Вземете цитиране

Maier HM, Ilich JZ, Kim J-S, Levenson CW, Arjmandi BH и Spicer MT. Диетичните крайни продукти за гликиране изострят оксидативния стрес при пациенти с диабетна язва на стъпалото. J Diab Res Clin Met. 2014; 3: 2. http://dx.doi.org/10.7243/2050-0866-3-2

диетични

Изтеглете файла с цитат:

Haiyan M. Maier 1, Jasminka Z. Ilich 1, Jeong-Su Kim 1, Cathy W. Levenson 2, Bahram H. Arjmandi 1 и Maria T. Spicer 1 *

* Кореспонденция: Мария Т. Спайсър [email protected]

1. Катедра по хранене, храни и упражнения, Колеж по хуманитарни науки, Университет на Флорида, Талахаси, Флорида, САЩ.

2. Катедра по биомедицински науки, Медицински колеж, Университет на Флорида, Талахаси, Флорида, САЩ.

Това е статия с отворен достъп, разпространявана при условията на лиценза за признание на Creative Commons (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0), която позволява неограничено използване, разпространение и възпроизвеждане на всякакъв носител, при условие че оригиналната творба е правилно цитиран.

Резюме

Заден план: Това проучване изследва връзката между напредналите крайни продукти за гликиране (AGE) и серумните маркери на оксидативен стрес и възпаление при пациенти с диабет със или без язви на диабет на стъпалото.

Методи: Осемдесет и двама възрастни участници бяха наети и разпределени в една от трите групи: 1) недиабетичен контрол; 2) участници с диабет без язви на краката (DM); и 3) диабетни участници с язви на краката (DFU). Демографски данни, 24-часово изтегляне на храна и кръвни проби бяха събрани от всеки участник. Бяха оценени както диетичните, така и серумните AGE, както и фактор за астронекрозна некроза-α (TNF-α), С-реактивен протеин (CRP) и реактивни вещества с тиобарбитурова киселина (TBARS).

Резултати: Участниците в диабета са имали значително по-високи нива на AGE в диетата, AGE в серума, TNF-α, CRP и TBARS в сравнение с недиабетните контроли. TBARS са значително по-високи в DFU от DM. Серумната AGE и TBARS са в значителна корелация с AGE на диетата. Серумните TBARS силно прогнозират продължителността на DFU (R 2 = 0,52).

Заключения: Хората с DFU са имали най-високите нива както на диета, така и на серумен AGE. Тъй като диетичният AGE причинява повишаване на серумната AGE концентрация, е важно да се намали приема на храни, съдържащи AGE, като се насърчава подходящ хранителен избор в тази популация.

Ключови думи: Захарен диабет, зарастване на рани, затлъстяване, хранене, възпаление

Въведение

Диабетната язва на стъпалото (DFU) е основно и много скъпо диабетно усложнение, което се появява при пациенти с анамнеза за лошо контролирана кръвна глюкоза. Въпреки по-новите начини на лечение, DFU е най-честата причина за нетравматична ампутация, водеща до значителна инвалидност [1]. Ампутацията увеличава заболеваемостта и смъртността, както и разходите, свързани с медицински грижи, рехабилитация и загуба на производителност [2]. Заздравяването на рани е компрометирано при захарен диабет, особено когато раните са по крайниците. Хроничната DFU е резултат от хипергликемия, невропатия, съдова недостатъчност и намалена функция на неутрофилите във връзка с възпалително и прооксидантно състояние, водещо до забавено зарастване на рани. Възможен рисков фактор за хронична DFU е натрупването на усъвършенствани крайни продукти за гликиране (AGE), които се образуват, когато глюкозата се свързва химически с протеини без никакво ензимно улеснение [3]. По този начин стабилните крайни продукти образуват и влияят вътре в инсулинозависимите клетки, протеините на клетъчната мембрана, циркулиращите протеини и структурните протеини [4].

AGEs се образуват ендогенно чрез глюкозно автоокисляване и екзогенно чрез топлинна обработка на хранителни продукти по време на приготвянето на храната. Няколко фактора могат да повлияят на генерирането на AGE в храната, включително хранителен състав, влажност, pH, температура и продължителност на готвене [5,6]. Храните с високо съдържание на мазнини и протеини, които се подлагат на висока температура при ниска влажност, генерират най-големи количества ВЪЗРАСТ [7]. N ε-карбоксиметил-лизинът (CML), често срещан AGE, получен от протеини и липиди, е добре характеризиран, че служи като маркер за AGE при широк спектър от нарушения, свързани с диабет, бъбречна недостатъчност и стареене [8 -10], както и в храната [18].

AGE са повишени в ретиналните съдове на диабетични плъхове, индуцирани от стрептозотоцин (STZ) [11] и в бъбречните гломерули на пациенти с диабетна нефропатия [12]. Доказано е, че диетичната AGE консумация допринася за общия AGE басейн на тялото и има прооксидантни и провъзпалителни ефекти при животните [13,14]. Установено е обаче, че диетичното ограничение на AGE намалява циркулиращото AGE при пациенти с диабет [8], хронична бъбречна недостатъчност [9], както и при здрави възрастни хора [10]. Установено е също, че по-нисък хранителен прием на AGE потиска концентрациите на различни възпалителни маркери, като фактор на туморна некроза-α (TNF-α) и високочувствителен С-реактивен протеин (hsCRP) [8,10].

Заздравяването на рани е сложен процес, включващ възпалителен отговор на нараняване, който води до синтез и възстановяване на тъканите. Неконтролираният захарен диабет, характеризиращ се като състояние на изразен дисбаланс на про- и противовъзпалителни цитокини, отделяни по не последователен начин, антагонизиращо своевременното разрешаване на възпалението [15]. Този дисбаланс влошава процеса на възстановяване на тъканите, което води до забавено заздравяване на рани. Лечебният процес при пациенти със захарен диабет, засегнат от количеството AGE в организма, което насърчава възпалението и окисляването, както е показано в проучвания върху животни [14,16]. В допълнение, ендогенните AGEs са зависими от хипергликемия продукти със значителни прооксидантни свойства, проявяващи се чрез свръхпроизводство на реактивни кислородни видове и липидни пероксиди и намаляване на глутатион, каталаза, глутатион пероксидаза и супероксид дисмутаза [4]. Много е възможно DFU да се дължи частично на неразрешено възпаление поради прекомерна AGE при хора със захарен диабет [17].

Целите на това проучване бяха да се определи дали серумната AGE, евентуално модулирана от диетичния AGE прием, представлява определящ фактор за възпаление и оксидативен стрес, които допринасят за DFU, и да се определят диетичните и физиологични фактори при забавеното зарастване на DFU. Централната хипотеза е, че повишеният серумен AGE може да увреди заздравяването на рани при пациенти с DFU чрез модулиране на оксидативен стрес и възпаление.

Участници и методи

Участници
Общо 82 участници бяха наети от Регионалния медицински център на столицата (CRMC) и Талахаси Мемориал здравни грижи (TMH), Центърът за диабет TMH и по-широката общност на Флоридския университет (FSU). Участниците бяха разпределени в три групи въз основа на здравословното им състояние: 1) недиабетна контролна група (Контрол; n = 26); 2) участници с диабет тип 2, но без язва на крака (DM; n = 26); и 3) участници с диабет с язва на крака (DFU; n = 30).

Вземане и обработка на кръвна проба
По време на набирането бяха взети кръвни проби от всички участници. Проби от венозна кръв (20mL) бяха събрани от предтекубитална вена, като се използва комплект за събиране на марка Vacutainer (BD Vacutainer, Franklin Lakes, NJ). Кръвта се оставя да се съсирва в продължение на 30 минути и се центрофугира (4000 об/мин. 15 минути при 4 ° С) с два часа събиране с помощта на IEC CL31R многоскоростна центрофуга (Thermo Electron Corporation, Waltham, MA). След това серумни проби бяха аликвотни и съхранявани при -80 ° С до анализи.

Биохимични анализи
Серумната AGE се определя количествено с моноклонално анти-CML антитяло, като се използват ензимно-свързани имуносорбентен анализ (ELISA) търговски комплекти (Echelon Biosciences Inc., Солт Лейк Сити, Юта). Освен ако не е посочено друго, терминът AGE в резултатите показва CML имунореактивност, свързана както с протеини, така и с липиди в кръвта. TNF-a се измерва, използвайки търговски ELISA комплекти с моноклонално антитяло, специфично за човешки TNF-a. Антитялото се повишава срещу рекомбинантен човешки TNF-a. Доказано е точно количествено определяне на естествения човешки TNF-α (R&D Systems, Inc. Minneapolis, MN). С-реактивният протеин (CRP) беше измерен с помощта на CRP високочувствителен ELISA (IBL international, Хамбург, Германия). Липидните пероксиди (LPO) бяха измерени с помощта на комплекти за анализ на реактивни вещества с тиобарбитурова киселина (TBARS) (R&D Systems, Inc. Minneapolis, MN).

Диетична оценка
Участниците бяха телефонирани в два произволни дни без предварително уведомление след първоначалното посещение. Като част от 24-часовото изтегляне на храна, както количеството, така и видът на всяка храна бяха събрани от всички участници. Диетичният прием се изчислява средно от три 24-часови изземвания на храна за два делнични дни и един уикенд ден, използвайки хранителен процесор SQL 10.6.3 (ESHA Research, Salem, OR). Хранителните вещества, включени в анализа, бяха обща енергия; мазнини, протеини и въглехидрати, процент на енергия от мазнини, протеини и въглехидрати. Участниците бяха помолени да разкрият всички консумирани лекарства и добавки. Ежедневното диетично съдържание на AGE (CML) в храната се изчислява, като се използва база данни от 549 често консумирани храни [18]. Приемът на AGE се изразява като AGE еквиваленти/ден (1 AGE Eq = 1000 килограма единици CML). В тази публикувана база данни пробите от храни са тествани за AGE с ELISA с помощта на моноклонално анти-CML антитяло [18].

Продължителност на раните
Продължителността на DFU се определя като обхващаща деня на пробив на епидермиса до деня на излекуване на язвата (ите). Всичките 30 участници в DFU бяха проследени в продължение на 24 месеца. Раните от един участник не успяха да зараснат до края на 24 месеца въпреки 703 дни клинично наблюдение и лечение. Допълнително трима участници бяха подложени на ампутация, от които в резултат на това хирургичните рани бяха излекувани впоследствие. Двама участници бяха изписани от центъра за рани поради преместване. За статистически анализи са използвани клинични и диетични данни на 27 излекувани участници в DFU.

статистически анализи
Данните бяха анализирани с помощта на Статистическия пакет за социални науки (SPSS) версия 21.0 (SPSS, Inc., Чикаго, Илинойс). Всички променливи бяха нормално разпределени. Със значение, прието априори при p 2 = 0,52).

Съотношение на коефициентите за DFU
Унивариантните и многовариантни логистични регресионни анализи за наличие на DFU при участници със захарен диабет показват, че сред всички тествани предиктори TBARS и телесното тегло са най-добрите предиктори за наличието на DFU. При анализ на единична променлива вероятността от поява на язва на крака се увеличава с 4,11 пъти за всяка единица увеличение на TBARS (p = 0,036) и с 1,01 пъти за всяка единица увеличение на телесното тегло (p = 0,037).

Дискусии

Това е първото проучване, което изследва приема на AGE с диетата и връзката му със серумните AGE, TNF-α, CRP и TBARS при пациенти с диабет със или без DFU, както и при недиабетни контроли. Като група участници с диабет са имали по-висок ИТМ, телесно тегло, AGE в диетата на единица енергия и серумна концентрация на TNF-α в сравнение с недиабетните контроли. Това предполага, че качеството на диетата трябва да бъде подчертано при обучението и консултирането на хора със захарен диабет, особено при избора на храни, които са с по-ниско съдържание на AGE, тъй като диетичният AGE е положително свързан с TNF-α. Освен това DFU има по-високо телесно тегло, BMI и TBARS от DM. Повишено липидно пероксидиране е демонстрирано при пациенти с DFU в други проучвания [20,21]. Наднорменото тегло и затлъстяването също са силно свързани с оксидативния стрес [22]. Телесното тегло, ИТМ и оксидативният стрес могат да бъдат ключови рискови фактори за развитието и удълженото време на зарастване на DFU.

Boyko et al., (1999) определят по-голямото телесно тегло и по-продължителната продължителност на захарния диабет като рискови фактори за DFU [23]. В това проучване възрастта на участниците в DM и DFU е сходна, но DFU има значително по-голяма продължителност на захарен диабет. Това предполага, че DFU е имал по-рано диабет, т.е. в по-млада възраст, в сравнение с участниците в DM. В допълнение, по-голямата продължителност на захарния диабет, по-ранното поява на захарен диабет може също да бъде рисков фактор за развитието на DFU.

Много е възможно бездействието, свързано с язва на крака, да е имало значителни ефекти върху телесното тегло в това проучване, въпреки по-ниския калориен прием от тази група. Участниците в DFU имат по-нисък енергиен прием и все пак по-голямо телесно тегло в сравнение с DM. Това може да се обясни с по-ниска скорост на метаболизма, заседнал начин на живот и физическо бездействие. Всъщност физическата активност играе важна роля за предотвратяване на затлъстяването и подобряване на чувствителността към инсулин. Всички тези фактори могат да повлияят както пряко, така и косвено върху процеса на зарастване на рани при пациенти с DFU.

Комбинацията от висок прием на AGE и тегло може да е имала адитивен ефект, водещ до по-висок оксидативен стрес при участниците с DFU. Въпреки че DFU и DM показват сравним прием на AGE, участниците в DFU са по-тежки, засегнати от диабет за по-дълго време, имат по-малък общ прием на енергия и протеини и демонстрират по-високи концентрации на TBARS. Доказано е, че приемът на гликотоксини в храната уврежда зарастването на рани при генетично диабетни мишки [14]. В това проучване удълженото време на заздравяване положително корелира с увеличения прием на AGE с храната, по-високи нива на CRP и TBARS, което предполага, че приемът на AGE може да наруши зарастването на DFU чрез модулиране на системно възпаление и оксидативен стрес.

Хроничната диетична експозиция на прекомерна AGE насърчава провъзпалително състояние, както се вижда от силната корелация между AGE на диетата с TNF-α. Това е в съответствие с наблюдението, че повишените нива на TNF-α са предшествани от високо съдържание на AGE в диетата [8]. В това проучване положителната връзка между диетата AGE и TNF-a допълнително подкрепя хипотезата, че приемът на диета AGE чрез въздействието си върху серума AGE модулира възпалението. Трябва да се положат усилия за обучение на хората с диабет да поддържат ниски нива на хранителен прием на AGE. Свързването на AGE с RAGE активира NF-kB, който инициира производството на възпалителни цитокини, включително TNF-α [28].

Както се наблюдава от други [10], се оказа, че серумната AGE корелира с маркери на оксидативен стрес като 8-изопростани. Силната корелация между приема на AGE и TBARS в това проучване е в съгласие с други проучвания, които са наблюдавали връзката между приема на AGE с диетата и високия оксидативен стрес, свързан с повишаване на глутатион пероксидазната активност [29]. TBARS са положително корелирани с TNF-α, CRP, ИТМ, тегло и възраст в години. DFU има значително по-голямо тегло и ИТМ от DM, за които е известно, че корелират с нивата на оксидативен стрес в организма [30]. Може би прооксидантната и противовъзпалителната среда заедно с диетичната AGE и телесното тегло са допринесли колективно за неразрешени рани при диабет. окисляването с лекарства има обещаващи ефекти при насърчаването на лечебния процес и предотвратяването на бъдещото развитие на DFU.

Участниците в диабета в това проучване са направили избор на храни с високо съдържание на AGE, консумирайки поне една порция храни с висок AGE дневно. От друга страна, контролната група е имала диети, богати на пресни плодове и зеленчуци, които са с по-ниско съдържание на AGE. Това отчасти може да обясни по-ниската концентрация на маркери за възпалителен и оксидативен стрес при участници, които не са диабетици. AGE натрупването е замесено като основен фактор в патогенезата на диабетните усложнения.

Това проучване демонстрира положителната връзка между приема на AGE с диетата и времето на зарастване на DFU, както и със серумните TBARS. Следователно, намаляването на оксидативния стрес чрез ограничаване на хранителния AGE може да ускори времето за заздравяване и да предотврати появата на DFU.

Конкуриращи се интереси

Авторите заявяват, че нямат конкуриращи се интереси.