на плазмен холестерол в хамстера. Тези ненормални нива обикновено могат да бъдат намалени чрез гладуване (Sullivan et al., 1993). Диетата с високо съдържание на фруктоза произвежда по-високи нива на VLDL триглицериди, свободен холестерол и фосфолипиди в хамстера, но няма промяна в нивата на аполипопротеин В. В допълнение, диета с високо съдържание на фруктоза увеличава LDL триглицеридите, намалява LDL холестериловия естер и увеличава фракциите на HDL (Wang et al., 2008).

Груповото настаняване причинява повишени нива на холестерол при хамстери, хранени с атерогенна диета, в сравнение с единично настанени контроли (Yoganathan et al., 1998).

Намаляването на фотопериода от 14 на 10 часа светлина намалява нивата на холестерола при хамстерите. Фотопериодите от 10 часа или по-малко причиняват намаляване на холестерола, без ефект върху други плазмени липиди (Gad, 2007). Ниската температура на околната среда причинява намаляване на холестерола в плазмата, но няма промяна в плазмените триглицериди (Vaughan et al., 1984), докато хибернацията причинява повишаване на серумните липиди (Gad, 2007).

Условията на заболяването оказват влияние върху нивата на холестерола в хамстера. Хроничният хепатит и жлъчните заболявания причиняват хиперхолестеролемия при хамстера, вероятно поради холестаза (Brunnert and Altman, 1991). Диабетът при китайски хамстери, лечението с алоксан при сирийските хамстери, коклюшният токсин и амилоидозата са свързани с хиперхолестеролемия (Garcia-Sainz et al., 1987; Gerritsen, 1982; Murphy et al., 1984).

Молекулярни механизми за профилактика на диабета чрез структурно различни антиоксиданти

Ефект върху оксидативния стрес

Има убедителни доказателства от in vivo проучвания за антиоксидантните свойства на GTC. Например, Hininger-Favier et al. 45 съобщава, че приемът на екстракт от зелен чай (GTE) намалява такива параметри на оксидативен стрес като плазмена липидна пероксидация, окисление на групата сулфхидрил (SH) и окислително увреждане на ДНК при животинския модел на инсулинова резистентност (плъхове Wistar на високофруктозна диета). В допълнение към антиоксидантните ефекти, консумацията на GTE е свързана с намаляване на гликемията, инсулинемията и триглицеридемията, като по този начин предпазва от инсулинова резистентност. По-ранните проучвания разкриват, че приемът на GTE причинява значително намаляване на липидните продукти за пероксидация, по-специално малондиалдехид (MDA) - маркер на оксидативен стрес, както и повишаване на GPx и GSR активност 46 и освен това подобрява експресията на CAT в аорта. 47 По този начин тези открития предполагат, че катехините могат да действат или директно като антиоксиданти при намаляване на маркерите на оксидативния стрес, или косвено, увеличавайки активността или експресията на ензимите, участващи в клетъчната защита срещу ROS.

Адипонектин

Кристиан де Оливейра,. Джулиана Коста Силва Земдегс, във Витамини и хормони, 2012 г.

2.2 Въглехидрати

Увеличаването на приема на захар, особено под формата на фруктоза, е в положителна корелация с развитието на инсулинова резистентност, хиперинсулинемия, дислипидемия и хипертония. По-високият прием на захар е вероятно една от основните причини за повишената честота на диабет тип 2 със затлъстяване и метаболитен синдром (Elliott, Keim, Stern, Teff, & Havel, 2002; Tappy, Lê, Tran, & Paquot, 2010).

Също така при животински модели диетата с високо съдържание на фруктоза може да предизвика инсулинова резистентност, хиперинсулинемия и хипертония, а някои изследователски групи съобщават, че хроничната консумация на диета с високо съдържание на фруктоза намалява плазмените нива на адипонектин при животни (Meeprom, Sompong, Suwannaphet, Yibchok- anun, & Adisakwattana, 2011; Qin, Polansky, & Anderson, 2010). Обратният ефект обаче е открит от Alzamendi et al. (2009): плъхове, хранени с фруктозна диета (добавяне на 10%) в продължение на 3 седмици, са имали повишен серумен адипонектин, заедно с повишени нива на циркулираща глюкоза, триглицериди и свободни мастни киселини, всички характеристики, свързани с развитието на метаболитен синдром. В съответствие с този последен резултат, Carvalho et al. (2010) наблюдават повишаване на нивото на адипонектин иРНК в мастните културни клетки 3T3-L1 след лечение с глюкоза и фруктоза.

В проучването на Bonnard, Durand, Vidal и Rieusset (2008), докато серумните нива на адипонектин са били повишени при мишки, хранени с високомаслена диета с високо съдържание на захароза в продължение на 16 седмици, в сравнение с контролната диета група, адипонектин иРНК и протеин са били намалява в мастната тъкан, но се увеличава в скелетните мускули, вероятно поради увеличаване на съдържанието на мускулна мастна тъкан. Тези промени в адипонектина са придружени от намаляване на adipoR1 иРНК в скелетните мускули и adipoR2 в черния дроб. Същата изследователска група лекува мишки в продължение на 4 седмици с диета с високо съдържание на мазнини и захароза; въпреки тяхното затлъстяване, няма промени в циркулирането на адипонектин, мастна тъкан адипонектин или експресия на адипонектинови рецептори. Тези резултати предполагат, че затлъстяването, предизвикано от диета с високо съдържание на мазнини и захароза, само по себе си, не е отговорно за модификацията на адипонектин. Намаляване на експресията на гена на адипонектин в мастната тъкан на плъхове поради приема на диета с високо съдържание на фруктоза е установено също от Xi et al. (2007). Meeprom и сътр. (2011) потвърждава намаляване на adipoR1 в скелетната мускулатура на плъхове, лекувани с високофруктозна диета.

Малко клинични проучвания са оценили ефекта на въглехидратите върху активността на адипонектина. В този контекст, рандомизирано кръстосано проучване, включващо пациенти с резистентност към инсулин, документира, че диетата с ниско съдържание на мазнини, обогатена с въглехидрати увеличава централното депа на мазнините, намалява мастната маса, депонирана в периферията, и намалява експресията на адипонектин след хранене; в сравнение с мононенаситени мастни киселини и богати на наситени изокалории диети (Paniagua et al., 2007). Проучване в напречно сечение разкрива, че диета, която предизвиква високо гликемично натоварване, е свързана с намалена концентрация на адипонектин (Pischon, Girman, Rifai, Hotamisligil и Rimm, 2005). По същия начин приемът на рафинирани зърна корелира отрицателно с нивото на адипонектин, но приемът на плодове положително корелира с нивото на адипонектин (Yannakoulia et al., 2008).

Когато се обмисля нисък прием на въглехидрати и по този начин ограничаване на този макроелемент, обратният ефект при експресията на адипонектин не е очевиден. Различни проучвания не съобщават за подобрение в активността на адипонектин, когато въглехидратите са ограничени и не се наблюдава загуба на тегло (Cardillo, Seshadri, & Iqbal, 2006; de Luis et al., 2007; Keogh, Brinkworth, & Clifton, 2007, Keogh et al ., 2008). При отрицателно състояние на енергийния баланс се наблюдава увеличаване на експресията на адипонектин (Al-Sarraj, Saadi, Calle, Volek и Fernandez, 2009).

Следователно, от малкото проучвания, които изследват ефекта на въглехидратите върху експресията на адипонектин при хората, можем да заключим, че регулаторното действие на въглехидратите зависи от вида на консумираните въглехидрати. Но не е ясно дали фруктозата или глюкозата насърчават затлъстяването, като модифицират или адипонектин, или други адипоцитокини. Също така не е ясно дали тези хексози действат директно в адипоцитите, за да модифицират експресията на гена на адипонектин.

Нутрифеномика в модели на гризачи

Michael A. Pellizzon, Matthew R. Ricci, в Biomarkers in Toxicology, 2014

Диети с висока фруктоза/захароза за хипертриглицеридемия и инсулинова резистентност

Подобно на плъховете, хамстерите са чувствителни към метаболитни промени от диети с високо съдържание на фруктоза (

60% от енергията) и бързо развиват IR и hyperTG само след 2 седмици (Kasim-Karakas et al., 1996; Taghibiglou et al., 2000), но може да не са толкова чувствителни към индуцираните от захароза hyperTG и IR (Kasim-Karakas et ал., 1996), което предполага, че нивото на диетична фруктоза е важно за този модел. Добавянето на диетичен холестерол (0,25%) позволява едновременното развитие на хиперхолестеролемия, по-голяма IR и hyperTG в този модел в сравнение с фруктозата самостоятелно (Basciano et al., 2009). Способността да предизвиква тези три метаболитни нарушения заедно прави хамстера привлекателен модел за изучаване на тези състояния в един модел, без да е необходимо да променя фоновата генетика.

За разлика от плъховете и хамстерите, мишката се използва по-рядко като модел за индуцирани от захароза/фруктоза фенотипове, тъй като често използваният щам C57BL/6 или не развива IR, или развива фенотипа по-бавно (Nagata et al., 2004; Sumiyoshi et al., 2006). Например, непоносимост към глюкоза (приписвана на намалена секреция на инсулин от панкреаса) се развива при мишки C57BL/6, хранени с диета с висока захароза в продължение на 10–55 седмици (Sumiyoshi et al., 2006). Въпреки това, геномът на мишката е много по-лесен за манипулиране от този на плъха и в някои случаи може да доведе до нокаут модели с хиперТГ с високо съдържание на диета фруктоза (Merat et al., 1999).

Индуцирана от фруктоза хипертриглицеридемия: преглед

Фруктоза и черен дроб

Всички описани по-горе данни показват, че захарите и по-специално фруктозата имат потенциала да допринесат най-вече за подпомагане на поне част от епидемията от затлъстяване. Не всички власти обаче се съгласяват, че консумацията на захар е единствено отговорна за това. Например Американската сърдечна асоциация стигна до заключението, че сърдечно-съдовите заболявания (ССЗ) и консумацията на захар не са свързани и че ефектът върху триглицеридите, наблюдаван при диета с високо съдържание на захар и въглехидрати, може да бъде намален чрез упражнения. Фрид предполага, че са необходими дългосрочни, рандомизирани клинични проучвания, за да се оцени дали има праг, при който съдържанието на фруктоза и захароза в диетите може да причини аномалии в метаболизма на триацилглицерола.

Обобщената по-горе работа разглежда как захарите влизат в диетите и телата ни и как те заобикалят някои от контролите на приема и метаболизма. Следващият раздел се опитва да очертае как фруктозата се метаболизира и как тя уникално допринася за затлъстяване чрез хипертриглицеридемия.