• Резюме
  • Основен съвет
  • Пълна статия (PDF)
  • Пълна статия (WORD)
  • Пълна статия (HTML)
  • PubMed Central
  • PubMed
  • CrossRef
  • Google Scholar
  • Подобни статии (91)
  • Хронология на процесите на публикуване на статии (0)
  • Проследяване на качеството на статията (0)
  • Пълна статия (HTML) (46)
  • Пълна статия (PDF) (10)

Основен съвет: Процентът на затлъстяване драстично се е увеличил сред населението на Съединените щати, включително децата, от 80-те години насам. Като се има предвид времето на забавяне между излагането на риск и развитието на детско затлъстяване, рискът трябва да е бил наложен върху цялото население на Съединените щати около края на 70-те години. Въпреки че данните сочат, че рискът е висок прием на витамини поради актуализирането на витаминното обогатяване през 1974 г. и прилагането на Закона за кърмачетата от 1980 г., защо хората със затлъстяване парадоксално показват ниски нива на серумните витамини на гладно? В тази статия се опитваме да дадем отговор на този въпрос въз основа на сегашното разбиране за витаминната хомеостаза.

затлъстяване

  • Цитат: Zhou SS, Li D, Chen NN, Zhou Y. Витаминен парадокс при затлъстяване: Дефицит или излишък? Световният диабет J 2015 г .; 6 (10): 1158-1167
  • URL:https://www.wjgnet.com/1948-9358/full/v6/i10/1158.htm
  • DOI:https://dx.doi.org/10.4239/wjd.v6.i10.1158

Витамините са основни микроелементи, необходими на организма в малки количества. Витаминната хомеостаза е баланс между приема на витамини и клирънса. Недостигът или излишъкът могат да доведат до вредни ефекти. От въвеждането на синтетичните витамини в храната, високият прием на витамини е много често срещан по време на живота на човека от зачеването до старостта [2]. В този случай премахването на излишните витамини става особено важно за поддържането на витаминната хомеостаза. Това зависи от ефективността както на отделителните органи, така и на метаболизиращите ензими.

Бъбреците и потните жлези са двата основни отделителни органа, отговорни за елиминирането на водоразтворимите витамини, а мастните жлези отделят липидоразтворимите витамини в себума [17]. Екскрецията на витамини е свързана положително с приема им. Известно е, че стареенето е свързано с намаляваща функция на отделителните органи [18, 19] и по този начин може да намали клирънса на витамините. Забележително е, че отделянето на пот може да бъде особено важно за елиминирането на излишните водоразтворими витамини, тъй като витамините (напр., фолат [20], никотинова киселина и никотинамид [2, 21]) едва се екскретират с урината преди разграждането поради реабсорбцията от бъбречните тубули, но могат лесно да се екскретират с потта [22 - 24]. Ефективността на отделянето на пот се определя от няколко фактора, включително генетичен фон, вътрематочно и ранно постнатално развитие, температура на околната среда и физическа активност. В сравнение с белите, чернокожите имат висок праг на изпотяване, проявяващ се с по-ниска проводимост на кожата (т.е.., ниско нечувствително изпотяване) [25] и скорости на изпотяване [26] при същото условие на околната температура, което предполага, че чернокожите могат да имат по-ниска екскреция на витамини с пот от белите.

Формирането на функционални потни жлези започва на 36 гестационна седмица и завършва в рамките на 10 седмици след раждането [27, 28]. Този процес се влияе не само от гестационната възраст, но и от температурата на околната среда през ранния постнатален период. Както е показано в литературата, преждевременното раждане е свързано не само с по-нисък капацитет на бъбречния резерв [29], но и с ниска функция на изпотяване [30, 31]. Ниската температура може да причини новородено хипотермия [32], което може да се случи дори през летния сезон [32]. Намалена функция на потните жлези (т.е.., е установено, че е свързано със зимно раждане при шизофрения [33]. Следователно преждевременното раждане и хипотермията на новороденото могат да бъдат свързани с намален витаминен клирънс.

Температурата на околната среда и физическата активност са два важни фактора, влияещи върху скоростта на отделяне на потта и себума. Например, понижаване на температурата от 30 ° C до 22 ° C намалява безчувственото изпотяване от около 700 mL/d на 380 mL/d при възрастни [34], а едностепенното понижение на локалната температура на кожата намалява скоростта на отделяне на себум. с 10% [35]. Има доказателства, които показват, че нивата на витамин А и Е в плазмата са по-ниски през лятото, отколкото през зимата [36], и подобни сезонни вариации се откриват в концентрациите на лекарството в кръвта [37]. По този начин е възможно физическото бездействие и зимата или студеното време да намалят толерантността към високия прием на витамини.

От друга страна, трябва да се отбележи, че излишната екскреция на витамини с пот може да причини или влоши дефицита на водоразтворими витамини, ако има лош прием на витамини. Добър пример може да бъде пелагра, болест с дефицит на ниацин, която засяга тези, които живеят в бедност без достатъчно храни от животински произход (богати на никотинамид), като симптомите се проявяват през лятото [38], сезон с най-висок процент на отделяне на пот . През последните десетилетия обаче, както естествени, така и изкуствени източници (т.е.., обогатяване с витамини и добавки) на витамините значително са се увеличили [2], докато отделянето на пот значително е намаляло поради физическо бездействие и широкото използване на климатици. Тези промени в диетата и начина на живот могат да увеличат риска от прекомерно натрупване на витамини в тялото, особено при тези с намален отделителен капацитет и/или активност.

Освен че се екскретират директно, витамините също се разграждат през фаза I (включително окисление, редукция и хидролиза) и фаза II метаболизъм (напр., сулфатиране, метилиране и конюгация на глутатион), които се катализират съответно от фази I и фаза II ензими, метаболизиращи лекарството. След разграждане на фаза I и/или фаза II витамините стават по-разтворими във вода и след това могат по-лесно да се отделят от тялото. Излишните витамини се разграждат много бързо. Например, установено е, че кумулативното приложение на 2000 mg никотинова киселина [166 пъти над очакваната средна дневна потребност (EAR)] за 13 часа и 10 минути само повишава нивата на нейните метаболити в плазмата, без да променя значително плазмените концентрации на никотинова киселина [39 ]. Установихме, че на 5 h след перорално приложение на 100 mg никотинамид (8,3 пъти EAR) плазменият никотинамид се е върнал до почти изходните нива, докато неговият метаболит н 1-метилникотинамидът остава на високи нива [24]. По този начин е ясно, че преходното увеличаване на приема на витамин може да не промени нивата на витамин на гладно.

Витамините, ксенобиотиците, невротрансмитерите и хормоните споделят една и съща ензимна метаболизираща система, така че те могат да взаимодействат помежду си в метаболизма си, като индуцират и се конкурират за ензимите [3, 40]. Например, CYP2E1, силно изразен в затлъстяване и диабет тип 2 [13], има повече от 50 съединения, включително някои витамини и етанол [41]. По този начин е възможно да се приеме, че алкохолът може да причини ниски нива на витамин на гладно чрез индуциран CYP2E1.

Разграждането на витамините е придружено от генерирането на реактивни кислородни видове (ROS). Въпреки че ROS на физиологични нива функционира като сигнални молекули, на големи нива те могат да предизвикат клетъчна токсичност и инсулинова резистентност. В предишното ни проучване установихме, че едновременното приложение на никотинамид и глюкоза (като обогатяване на зърното с ниацин) може да предизвика инсулинова резистентност поради излишък от ROS и последваща реактивна хипогликемия, демонстрирайки, че обогатените с витамини зърна могат да повишат апетита [2, 5]. Това може да обясни рязкото нарастване на разпространението на затлъстяването в Съединените щати след повишаване на нивата на обогатяване с витамини през 1974 г. [4, 5]. Тъй като намалената екскреция на пот може да увеличи ензимното разграждане на витамини и по този начин генерирането на ROS, хората с намален екскреторен капацитет са изложени на повишен риск от инсулинова резистентност, затлъстяване и свързани заболявания, когато са изложени на идентични високо-витаминни диети.

Както е показано на Фигура 2, е ясно, че въпреки че витамин Е и С могат да изчистят АФК, техният антиоксидантен ефект всъщност зависи от капацитета на ендогенната глутатион антиоксидантна система, чрез която се поддържа рециклирането на витамин С и витамин Е [54]. Тъй като ендогенната глутатион антиоксидантна система сами по себе си директно поглъща свободните радикали, високите нива на добавяне на витамин С и витамин Е са не само ненужни, но и вредни поради увеличаване на тежестта на глутатионната антиоксидантна система. Очевидно е, че излишният прием на витамини може да осигури допълнителен източник на ROS. Поради това не е изненадващо, че някои рандомизирани клинични проучвания показват, че добавките с високи дози витамин Е могат да увеличат, вместо да намалят, сърдечно-съдовите събития и смъртността от всички причини [55] .

Очевидно има значителни разлики в отговор на обогатяването с фолиева киселина сред населението на Съединените щати. От гледна точка на витаминната хомеостаза разликите всъщност могат да отразяват разликите в екскрецията и разграждането на фолиева киселина. Тъй като фолиевата киселина не е естествена форма на фолиева киселина, откриването на неметаболизирана фолиева киселина в серума на гладно предполага претоварване с фолиева киселина. Това претоварване е по-очевидно при индивиди с нисък екскреционен капацитет, включително или с ниска бъбречна функция, или екскреция на пот (при неиспански чернокожи), или и двете (при възрастни възрастни).

Намаляването на концентрацията на серум след фотификация и на еритроцитите във времето в популацията на Съединените щати [56] и връзката между повишените нива на MeFox и намалената бъбречна функция [12] предполага компенсаторно увеличение на разграждането на фолиевата киселина. Както бе споменато по-горе, чернокожите могат да имат по-висока метаболизираща активност, за да компенсират намаленото им отделяне на пот. Това може да обясни констатацията, че неиспанските чернокожи имат ниски серумни и RBC общи концентрации на фолат. Връзката между неметаболизираните концентрации на фолиева киселина> 1 nmol/L и неиспанските чернокожи [57] предполага, че приемът на фолиева киселина в тази популация може да надвишава капацитета им за изчистване на фолиева киселина. Освен това, ниските серумни концентрации на 5-метилтетрахидрофолат при неиспаноядните потребители на чернокожи [57] може да предполагат липса на донори с един въглерод (поради повишената метаболизираща активност при чернокожите), тъй като образуването на 5-метилтетрахидрофолат консумира едно- донори на въглерод (Фигура 1).

Много рискови фактори за затлъстяването, като чернокожи [11], с ниско тегло при раждане/преждевременно раждане [58], раждане през зимата (или студено време) [59, 60] или физическо бездействие [61], са свързани с намаляването функция на потните жлези. Това се подкрепя и от констатацията, че еквивалентна доза фолиева киселина (по телесно тегло) е довела до по-голямо увеличение на серумните фолати при затлъстели лица, отколкото при затлъстели индивиди [62]. Като се има предвид, че затлъстяването е свързано с разграждащия фолиевата киселина ензим CYP2E1 [13, 52], връзката на повишените серумни нива на фолиева киселина MeFox и RBC и ниските нива на фолат на гладно при затлъстяване може да отразява тежко претоварване с фолиева киселина. От тази гледна точка констатацията, че обратната връзка между индекса на телесна маса и серумния фолат вече не е очевидна сред потребителите на фолиева киселина в САЩ [63], може да се разглежда като насищане на компенсаторния капацитет на метаболизиращия ензим ензим система при затлъстяване.

Известно е, че етанолът индуцира ензими, метаболизиращи лекарството [64, 65], включително CYP2E1 [66]. Това може да обясни връзката между консумацията на алкохол и ниското състояние на фолат на гладно. Трябва да се отбележи, че предизвиканият от консумация на алкохол серумен фолат с ниско гладно не означава дефицит на фолиева киселина, тъй като няма значително намаляване на концентрациите на фолати в червените кръвни клетки [12] .

Като цяло могат да се направят четири заключения: (1) настоящият прием на фолиева киселина на американците е надхвърлил отделителната им способност; (2) има повишена компенсация за повишен прием на фолиева киселина, особено при лица с нисък екскретен капацитет; (3) допълнително добавяне на фолиева киселина след обогатяване може да насити ензимната система, метаболизираща лекарството; и (4) производството на MeFox предполага, че излишъкът от фолиева киселина може да увеличи консумацията на единични въглеродни единици (Фигура 1) и да осигури източник на ROS.

Съществува и парадокс, след като витамин D се използва за обогатяване и като добавка. Витамин D, макар и да се счита за витамин, може да се произвежда в кожата чрез излагане на слънце. Многобройни проучвания са документирали връзка между ниските серумни концентрации на 25-хидроксивитамин D и много нескелетни нарушения. Много проучвания са изследвали ефекта на добавките с витамин D върху нарушенията [67], включително затлъстяване [68], диабет [69], хипертония [70], дислипидемия [71], сърдечно-съдови заболявания [72], рак [73], депресия [74] и астма [75]. За съжаление, повечето, ако не всички, публикувани мета-анализи не успяват да покажат значителна полза от добавянето на витамин D с или без калций [68 - 75]. Вероятно е нивото на 25-хидроксивитамин D на серум на гладно да не е причината за тези заболявания.

Разбирането на витаминния парадокс при затлъстяването и свързаните с него заболявания е от решаващо значение за определяне на начина за управление на нисковитаминния статус при тези заболявания. От горния анализ става ясно, че парадоксът на витамините при затлъстяване може да се дължи на повишено разграждане и съхранение на витамини в компенсация за намалената екскреция на витамини. Това състояние ще продължи, докато ензимите, метаболизиращи лекарството, не се наситят от техните субстрати, при които високата експресия на разграждащите витамините ензими и повишените нива на витамин-метаболит могат да служат като индикатори. Парадоксът на витамините може да бъде разрешен чрез намаляване на приема на витамини и увеличаване на скоростта на изпотяване, а не чрез добавяне на витамини. Всъщност едно скорошно проучване показва, че бариатричната хирургия (ограничаване на приема на храна) и упражненията са свързани със значително намаляване на нивата на експресия на NNMT в плазмата MNA [16]. Това може да се обясни с намален прием на ниацин и повишено отделяне на пот.

Излишъкът от витамини има три основни вредни ефекти: (1) увеличаване на генерирането на ROS и впоследствие водещо до окислително увреждане на тъканите и инсулинова резистентност; (2) нарушаване на разграждането на невротрансмитерите и хормоните, като се конкурират за ензими, метаболизиращи лекарства и ресурси за детоксикация; и (3) причиняване на епигенетични промени (напр., променено метилиране на ДНК) чрез изчерпване на пула метилови групи в тялото [2, 89]. По този начин, предизвиканият от обогатяване траен излишен прием на витамин може да изчерпи системата за метаболизъм на лекарствата (напр., проявява се с високи нива на неметаболизирани витамини) и антиоксидантната система и в крайна сметка причиняват различни метаболитни нарушения и окислителни увреждания на тъканите. Това може да играе причинно-следствена роля за увеличеното разпространение на затлъстяването и свързаните с него заболявания, както се предполага в предишната ни работа [2, 4, 5] .

В обобщение може да се заключи, че парадоксът на витамините при затлъстяването може да бъде отражение на излишния прием на витамини, а не на недостиг на витамини. Като се има предвид, че съществува връзка между високия прием на витамини и увеличеното разпространение на затлъстяването, може да се предположи, че затлъстяването може да бъде една от проявите на хронично отравяне с витамини. Податливи на висок прием на витамин индивиди са тези с нисък резервен капацитет на отделителните органи. Следователно, на индивидуална основа, превенцията на затлъстяването трябва да се съсредоточи върху намаляването на приема на храни, обогатени с витамини, а за дадена страна трябва да се обърне повече внимание на ролята на обогатяване и злоупотреба с витамини при повишеното разпространение на затлъстяването и свързаните с него заболявания.

P- Рецензент: Ji G, Masaki T, Sahu RP S- Редактор: Песен XX L- Редактор: A E- Редактор: Jiao XK