Введение

Сахарный диабет поражает более 537 миллионов взрослых во всем мире, цифра, по прогнозам, резко возрастет в ближайшие десятилетия. В то время как большое внимание уделяется гликемическому контролю, сердечно-сосудистому риску и нейропатии, скелетные осложнения остаются недодиагностированными и недолеченными. Люди с диабетом 1 и 2 типа сталкиваются со значительно повышенным риском переломов - бедра, позвоночника и непозвоночной плотности - по сравнению с общей популяцией, даже когда индекс массы тела или минеральная плотность костей кажутся нормальными. Этот парадокс указывает на скрытое ухудшение качества костей, которое стандартное сканирование DXA может не захватить. Новые исследования показывают, что диетические вмешательства, в частности использование низкокалорийных подсластителей, таких как аллюлоза, могут играть роль в сохранении или даже улучшении здоровья костей у пациентов с диабетом. Аллулоза, редкий сахар, известный своим незначительным гликемическим эффектом, может оказывать противовоспалительное, антиоксидантное и прямое клеточное преимущество, которое противодействует диабетической потере костной массы. Эта статья исследует механистические связи между диабетом и хрупк

Связь между диабетом и здоровьем костей

Кость - это динамическая ткань, подвергающаяся непрерывному ремоделированию посредством сопряженных действий остеобластов (кости-образующие клетки) и остеокластов (кости-рассасывающие клетки). При диабете 1 и 2 типа этот тонкий баланс нарушается. Диабет 1 типа, характеризующийся абсолютным дефицитом инсулина, связан с уменьшением костного оборота и нарушением активности остеобластов. Диабет 2 типа, определяемый резистентностью к инсулину и относительным дефицитом инсулина, парадоксально показывает нормальную или даже высокую минеральную плотность костей DXA, но повышенный риск переломов - явление, приписываемое плохой микроархитектуре кости, дефектной перекрестной сшивке коллагена и накоплению передовых конечных продуктов гликирования (AGE).

Хроническая гипергликемия приводит к образованию AGE, которое затвердевает волокна коллагена в костной матрице, снижая жесткость и поглощение энергии. Кроме того, повышенный окислительный стресс в диабетических микросредах подавляет дифференцировку остеобластов и способствует активности остеокластов посредством сигнализации RANKL. Воспалительные цитокины, такие как TNF-α, IL-1β и IL-6, повышаются при диабете и еще больше ускоряют резорбцию костей. Кроме того, сигнализация инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF-1), имеющая решающее значение для роста костей и минерализации, часто ослабляется. Эти взаимосвязанные пути создают среду, где образование костей отстает от резорбции, что приводит к потере костной массы и повышенной хрупкости. Традиционное управление диабетом в первую очередь нацелено на гликемический контроль, но это само по себе может не полностью восстановить здоровье костей, создавая потребность в целевых пищевых стратегиях.

Почему часто пропускают диабетическую болезнь костей

Стандартные сканы DXA оценивают минеральную плотность кости, но не могут фиксировать микроархитектурное ухудшение или качество коллагена. При диабете пористость костей увеличивается и толщина коры уменьшается, но DXA может сообщать о нормальной или даже высокой плотности из-за аппозиции периостеальной ткани или кальцинированных артериальных артефактов. Это отключение означает, что многие пациенты с диабетом не получают скрининг или лечение остеопороза до перелома. Передовые методы визуализации, такие как HR-pQCT или трабекулярная оценка кости (TBS), предлагают лучшую оценку, но обычно не используются. Признание уникальной природы диабетической болезни костей имеет важное значение для клиницистов, рассматривающих такие вмешательства, как аллюоза, которые касаются основного качества, а не только плотности.

Аллюлоза: редкий сахар с уникальными свойствами

Аллулоза (D-псицоза) представляет собой моносахарид, классифицируемый как редкий сахар. Она встречается естественным образом в следовых количествах в инжире, изюме, кленовом сиропе и пшенице. Структурно аллюлоза является эпимером фруктозы, отличаясь только конфигурацией гидроксильной группы углерода-3. Эта небольшая разница резко изменяет ее метаболическую судьбу. В отличие от глюкозы или фруктозы, аллюлоза минимально всасывается в тонком кишечнике. Поглощенная часть почти полностью выводится в неизмененном виде в моче, и она не метаболизируется для энергии в тканях человека. Следовательно, аллюлоза обеспечивает около 0,2-0,4 ккал на грамм - намного меньше, чем 4 ккал / г сахарозы - и не повышает уровень глюкозы в крови или инсулина.

Аллюлоза также, по-видимому, модулирует метаболизм глюкозы косвенно. Исследования на животных и людях показывают, что аллюлоза может улучшить чувствительность к печеночному инсулину, уменьшить постпрандиальные экскурсии глюкозы и подавить активность кишечных альфа-глюкозидазов. Она была признана FDA США в целом безопасной (GRAS), и ее вкусовой профиль очень похож на вкус столового сахара, примерно с 70% сладости. Для пациентов с диабетом, стремящихся уменьшить потребление сахара без ущерба для вкусовой приемлемости, аллюлоза предлагает убедительную альтернативу с нулевой гликемией.

Почему аллюоза отличается от других подсластителей

Искусственные подсластители, такие как аспартам, сукралоза и сахарин, не содержат калорий, но были тщательно изучены на предмет потенциального негативного воздействия на микробиоту кишечника, регулирование аппетита и секрецию инсулина. И наоборот, сахарные спирты, такие как эритрит и ксилит, могут вызывать желудочно-кишечный дистресс при потреблении в количестве. Аллулоза занимает нишу, которая является редкой: это низкокалорийный сахар, а не синтетическое соединение, но она не вызывает расстройство пищеварения, типичное для полиолов. Кроме того, ее биологически активные свойства - помимо простой сладости - разъединяют ее. Было показано, что аллюлоза активирует ядерный фактор эритроид 2-родный фактор 2 (Nrf2) путь, главный регулятор антиоксидантных генов, и ингибирует ядерный фактор каппа-B (NF-κB) путь, ключевой фактор воспаления. Эти действия имеют прямое отношение к здоровью костей.

Новые исследования аллюозной и костной плотности

Хотя большинство исследований аллюлозы было сосредоточено на метаболических параметрах, таких как глюкоза крови, масса тела и жир печени, растущее количество литературы предполагает скелетные преимущества. Наиболее надежные доказательства на сегодняшний день получены из моделей животных. В исследовании 2018 года, опубликованном в Пища и ампула; Функция , исследователи кормили крыс с высоким содержанием жиров, с добавлением аллюлозы или без него в течение 12 недель. Группа аллюлозы показала значительно более высокую минеральную плотность бедренной кости и фракцию трабекулярного объема кости по сравнению с контрольной группой, наряду с повышенным остеокальцином в сыворотке крови (маркер образования костей) и снижением CTX-1 (маркер резорбции). Аналогично, исследование 2020 года в Журнал костной и минеральной метаболизма продемонстрировало, что аллюлоза предотвращала потерю костной массы у мышей, предполагая костно-защитные эффекты, независимые от диабетического статуса.

На сегодняшний день ни в одном крупномасштабном рандомизированном контролируемом исследовании не изучались результаты аллюлозы и костей у диабетиков. Однако начинают появляться более мелкие пилотные исследования и текущие клинические исследования. Одно 12-недельное вмешательство у взрослых с избыточным весом показало, что ежедневное потребление аллюлозы (7,5-15 г) улучшило маркеры окислительного стресса и воспаления, включая снижение уровня малондиалдегида и С-реактивного белка. Поскольку как окислительный стресс, так и хроническое воспаление являются ключевыми факторами потери диабетической костной массы, эти результаты сильно подразумевают потенциал для защиты скелета.

Противовоспалительные эффекты

Хроническое низкосортное воспаление является отличительной чертой диабета и основным фактором, способствующим повышению активности остеокластов. Аллулоза продемонстрировала ингибирование пути NF-κB in vitro, что привело к снижению экспрессии воспалительных цитокинов, таких как TNF-α и IL-6. В моделях животных с воспалением, связанным с ожирением, добавление аллюлозы уменьшало инфильтрацию макрофагов в жировую ткань и снижало уровни провоспалительных адипокин в сыворотке. Для костей снижение TNF-α означает меньшую стимуляцию остеокластогенеза и меньшее ингибирование дифференциации остеобластов. Путем ослабления системной воспалительной среды аллюлоза может помочь сместить баланс от резорбции к образованию.

Антиоксидантные механизмы

Гипергликемия генерирует избыточные реактивные формы кислорода (ROS) по нескольким путям, включая аутоксидацию глюкозы, увеличение потока полиолов и митохондриальную дисфункцию. ROS непосредственно ухудшает выживаемость и функцию остеобластов, одновременно способствуя остеокластической активности посредством сигнализации RANKL. Аллулоза активирует путь Nrf2/ARE, усиливая экспрессию эндогенных антиоксидантных ферментов, таких как супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионпероксидаза. В исследовании с использованием остеобластоподобных клеток MC3T3-E1 предварительная обработка аллюлозой, защищенной от апоптоза, индуцированного перекисью водорода, и сохраняя активность щелочной фосфатазы, маркер минерализации костей. Эти прямые цитопротекторные эффекты на костные клетки являются сильным механистической обоснованием скелетного потенциала аллюлозы.

Прямое воздействие на костные клетки

Помимо системных противовоспалительных и антиоксидантных действий, аллюлоза может непосредственно модулировать активность костных клеток. Данные in vitro показывают, что аллюлоза увеличивает экспрессию остеогенных маркеров, включая Runx2 и Osterix в остеобластах, возможно, за счет активации AMP-активированной протеинкиназы (AMPK). AMPK является клеточным энергетическим датчиком, который при стимуляции способствует дифференцировке мезенхимальных стволовых клеток в сторону остеобластов и в сторону адипоцитов — ключевое преимущество при диабете, где адипозность костного мозга часто увеличивается и коррелирует с хрупкостью скелета. И наоборот, аллюлоза, как было показано, ингибирует дифференцировку остеокластов в клетках RAW 264.7 и макрофагах костного мозга, якобы через вмешательство в сигнальный каскад RANKL. Эти доклинические результаты в совокупности предполагают, что аллюлоза оказывает чистое анаболическое воздействие на кость.

Клинические последствия для диабетических пациентов

Если продолжающиеся испытания на людях подтвердят защитные эффекты, наблюдаемые в моделях животных и клеток, аллюлоза может стать уникальным ценным компонентом диабетического диетического управления. Замена подслащенных сахаром напитков, десертов и других продуктов с высоким гликемическим содержанием с подслащенными аллюлозой альтернативами позволит достичь двух целей одновременно: улучшенный гликемический контроль и снижение риска переломов. В отличие от фармакологических агентов, таких как бисфосфонаты или аналоги ПТГ, аллюлоза предлагает доступную пищевую добавку с низким риском без необходимости назначения рецепта или беспокойства о серьезных побочных эффектах.

Диетическая интеграция и безопасность

Аллулоза коммерчески доступна в качестве автономного подсластителя для выпечки и напитков. Она стабильна при высоких температурах, что делает ее пригодной для приготовления пищи и карамелизации. FDA установило допустимое ежедневное потребление (ADI) до 0,4 г / кг массы тела, что означает примерно 28 г / день для взрослого человека весом 70 кг. В этих дозах аллюлоза хорошо переносится, причем наиболее распространенным побочным эффектом является легкое вздутие живота или дискомфорт при очень высоких дозах - значительно менее тяжелое, чем при эритрите или сорбите. Пациенты на диабетическом плане питания могут включать аллюлозу в кофе, чай, овсянку, йогурт или домашние соусы. Поскольку аллюлоза не вызывает гликемического ответа, она не несет индекса инсулина и может потребляться без корректировки инсулина или перорального гипогликемического дозирования.

Потенциальная синергия с другими питательными веществами

Польза аллюлозы для костей может быть увеличена в сочетании с другими остеопротекторными питательными веществами. Витамин D и кальций являются краеугольными камнями здоровья костей, и адекватный статус необходим для любого вмешательства, чтобы быть эффективным. Кроме того, магний, витамин K2 и потребление белка имеют решающее значение для образования коллагена и минерализации. Аллюлоза не препятствует минеральному поглощению; предварительные исследования даже предполагают, что она может повысить удержание кальция в кости за счет снижения кислотной нагрузки и воспаления. Диета, которая интегрирует аллюлозу в качестве замены сахара в более широких рамках поддерживающего кости питания, может дать наибольшее ощутимое улучшение плотности костей. Для более глубокого изучения того, как диета влияет на здоровье костей, см. NIH Bone Health Portal и ODS Calcium Fact Sheet .

Практические соображения для диабетических пациентов

При включении аллюлозы пациенты должны начинать с небольших количеств (5-10 г в день) и постепенно увеличиваться, чтобы оценить толерантность. Поскольку аллюлоза примерно на 70% слаще сахара, рецепты могут нуждаться в корректировке - обычно с использованием в 1,3 раза больше объема сахара, замещенного. Аллюлоза также проявляет охлаждающий эффект во рту, подобный эритриту, который некоторые находят приятным. Его можно сочетать со стевией или фруктами монаха, чтобы повысить сладость без калорий. Для пациентов, следующих низкоуглеводной или кетогенной диете, аллюлоза подходит плавно, поскольку она не влияет на кетоз. Клиницисты должны рекомендовать пациентам выбирать продукты аллюлозы без добавления наполнителей, таких как мальтодекстрин, который может повысить уровень глюкозы в крови. Американская диабетическая ассоциация обеспечивает общее руководство по подсластителям, хотя аллюлоза продолжает получать признание.

Мониторинг здоровья костей у диабетиков с использованием аллюозы

Пациенты, добавляющие аллюлозу в рамках стратегии здоровья костей, должны продолжать стандартный мониторинг остеопороза: DXA сканирует каждые два года, уровень кальция и витамина D в сыворотке крови и оценку риска переломов с использованием FRAX или аналогичных инструментов. Поскольку аллюлоза может влиять на маркеры костного оборота, клиницисты могут рассмотреть возможность измерения остеокальцина и CTX-1 в сыворотке крови на исходном уровне и через шесть месяцев для измерения эффекта. Однако до тех пор, пока испытания на людях не подтвердят изменения в частоте переломов, аллюлозу следует рассматривать как дополнительный диетический выбор, а не замену установленной терапии остеопороза. Для пациентов, уже принимающих бисфосфонаты или деносумаб, аллюлозу можно безопасно добавлять без взаимодействий.

Ограничения и будущие направления исследований

Несмотря на многообещающие доклинические данные, необходимо признать несколько ограничений. Во-первых, большинство доказательств исходит от моделей грызунов, а физиология костей человека значительно отличается. Грызуны подвергаются скелетному созреванию и ремоделированию по-разному, а трансляционная ценность исследований на грызунах для остеопоротических исходов не всегда прямая. Во-вторых, дозы, используемые в исследованиях на животных (часто 3-5% от диеты по весу), намного выше на массу тела, чем типичное потребление человеком. Сохраняются ли эффекты при более низком, осуществимом потреблении пищи, остается неясным. В-третьих, долгосрочные данные о безопасности после 2-3 лет отсутствуют, хотя аллюлоза имеет долгую историю использования в качестве пищевого ингредиента в Японии.

Будущие исследования должны отдавать приоритет рандомизированным плацебо-контролируемым исследованиям в диабетических популяциях с переломом в качестве первичной конечной точки или с минеральной плотностью костей и маркерами костного оборота в качестве вторичных конечных точек. В идеале такие исследования также включали бы периферическую количественную компьютерную томографию с высоким разрешением (HR-pQCT) для оценки микроархитектуры кости, которая является более информативной, чем только DXA при диабете. Кроме того, механистические исследования с использованием биопсии костей или циркулирующих маркеров AGE и воспаления могут прояснить пути, по которым аллюлоза действует на микробиоту кишечника, а также исследовать, влияет ли аллюлоза на кишечную микробиоту таким образом, что это приносит пользу кости; Ранняя работа предполагает, что аллюлоза может увеличить производство короткоцепочечных жирных кислот, что может косвенно улучшить поглощение кальция. Для краткого обзора текущих клинических испытаний см. ClinicalTrials.gov [[F

Заключение

Аллулоза стоит на пересечении гликемического управления и здоровья костей — редкое сближение метаболических и скелетных преимуществ. Его способность поддерживать сладкий вкус без повышения уровня глюкозы в крови в сочетании с противовоспалительными, антиоксидантными и прямыми остеогенными действиями делает его уникальным перспективным диетическим агентом для пациентов с диабетом, подверженных риску остеопороза и переломов. В то время как доказательная база все еще развивается, имеющиеся данные исследований на животных и in vitro дают веские основания для дальнейшего исследования. Для клиницистов и пациентов, ищущих целостные подходы к лечению диабета, которые выходят за рамки количества глюкозы, аллюлоза заслуживает рассмотрения как часть всеобъемлющей стратегии питания, сохраняющей кости. По мере продвижения исследований аллюлоза может оказаться больше, чем просто заменитель сахара — она может стать функциональным пищевым ингредиентом, который помогает восстановить скелет изнутри.