Oksidatiivinen stressi diabeteksessa: mekanismit ja seuraukset

Diabetes mellitus on krooninen metabolinen häiriö ominaista jatkuva hyperglykemia. Vaikka veren glukoosin hoito pysyy ensisijainen kliininen tavoite, oksidatiivinen stressi on nyt tunnustettu keskeinen kuljettaja taudin etenemistä ja komplikaatioita. Oksidatiivinen stressi tapahtuu, kun on epätasapaino tuotannon reaktiivinen happi-lajit (ROS) ja kehon kyky neutraloida niitä antioksidantteja. Diabeetikko tilassa, kohonnut glukoosin tasot nopeuttaa ROS tuotantoa kautta useita toisiinsa liittyviä reittejä. Glukoosi autooksidaatio tuottaa superoksidi radikaalit. Advanced glykaatio lopputuotteet (AGES) muodostavat ei-entsymaattiset reaktiot sokerien ja proteiinien välillä, laukaista ROS tuotanto reseptorivälitteinen mekanismeja. Polyoli reitti tulee yliaktivoitu, kuluttaa NADPH ja double glutation glutationireservit. Lisäksi mitokondrioelektroninen liikenne ketju toimintahäiriö johtaa liialliseen superoksidien vuoto. Nämä prosessit yhdessä yli overwhelma endogeeninen antioksidant puolustus, mikä aiheuttaa soluvaurioita kudoksissa erityisesti hyperglykemia:

Tarkkailemattoman oksidatiivisen stressin seuraukset ovat syvät. ROS suoraan vahingoittaa endoteelisoluja, edistää ateroskleroosia, mikrovaskulaarisia toimintahäiriöitä ja heikentynyt vasodilaatio. Munuaisissa oksidatiivinen vaurio edistää mesangiaalista laajentumista, glomerulaarinen kellarttikalvo paksuuntumista ja tubulointerstitiaalista fibroosia, ajo diabeettista nefropatiaa. Viireiden hermojen oksidatiivinen stressi häiritsee aksonaalista kuljetusta, aiheuttaa demyelinaatiota ja aiheuttaa neurotulehduksen, mikä johtaa kivuliaaseen neuropatiaan. Diabeettinen retinopatia on aktivoituvien stressin aiheuttajien ja kapillaaristen endoteelisolujen oksidatiivinen vamma, joka johtaa mikroaneuryymeihin, verenvuotoon ja neovaskulaariseen verenkiertoon.

Tämän keskeisen roolin vuoksi hapettavien vaurioiden lievittämiseen tähtäävät strategiat tunnustetaan yhä useammin kattavan diabeetikonhoidon keskeisiksi osiksi. Näiden strategioiden joukossa on erityisen lupaava ja käytännönläheinen lähestymistapa, jonka avulla varmistetaan antioksidanttien entsyymien kofaktoreina toimivien mineraalien riittävä saanti.

Mineraalien olennainen rooli antioksidanttien puolustuksessa

Mineraalit ovat välttämättömiä useiden keskeisten antioksidanttientsyymien asianmukaiselle toiminnalle. Nämä hivenaineet toimivat entsymaattisen järjestelmän rakenteellisina kofaktoreina tai komponenteina, jotka haaskaavat vapaita radikaaleja ja vähentävät hapettavaa kuormitusta. Ilman riittävää mineraalien saantia kehon endogeeninen hapettumisenestoainekapasiteetti vaarantuu, jolloin solut ovat alttiita oksidatiiviselle vammalle. Seuraavat mineraalit ovat erityisen merkityksellisiä diabeteksen hoidossa.

Sinkki

Sinkki on kupari-sinkki-superoksidi-dismutaasin (CuZn-SOD) kofaktori, joka on yksi tärkeimmistä entsyymeistä, joka on vastuussa superoksidiradikaattien muuntamisesta vetyperoksidiksi ja molekyylihappiksi. Tämä reaktio edustaa ensimmäistä linjaa, joka suojaa superoksidin aiheuttamia vaurioita vastaan. Sinkki ylläpitää myös proteiinien rakenteellista eheyttä, vakauttaa solukalvoja ja on ratkaisevassa asemassa insuliinin synteesissä, varastoinnissa ja erityksessä. Useissa tutkimuksissa on havaittu seerumin ja solunsisäisen sinkin pitoisuuksien vähentyneen tyypin 2 diabetesta sairastavilla henkilöillä verrattuna terveisiin verrokkeihin, ja tämä puute korreloi usein oksidatiivisen stressin merkkiaineiden kuten malondialdehydin (MDA) ja 8-hydroksideoksiguanosiinin (8-OHdG) kanssa. Satunnaistettujen kontrolloidun tutkimuksen meta-analyysissä on todettu sinkkilisän (tyypillisesti 20-30 mg/vr. 4-12 viikon ajan) kanssa.

Seleeni

Seleeni on olennainen komponentti glutationi peroksidaaseja (GPx), perhe entsyymejä, jotka vähentävät vetyperoksidia ja lipidiperoksidit veteen ja vaarattomia alkoholit. Näin, seleenistä riippuvainen GPx suojaa solukalvoja oksidatiiviselta tuhoa. Seleeni vaikuttaa myös kilpirauhashormonin aineenvaihduntaa, joka vaikuttaa aineenvaihduntaa ja energiatasapainoa. Väestötutkimukset ovat osoittaneet sekalaisia tuloksia seleenin tila ja diabetesriski. Jotkut havaintotiedot viittaavat siihen, että sekä alhainen että erittäin korkea seleenipitoisuus voi liittyä lisääntynyt riski, osoittaa U-muotoinen suhde. Esimerkiksi Ravinto-tutkimus tutkimus (selenoosi) voi esiintyä yli 400 mcg/vrk, aiheuttaa hiustenlähtöä, kynsien brittenness, valkosipulin hajua ja ruoansulatuskanavan ahdistusta.

Kupari

Kupari on toinen kriittinen kofaktor CuZn-SOD, työskentelee rinnalla sinkki. Se osallistuu elektronin siirto reaktioita ja osallistuu rauta aineenvaihduntaa, kollageenisynteesiä, ja välittäjäaine tuotanto. Kuparin puute on harvinainen, mutta voi johtaa heikentynyt antioksidantti puolustus, neutropenia, anemia, ja lisääntynyt infektioalttius. Jotkut tutkimukset viittaavat siihen, että kupari dyshomeostaasi. Sekä puute ja ylimääräinen . voi olla mukana kehitykseen diabeettisia komplikaatioita. Esimerkiksi kohonnut vapaa kuparitaso (vähentynyt ceruloplasmiinin sitoutuminen) on havaittu diabeetikoilla ja voi edistää hapettavia reaktioita. Toisaalta kuparin puute heikentää SOD toimintaa, vähentynyt GPx ilmentyminen ja lisääntynyt hapettava stressi eläinmalleissa.

Mangaani

Mangaani on kofaktor mangaani superoksidi dismutaasi (Mn-SOD), joka sijaitsee pääasiassa mitokondrioissa. Mitokondrion SOD on ratkaiseva tekijä myrkyttävien superoksidiradikaaleja tuotettu oksidatiivisen fosforylaatio.Mangaani on säännelty hyperglykeemisissä olosuhteissa.Mangaani osallistuu myös hiilihydraattien ja rasva-aineenvaihdunnan ja tarvitaan normaali haima beeta-solun toimintaa. Eläinmallit osoittavat, että mangaanin puute pahentaa hapettavia vammoja beetasoluissa ja heikentää insuliinin eritystä. Ihmisillä epidemiologiset tutkimukset ovat yhdistäneet matalan ravinnon mangaanin saantiin, johon liittyy suurempi riski tyypin 2 diabeteksen, ruskean riisin, pinaatin, ananaksen ja mustan teen. Riittävä saanti (AI) on noin 1,8-2,3 mg päivässä verrattuna terveisiin kontrolliin. Ihmisillä on mangaania kasvipohjaisista elintarvikkeista, kuten koko viljasta, jalkauutista (erityisesti pähkinän, kuten pecans.

Muut mineraalit kanssa tukiroolit

Vaikka sinkki, seleeni, kupari ja mangaani ovat antioksidanttien primaarisia kivennäisainekofaktoreja, myös muilla mineraaleilla on tukirooli. [Magnesium[] osallistuu yli 300 entsymaattiseen reaktioon, mukaan lukien ne, jotka säätelevät glukoosin metaboliaa ja suojaavat oksidatiiviselta stressiltä. Magnesiumin puute on yleistä diabetespotilailla, mikä johtuu osittain lisääntyneestä virtsan erityksestä hyperglykemiasta. Alhainen magnesiumin tila liittyy lisääntyneeseen tulehdukseen, suurempaan oksidatiiviseen stressiin ja suurempaan insuliiniresistenssiin. Magnesiumlisä (250-400 mg/vrk) on osoittanut vähäistä paranemista glukoosin paastossa ja hapettumisenestossa joissakin tutkimuksissa. Kromi parantaa insuliinin vaikutusta lisäämällä insuliinireseptorien sitoutumista ja kinaasiaktiivisuutta.

Mineraalitilanteen arviointi ja optimointi diabeetikoilla

Koska mineraaleilla on vuorovaikutusta hapettavaan stressiin, mineraalien tilan arviointi voi tarjota arvokasta tietoa diabeetikon hoidosta. Kuitenkin rutiiniseerumimalmimittaukset eivät aina ole luotettavia kudosvarastojen indikaattoreita. Esimerkiksi seerumin sinkkiin voi vaikuttaa akuutti stressi, tulehdus ja vuorokautinen vaihtelu. Tarkempia arviointeja, kuten solunsisäistä sinkkiä tai metallotioneiinia, voidaan tehdä vain tutkimusasetelmissa. Samoin seerumin seleeni vastaa viimeaikaista saantia, mutta ei pitkäaikaista tilaa, kun taas GPx-aktiivisuusmääritykset ovat enemmän toiminnallisia merkkejä. Kliinisessä käytännössä perusteellinen ruokavaliohistoria sekä kohdennettu laboratoriotestaus korkean riskin potilailla (esim. imeytymishäiriö, krooninen munuaissairaus tai useita lääkkeitä), voi auttaa ohjaamaan toimenpiteitä.

Ruokavaliosuositukset mineraalipitoiselle syönnille

Ruoka-ensimmäinen lähestymistapa on yleensä parempi kuin täydentää, koska kokonaiset elintarvikkeet tarjoavat monimutkainen matriisi ravinteita, jotka toimivat synergisesti. Seuraavat käytännön ehdotukset voivat auttaa diabetesta potilaiden lisätä saantia keskeisiä antioksidanttien kivennäisaineita säilyttäen glykeeminen kontrolli:

  • Sini:[] Sisältää vähärasvaisen punaisen lihan (naudan, lampaan) kerran tai kahdesti viikossa, tai valita siipikarjan ja kalan. Kasvipohjaisia vaihtoehtoja, lisätä kikherneitä ja cashew-salaattia tai kuohuperunoita.
  • Seleeni: Syö parapähkinöitä.Vain 1-2 päivässä tarjoaa riittävän seleenin ilman riskiä liikaa. Vältä tavanomaista kulutusta suuria määriä. Sisällytä tonnikala, sardiinit, tai munat lisälähteenä.
  • Kopteri:[ Nauti tummasta suklaasta (85% kaakaota) kohtuullisessa (pieni neliö), siitakesienestä tai paahdetuista kurpitsansiemenistä. Maksa on ravinne-dense, mutta käytä säästeliäästi johtuen korkeasta A-vitamiinipitoisuudesta.
  • Manganese:[ Lisää ananas paloja, pekaanipähkinöitä ja pinaattia aterioita. Kupla kaurapuuroa kanssa tablespoon jauhettu pellavansiemen ja muutama hienonnettu pekaanipähkinöitä tarjoaa mangaanin yhdessä kuitua.
  • Magnesium:[] Syö lehtivihreitä (pinaatti, sveitsiläinen tarha), manteleita, avokadoja ja kokonaisia jyviä. Liottavat pavut ja jyvät voivat vähentää fytaattipitoisuus, parantaa magnesiumin imeytymistä.

Näiden elintarvikkeiden parittaminen muiden antioksidanttipitoisten tuotteiden, kuten marjojen, ristikkäiskasvisten ja vihreän teen kanssa voi parantaa hapettavaa tasapainoa entisestään. Koska jotkut mineraalit kilpailevat imeytymisestä (esim. sinkki ja kupari, kalsium ja magnesium), muunnos aterioissa on tärkeämpää kuin suuret annokset yksittäisiä ravintoaineita. Potilaiden, joilla on diabetes, pitäisi myös olla tietoinen hiilihydraattien saanti ja valita matala-glykeemisiä viljan ja palkokasvien lähteitä verensokeripiikkien välttämiseksi.

Lisätiedot: Riskit ja hyödyt

Lisäravintoa voidaan harkita, jos ruokavalion saanti on riittämätöntä, jos tietyt puutteet vahvistetaan objektiivisella testauksella tai potilailla, joilla on mineraalien imeytymistä heikentävä tila (esim. mahalaukun ohitusleikkaus, tulehduksellinen suolistosairaus).Mineraalivalmisteiden umpimähkä käyttö aiheuttaa kuitenkin merkittäviä riskejä. Suuri sinkkiannos (>40 mg/vrk) voi aiheuttaa kuparin puutosta ja heikentää immuunitoimintaa. Liiallinen seleeni (>400 mcg/vrk) lisää selenoosin riskiä.Mangaaninen liikakuormitus. Esimerkiksi lisäravinteet voivat vähentää tetrasykliinin ja siprofloksasiinin imeytymistä, kun taas suuret magnesiumannokset voivat voimistaa sulfonyyliurean vaikutuksia, mikä aiheuttaa hypoglykemiaa.

Useimmille henkilöille diabetes, tyydyttää mineraalien tarpeet ruokavalion on turvallinen ja tehokas. Kun lisäravinto on perusteltua, se olisi tehtävä ohjeiden terveydenhuollon ammattilainen, joka voi arvioida yksilölliset vaatimukset, tarkistaa lääkkeiden ravinteiden vuorovaikutus, ja seurata haittavaikutuksia. Multimineral kaavoja, joiden tasapainosuhteet (esim., sinkki kupari noin 10:1) ovat yleensä parempia kuin yhden ravinteiden täydentää välttää vihamielisyydet. Potilailla, joilla diabeettinen nefropatia, mineraalien aineenvaihdunta muuttuu monimutkaisemmaksi: munuaisten vajaatoiminta voi johtaa hyperkalemia (auttoi kaliumia säästävät diureetit), hyperfosfatemia, ja muuttunut D-vitamiinin aineenvaihduntaa, joka puolestaan vaikuttaa kalsiumin ja magnesiumin tasapainossa. Läheinen yhteistyö rekisteröidyn ruokavalion ja nefrologi on välttämätöntä näissä tapauksissa.

Tulevaisuuden tutkimuksen ohjeet

Tutkimus mineraalien tilan ja hapetusstressin diabeteksessa kehittyy edelleen. Aktiivisiin tutkimusalueisiin kuuluu geneettinen polymorfismi antioksidanttien entsyymeissä (esim. SOD2 Val16Ala, GPx1 Pro197Leu), jotka voivat muuttaa mineraalivaatimuksia. Personoitu lisäaine genotyyppiin perustuen voisi maksimoida antioksidanttien suojan ja vähentää toksisuutta. Lisäksi käsite "hapettuva stressi kinetiikin" .Näytä malli ROS tuotannon muutokset diabeteksen aikana . voi auttaa tarkentaa ajoitusta ja tyyppiä antioksidanttien interventioiden. Esimerkiksi varhaisessa vaiheessa diabetes voi hyötyä enemmän parantaa mitokondrioiden SOD (mangaaniriippuvainen) vaikka pitkälle vaiheissa saattaa vaatia GPx tukea (selenium riippuvainen).

On myös kasvava kiinnostus suoliston mikrobiomin rooli mineraalien hyötyosuutta. Prebiootit kuten inuliini ja fruktopigosakkaridit voivat parantaa imeytymistä magnesiumin, kalsiumin, ja sinkkiä alentamalla koloniikki pH ja lisäämällä kuljettaja ilmentymä. Probiootit kannat, jotka tuottavat lyhytketjuisia rasvahappoja voi myös parantaa mineraalien aineenvaihduntaa. Tulevat tutkimukset voivat tutkia, voiko ruokavalio modulaatio mikrobiome voi parantaa antioksidanttia mineraalista tila diabeetikoilla. Lopuksi, laajamittainen satunnaistettu kontrolloidut tutkimukset pitkän aikavälin seuranta-analyysi on tarpeen määrittää, onko mineraalipohjaisia hapettavia strategioita muuntaa mielekäs vähentäminen mikrovaskulaarinen (nefropatia, neuropatia, retinopatia) ja makrovaskulaarinen (sepelvaltimotauti, aivohalvaus, perifeerinen valtimosairaus) komplikaatioita. Nyt näyttö tukee keskittyä ruokavalion ensimmäisen lähestymistavan, ja kohdennetun lisä tarvittaessa.

Lisätietoja on saatavilla -neuvoston lisälehdistä-tietosivuista sinkkiä, seleeniä, kuparia ja mangaania; -Amerikkalainen diabetesyhdistys[-Standards of Medical Care in Diabetes (osa ravitsemusterapiasta); ja järjestelmällisestä sinkkiä ja diabetesta koskevasta katsauksesta -Amerikkalainen lehti kliinisestä ravitsemuksesta[][[]-Jayawardena et al., 2012[]).

Päätelmä

Mineraalit eivät ole pelkkiä ravinteita, vaan ne ovat olennaisia kofaktoreja elimistön hapetusstressin torjunnassa, joka on keskeinen tekijä diabeettisen patologian hoidossa. Riittävät sinkki-, seleeni-, kupari- ja mangaaniannokset tukevat antioksidanttien entsyymien kuten superoksidin dismutaasin ja glutationiperoksidaasin toimintaa, auttavat neutraloimaan vapaita radikaaleja ja suojaamaan haavoittuvia kudoksia. Diabeetikoille näiden kivennäisaineiden priorisointi tasapainoisen ruokavalion kautta, joka sisältää runsaasti kokonaisia elintarvikkeita, erityisesti vähärasvaisia proteiineja, pähkinöitä, siemeniä, kokonaisjyvää ja värikkäitä vihanneksia, on käytännöllinen ja turvallinen strategia metabolisen terveyden tukemiseksi ja komplikaatioriskin vähentämiseksi. Lisätoimenpiteitä, vaikka joskus hyötyä erityisille puutoksille, on lähestyttävä varoen myrkyllisyyden ja ravinteiden epätasapainon riskin vuoksi.