Окисляващия стрес при диабета: механизми и последствия

Захарният диабет е хронично метаболитно заболяване, характеризиращо се с персистираща хипергликемия. Докато управлението на кръвната захар остава основната клинична цел, оксидативният стрес сега се признава като централен двигател на прогресията на заболяването и усложненията. Оксидативен стрес се случва, когато има дисбаланс между производството на реактивни кислородни видове (ROS) и способността на организма да ги неутрализира с антиоксиданти. В диабетното състояние повишените нива на глюкоза ускоряват генерирането на ROS през няколко взаимосвързани пътища. Глюкозата автооксидация директно произвежда супероксидни радикали. Напредналите продукти (AGES) образуват неензимни реакции между захари и протеини, предизвикващи производството на ROS чрез рецепторно медиирани механизми. Полиолният път става свръхактивиран, консумирайки NADPH и намалявайки глутатионните резерви. Освен това, митохондриалната електропреносна дисфункция води до прекомерно изтичане на свръхоксид. Тези процеси колективно свръхоксидантни механизми.

В бъбреците оксидативните увреждания допринасят за мезангиалната експанзия, гломерулната мембрана на мазето, задебеляването на ендотелните клетки и тубулоинтерсцитната фиброза, за шофирането на диабетната нефропатия. При периферни нерви оксидативният стрес нарушава аксоналния транспорт, причинява демиелинизация и предизвиква невротрансформация, което води до болезнена невропатия. Диабетната ретинопатия се подхранва от оксидативни наранявания на ретиналните перицити и капиларни ендометриални клетки, които водят до микроаневризми, хемороиди и неоваскуларизация. Освен това оксидиращият стрес уврежда инсулина сигнализирайки чрез активиране на чувствителните от стреса киназа като JNK и IKβ, които се получават в микроаневразни клетки, които намаляват чувствителността на инсулина.

Като се има предвид тази централна роля, стратегиите за намаляване на оксидативните щети все повече се признават като основни компоненти на цялостната диабетна грижа. Сред тези стратегии, осигуряване на адекватен прием на минерали, които функционират като кофактори за антиоксидантни ензими е особено обещаващ и практически подход.

Основната роля на минералите в антиоксидантната отбрана

Тези микроелементи служат като структурни компоненти или кофактори за ензимни системи, които мършавят свободни радикали и намаляват оксидативния товар. Без адекватен минерален прием, ендогенният антиоксидантен капацитет на организма е компрометиран, оставяйки клетките уязвими към оксидативна травма.

Цинк

Цинкът е кофактор на мед-зинк-индуцираната защита срещу увреждане на свръхоксида (CuZn-SOD), един от основните ензими, отговорни за превръщането на супероксидните радикали в водороден пероксид и молекулярен кислород. Тази реакция представлява първата линия на защита срещу свръхоксид-индуцирани повреди. Цинк също поддържа структурната цялост на протеините, стабилизира клетъчните мембрани и играе решаваща роля в синтеза на инсулин, съхранението и секрецията. Няколко проучвания са наблюдавани намалени серумни и вътреклетъчни нива на цинк при индивиди с диабет тип 2, в сравнение със здрави контроли, а този дефицит често кореспондира с повишени маркери на оксидативен стрес като малондиалдехид (MDA) и 8-хидроксидеоксигуанозин (8-OHdG). Метаанализ на рандомизираните контролирани проучвания, открити при наличие на цинк (обикновено 20-30 mg/ден) значително намаляващ фасат, глюкоза HbA1c и липиден пероксид, като същевременно увеличава активността.

Селен

Селенът е съществен компонент на глутатион пероксидазите (GPx), семейство ензими, които намаляват водородния пероксид и липидните пероксиди на водата и безобидните алкохоли. Някои данни показват, че селен-независимите GPx предпазват клетъчните мембрани от оксидативните разрушения. Селенът влияе също така върху метаболизма на хормоните на щитовидната жлеза, което влияе върху метаболизма на метаболизма и енергийния баланс. Например проучванията на популацията показват смесени резултати по отношение на селеновия статус и риска от диабет. Някои данни показват, че както ниските, така и много високите нива на селена могат да бъдат свързани с повишен риск, показващ U-образната активност на ГПХ и повишената биоразградимост.

Мед

Медта е друг критичен кофактор за CuZn-SOD, работи заедно с цинк. Тя участва в реакции на електрон трансфер и е замесен в железен метаболизъм, колаген синтез, и невротрансмитер производство. Медния дефицит е рядкост, но може да доведе до нарушена антиоксидантна защита, неутропения, анемия, и повишена чувствителност към инфекция. Някои изследвания предполагат, че мед дисхотеостаса и недостигът на мед може да бъде невалидна в развитието на диабетни усложнения. Например, повишени нива на мед (поради намалената връзка на церуплазмин) са наблюдавани при диабетни пациенти и могат да насърчат оксидативни реакции. На място, недостиг на мед нарушава SOD активност, намален GPx израз, и увеличаване на оксидативния стрес при животински модели. Балансирането на медта е от съществено значение. Добрите хранителни източници включват черен дроб, стриди, шийтаке гъби, тъмен шоколад (70% какао или по-високи), и картофи.

Манган

Манганът е фактор за мангановата супероксидна дисмутаза (Mn-SOD), разположена предимно в митохондрии. Митохондриалната SOD е от решаващо значение за детоксикацията на супероксидните радикали, произведени по време на оксидативния фосфорилация.Магнитните изследвания са свързани с нискодневния прием на манган с по-висок риск от диабет тип 2, едно проучване показва, че диабетните пациенти са имали значително по-ниски нива на серумен манган и по-ниска Mn-SOD активност в сравнение със здрави контроли. Хората придобиват манган от растителни храни като цели зърна, бобови растения (особено ядки като пекани), кафяв ориз, спанак, ананас и черен чай. Адекватният прием (AI) е около 1,8-2.3 mg на ден за възрастни. Докато емски ендокрит, в резултат на токсикологична токсичност в дегенериращите форми на диабета.

Други минерали с поддържащи роли

Докато цинкът, сенсибилизацията, медта и мангана са първичните минерални кофактори за антиоксидантните ензими, други минерали също играят поддържаща роля. Магнизий се занимава с над 300 ендокринни реакции, включително тези, които регулират метаболизма на глюкозата и защитават от оксидативен стрес. Магнезият дефицит е често срещан при хората с диабет, отчасти поради повишената уринарна екскреция от хипергликемия. Ниският магнезиев статус се свързва с повишено възпаление, по-високи оксидативни стресови маркери и по-голяма инсулинова резистентност чрез увеличаване на свързването на инсулиновите рецептори и киназата. Някои проучвания показват, че хромът пиколинат може да подобри гликемичния контрол и да намали оксидативния стрес, но резултатите са несъстоятелни.

Оценка и оптимизиране на минералното състояние при пациенти с диабет

Като се има предвид взаимодействието между минералите и оксидативния стрес, оценката на минералното състояние може да осигури ценни прозрения в диабетната грижа. Въпреки това рутинните серумни минерални измервания не винаги са надеждни показатели за тъканни магазини. Например, серумният цинк може да бъде повлиян от остър стрес, възпаление и дейонална промяна. По-точни оценки като вътреклетъчни нива на цинк или металотионеин израз са ограничени до изследователски настройки. По същия начин, селенът на серума отразява скорошен прием, но не и дългосрочен статус, докато тестовете за активност на GPx са по-функционални маркери. В клиничната практика, цялостната диетична история, заедно с целеви лабораторни изследвания при пациенти с висок риск (напр. тези с малабсорбция, хронично бъбречно заболяване или на няколко лекарства), може да помогне за насочване на интервенциите.

Хранителни препоръки за минерално-рич хранене

Първото хранене подход обикновено се предпочита пред добавки, защото цели храни осигуряват сложна матрица от хранителни вещества, които работят синергично. Следните практически предложения могат да помогнат на диабетици да увеличат приема си на ключови антиоксиданти минерали, като същевременно поддържат гликемичен контрол:

  • Zinc:[ Корпорация постно червено месо (бебе, агне) веднъж или два пъти седмично, или изберете домашни птици и риба. За растителни опции, добавете нахут и кашу към салати или пържени картофи.
  • Селен: Яжте бразилски гайки само 1-2 на ден осигуряват адекватно сено без риск от излишък. Избягвайте нередовно потребление на големи количества. Включват риба тон, сардини, или яйца като допълнителни източници.
  • Насладете се на тъмен шоколад (85% какао) в умереност (малък квадрат), гъби шийтаке или печени тиквени семена. Черният дроб е хранителен-плътен, но използва пестеливо поради високото съдържание на витамин А.
  • Манган: Добави ананасови парчета, орехи и спанак към ястията. Купа овесена каша със супена лъжица ленено семе и няколко нарязани орехи осигурява манган заедно с фибри.
  • Магний: Яжте листни зеленчуци (спанак, Швейцарска градина), бадеми, авокадо и пълнозърнести храни. Сочните зърна и зърна могат да намалят съдържанието на фитат, подобрявайки усвояването на магнезий.

Подреждането на тези храни с други антиоксидант-богати елементи като плодове, разпъване на зеленчуци, и зелен чай може допълнително да подобри оксидативния баланс. Тъй като някои минерали се конкурират за усвояване (напр. цинк и мед, калций и магнезий), разнообразието в отделните хранения е по-важно от високи дози от всяка отделна храна. Пациентите с диабет трябва да бъдат внимателни на въглехидратен прием и изберете нискогликемичен източници на зърна и бобови растения, за да се избегне шипове на кръвната захар.

Доплащане: Рискове и ползи

Допълването може да се счита, когато приемът на хранителни вещества е недостатъчен, когато специфичните недостатъци се потвърждават чрез обективно изпитване или при пациенти с условия, които нарушават минералната абсорбция (напр. стомашно- байпасна хирургия, възпалително заболяване на червата). Обаче, непреднамерената употреба на минерални добавки носи значителни рискове. Високите дози цинк (>40 mg/ден) могат да предизвикат недостиг на мед и да нарушат имунната функция. Прекомерното отделяне (> 400 mcg/ден) увеличава риска от селеноза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Когато е оправдано, тя трябва да се направи под ръководството на медицински специалист, който може да оцени индивидуалните изисквания, проверка за лекарствени взаимодействия, и мониториране за неблагоприятни ефекти. Мултиминерални формули с балансирани съотношения (напр. цинк към мед около 10:1) са за предпочитане пред едно- хранителни добавки, за да се избегнат антагонизми. При пациенти с диабетна нефропатия, минералният метаболизъм става по-сложно: бъбречното увреждане може да доведе до хиперкалиемия (пазител с калий- съхраняващи диуретици), хиперфосфатемия и променен метаболизъм на витамин D, което от своя страна засяга калций и магнезиев баланс.

Бъдещи изследователски насоки

В областите на активното разследване се включва ролята на генетичните полиморфизми в антиоксидантните ензими (напр. SOD2 Val16Ala, GPx1 Pro197Leu), които могат да променят минералните изисквания. Персонализираните добавки, базирани на генотипа, могат да максимизират антиоксидантната защита, като същевременно се минимизират токсичността. Освен това концепцията за "оксидативно напрежение" (независимо) показва как моделът на промените в производството на ROS в хода на диабета може да помогне за подобряване на времето и вида на антиоксидантните интервенции. Например, ранният стадий на диабет може да се възползва повече от засилването на митохондриалния SOD (независимо) докато напредналите етапи могат да изискват подкрепа GPx (зависимост от селена).

Пребиотици като инулин и фруктолигозахариди могат да увеличат абсорбцията на магнезий, калций и цинк чрез намаляване на колоничното рН и увеличаване на израз на транспорт. Пробиотични щамове, които произвеждат късоверижни мастни киселини също могат да подобрят минералния метаболизъм. Бъдещите проучвания могат да изследват дали диетичната модулация на микробиома може да повиши антиоксидантния минерален статус при пациенти с диабет. Накрая, мащабно рандомизирани контролирани проучвания с дългосрочно проследяване са необходими, за да се определи дали антиоксидантните стратегии, базирани на минерали, водят до значително намаляване на микроваскуларния (некропатията, невропатията, ретинопатията) и макроваскуларните (индиректно заболяване на коронарната артерия, инсулт, периферна артериална болест) усложнения. Засега, доказателствата подкрепят фокусирането върху първоприоритети, с целеви добавки, когато е уместно.

За по-нататъшно четене вж. Служба на хранителни добавки информационни листове за цинк, селен, мед и манган; Американска асоциация за диабет Стандарти за медицинска помощ при диабет (раздел за хранителна терапия); и систематичен преглед на цинка и диабета в Американски вестник за клинична храненето (Jaywardena et al., 2012).

Заключение

Минералните вещества не са просто хранителни вещества; те са основни фактори в борбата на организма срещу оксидативния стрес, ключов фактор за диабетната патология. Подходящите приеми на цинк, селен, мед и манган засилват активността на антиоксидантните ензими като свръхоксидантна дисмутаза и глутатион пероксидаза, помагащи за неутрализиране на свободните радикали и защита на уязвимите тъкани. За пациентите с диабет, приоритизиране на тези минерали чрез балансирана диета, богата на цели храни, особено постни протеини, ядки, семена, цели зърна и цветни зеленчуци, е практическа и безопасна стратегия за подпомагане на метаболитното здраве и намаляване на риска от усложнение. Допълването, а понякога и полезно за специфични недостатъци, трябва да се подхожда с повишено внимание поради риска от токсичност и хранителни дисбаланси. Персонализираната оценка на минералния статус, ръководен от диетични прегледи и лабораторни тестове, наред със сътрудничеството с здравните специалисти, да оптимизира антиоксидантната защита.