Oxidačný stres pri cukrovke: Mechanizmy a následky

Diabetes mellitus je chronická metabolická porucha charakterizovaná pretrvávajúcou hyperglykémiou. Kým liečba glukózy v krvi zostáva primárnym klinickým cieľom, oxidačný stres je teraz uznaný ako centrálny vodič progresie ochorenia a komplikácie. Oxidatívny stres vzniká, keď existuje nerovnováha medzi produkciou reaktívneho kyslíka (ROS) a schopnosťou tela neutralizovať ich antioxidantmi. V stave diabetu, zvýšené hladiny glukózy urýchľujú tvorbu ROS prostredníctvom niekoľkých vzájomne prepojených ciest. Glukóza autooxidácia priamo vytvára superoxid radikály. Pokročilé glykačné konečné produkty (AGES) tvoria neenzymatické reakcie medzi cukormi a proteínmi, spúšťa výrobu ROS prostredníctvom receptorov sprostredkovaných mechanizmov. Polyol dráha sa stáva preaktivovaná, konzumuje NADPH a depleting glutatiónové rezervy. Okrem toho, mitochondriálny elektrónový transportný reťazec vedie k nadmernému úniku superoxidu. Tieto procesy spoločne presiatie endogénnych antioxidantov obrane, spôsobujúce bunkové poškodenie tkanív, najmä na hyperglycemiu, obličky, nervy, oči a krvné cievy.

ROS priamo indukuje endotelové bunky, podporuje aterosklerózu, mikrovaskulárnu dysfunkciu a poruchu vazodilatácie. V obličkách oxidačné poškodenie prispieva k rozpínaniu mezanínu, zahusťovaniu glomerulárnej suterénovej membrány a tubulointersticiálnej fibrózy, hnaniu diabetickej nefropatie. V periférnych nervoch oxidačné stresy narúšajú axonalický transport, spôsobujú demyelinizáciu a vyvolávajú neurozápal, čo vedie k bolestivej neuropatii. Diabetická retinopatia je poháňaná oxidačným poškodením retinálnych periocytov a kapilárnych endotelových buniek, čo vedie k mikroaneurýzmom, krvácaniu a neovaskulárnej aktivite. Okrem toho oxidačný stres zhoršuje inzulín signalizáciu aktiváciou stresovo citlivých kináz, ako sú JNK a IKβ, čo znižuje citlivosť na inzulín. V pankreatických beta bunkách sa hromadia aj vnútorné antioxidačné enzýmy, beta-celová dysfunkcia a apoptóza.

Vzhľadom na túto ústrednú úlohu sa stratégie na zmiernenie oxidačných škôd čoraz viac uznávajú ako základné zložky komplexnej diabetickej starostlivosti. Medzi týmito stratégiami je zabezpečenie primeraného príjmu minerálov, ktoré fungujú ako kofaktory pre antioxidačné enzýmy, obzvlášť sľubný a praktický prístup.

Podstatná úloha minerálov v antioxidačnej obrane

Minerály sú nevyhnutné pre správne fungovanie niekoľkých kľúčových antioxidačných enzýmov. Tieto stopové prvky slúžia ako štrukturálne zložky alebo kofaktory pre enzymatické systémy, ktoré rozkladajú voľné radikály a znižujú oxidačné zaťaženie. Bez primeraného príjmu minerálov je endogénna antioxidačná kapacita tela ohrozená, takže bunky náchylné na oxidačné poškodenie. Nasledujúce minerály sú obzvlášť dôležité v kontexte liečby cukrovky.

Zinok

Zinok je kofaktor pre superoxid meďnatý (CuZn-SOD), jeden z primárnych enzýmov zodpovedných za konverziu superoxid radikálov na peroxid vodíka a molekulárny kyslík. Táto reakcia predstavuje prvú líniu obrany proti superoxidom indukovanej poškodenia. Zinok tiež udržuje štrukturálnu integritu proteínov, stabilizuje bunkové membrány a zohráva kľúčovú úlohu pri syntéze, skladovaní a sekrécii inzulínu. Niekoľko štúdií pozorovalo zníženie sérových a vnútrobunkových hladín zinku u jednotlivcov s diabetom 2. typu v porovnaní so zdravými kontrolami a tento nedostatok často koreluje so zvýšenými markérmi oxidačného stresu, ako je malondialdehyd (MDA) a 8-hydroxydeoxyguanozín (8-OHdG). Metaanalýza randomizovaných kontrolovaných štúdií zistila, že suplementácia zinku (zvyčajne 20-30 mg/deň počas 4-12 týždňov) významne znižuje hladinu glukózy nalačno, HbA1c a lipidových peroxidačných markerov pri zvyšovaní aktivity SOD.

Selén

Selén je základnou zložkou glutatiónu peroxidázy (GPx), skupiny enzýmov, ktoré znižujú peroxid vodíka a lipidov peroxidy na vodu a neškodné alkoholy. Tým, že selén-závislý GPx chráni bunkové membrány pred oxidáciou. Selén tiež ovplyvňuje metabolizmus hormónov štítnej žľazy, ktorý ovplyvňuje metabolickú rýchlosť a energetickú rovnováhu. Populačné štúdie preukázali zmiešané výsledky týkajúce sa stavu selénu a rizika cukrovky. Niektoré pozorovacie údaje naznačujú, že nízke aj veľmi vysoké hladiny selénu môžu byť spojené so zvýšeným rizikom, čo naznačuje vzťah v tvare U. Napríklad, prieskum výživy (NHANES) zistil, že vyšší sérum bolo spojené s vyššou prevalenciou cukrovky, zatiaľ čo nedostatok selénu v oblastiach s nízkym obsahom selénu koreluje s narušenou aktivitou GPx a zvýšeným oxidačným poškodením. Selénová toxicita (selenóza) môže vzniknúť s príjmom nad 400 μg/deň, čo spôsobuje stratu vlasov, slezinovú škvrnu a gastrointestinálny strach. Preto, doplnenie potrava je zriedkavá. Brazí orechy sú výnimočne bohatý zdroj caw.

meď

Meď je ďalším kľúčovým kofaktorom pre CuZn-SOD, pracuje spolu so zinkom. Je zapojený do reakcie prenosu elektrónov a podieľa sa na metabolizme železa, syntéze kolagénu a neurotransmiteru. Nedostatok medi je zriedkavé, ale môže viesť k poškodeniu antioxidant obrany, neutropénia, anémia, a zvýšená citlivosť na infekcie. Niektoré výskumy naznačujú, že medená dyshomeostáza

mangán

Mangán je kofaktor pre oxidáciu mangánu superoxid dismutáza (Mn-SOD), ktorý sa nachádza predovšetkým v mitochondriách. Mitochondriálna SOD je kľúčová pre detoxikáciu superoxid radikály produkované počas oxidácie fosforylácie

Iné minerály s podpornými úlohami

Hoci zinok, selén, meď a mangán sú primárnymi minerálnymi kofaktormi pre antioxidačné enzýmy, iné minerály hrajú aj podpornú úlohu. [Magnézium sa podieľa na viac ako 300 enzymatických reakciách vrátane tých, ktoré regulujú glukózový metabolizmus a chránia pred oxidačným stresom. Nedostatok horčíka je častý u ľudí s cukrovkou, čiastočne kvôli zvýšenej exkrécii moču z hyperglykémie. Nízky stav horčíka je spojený so zvýšeným zápalom, vyššími oxidačnými stresovými markérmi a vyššou inzulínovou rezistenciou. Doplnením horčíka (250 - 400 mg/deň) sa v niektorých štúdiách prejavilo mierne zlepšenie glukózy nalačno a antioxidantovej kapacity. [Chromium[) zvyšuje pôsobenie inzulínu zvýšením aktivity väzbou na inzulínové receptory a kinázy. Niektoré štúdie naznačujú, že pikolinát chrómu môže zlepšiť kontrolu glykémie a znížiť oxidačný stres, ale výsledky sú nekonzistentujúceho.

Hodnotenie a optimalizácia stavu minerálov u diabetických pacientov

Vzhľadom na súhru medzi minerálmi a oxidačným stresom, hodnotenie stavu minerálov môže poskytnúť cenné pohľady v diabetickej starostlivosti. Avšak rutinné merania minerálov v sére nie sú vždy spoľahlivými ukazovateľmi tkanivových zásob. Napríklad, sérový zinok môže byť ovplyvnený akútnym stresom, zápalom a diurálnou variáciou. Presnejšie hodnotenia, ako sú vnútrobunkové hladiny zinku alebo metalotioneín expresia sú obmedzené na výskumné nastavenia. Podobne, sérum selén odráža nedávny príjem, ale nie dlhodobý stav, zatiaľ čo testy aktivity GPx sú funkčnejšie markery. V klinickej praxi, dôkladné dietetické deje, spolu s cieleným laboratórnym testovaním u vysoko rizikových pacientov (napr. tých, ktorí majú malabsorpciu, chronické ochorenie obličiek, alebo na viacerých liekoch), môžu pomôcť pri riadení zásahov.

Odporúčania pre stravovanie minerálmi-Rich

Prvý prístup k potrave sa vo všeobecnosti uprednostňuje pred suplementáciou, pretože celé potraviny poskytujú komplexný matrix živín, ktoré pracujú synergicky. Nasledujúce praktické návrhy môžu pomôcť diabetickým pacientom zvýšiť príjem kľúčových antioxidačných minerálov pri zachovaní glykemickej kontroly:

  • Zinok:Pripojte chudé červené mäso (včely, jahňacie mäso) raz alebo dvakrát týždenne alebo vyberte hydinu a ryby. Pre rastlinné možnosti pridajte cícer a kešu k šalátom alebo miešaným hranolčekom.
  • [Selén:] Jedzte brazílske orechy
  • [Kopica: Vychutnajte si tmavú čokoládu (85% kakao) v striedmosti (malý štvorec), huby shiitake alebo pražené tekvicové semená. Pečeň je živina - jemná, ale používajte striedmo kvôli vysokému obsahu vitamínu A.
  • Mangán:] Pridať ananásové kúsky, pekany a špenát do jedla. Misa ovsenej múky s polievkovou lyžicou mletého ľanového semena a niekoľko nasekaných pekaniek poskytuje mangán spolu s vláknom.
  • Horčík: Jedzte listovú zelenú (spinach, švajčiarsky sad), mandle, avokáda a celé zrná. Pomočujúce sa bôby a zrná môžu znížiť obsah fytátu, čím sa zlepší absorpcia horčíka.

Vzhľadom k tomu, niektoré minerály súťažiť o absorpciu (napr, zinku a medi, vápnika a horčíka), rozmanitosť v jedlach je dôležitejšia ako vysoké dávky každej jednotlivej živiny. Pacienti s cukrovkou by mali byť tiež vedomí príjmu sacharidov a vybrať nízkoglycemické zdroje zŕn a strukovín, aby sa zabránilo krvného cukru hroty.

Doplnenie: Riziká a prínosy

Doplnenie môže byť brané do úvahy, keď diétny príjem je nedostatočný, keď sú potvrdené konkrétne nedostatky prostredníctvom objektívneho testovania, alebo u pacientov s podmienkami, ktoré zhoršujú minerálnu absorpciu (napr, žalúdočný bypass chirurgia, zápalové ochorenie čriev). Avšak, bez rozdielu použitie minerálnych doplnkov prináša významné riziká. Vysoké dávky zinku (> 40 mg/ deň) môže vyvolať nedostatok medi a narušiť imunitnú funkciu. Nadmerné selén (> 400 μg/ deň) zvyšuje riziko selenosy. Preťaženie chovania chrupavkou, najmä z doplnkov chrupaviek chromozómového neurologického stavu. Suplementácia medi je zriedka potrebná a môže spôsobiť gastrointestinálne rozrušenie a oxidačné poškodenie, ak sa užíva v nadmernom množstve. Navyše, niektoré doplnky môžu interagovať s liekmi proti cukrovke. Napríklad, zinku môže znížiť absorpciu tetracyklínu a ciprofloxacín antibiotík, zatiaľ čo vysoké dávky horčíka môžu posilovať účinky sulfonylmočoviny, spôsobuje hypoglycemia.

Pre väčšinu jednotlivcov s cukrovkou, spĺňanie potrieb minerálov prostredníctvom stravy je bezpečné a účinné. Ak je suplementácia je potrebné urobiť pod vedením zdravotníckeho pracovníka, ktorý môže posúdiť individuálne požiadavky, skontrolovať liekovej nutrientu interakcie, a sledovať nežiaduce účinky. Multiminerálne formuly s vyváženými pomermi (napr, zinku na meď okolo 10:1) sú všeobecne vhodnejšie ako jednoživinové doplnky, aby sa zabránilo antagonizmu. U pacientov s diabetickou nefropatiou, Minerálny metabolizmus stáva zložitejšie: poškodenie obličiek môže viesť k hyperkaliémii (uvo3⁄4nenie draslík šetriacich diuretík), hyperfosfátmi, a zmeny metabolizmu vitamínu D, ktoré zase ovplyvňujú rovnováhu vápnika a horčíka. Úzka spolupráca s registrovaným diétnym a nefrológ je v týchto prípadoch nevyhnutná.

Budúce výskumné smery

Výskum stavu minerálov a oxidačný stres v diabete sa naďalej vyvíja. Oblasti aktívneho výskumu zahŕňajú úlohu genetické polymorfizmy v antioxidantových enzýmov (napr, SOD2 Val16Ala, GPx1 Pro1976Leu), ktoré môžu modulovať požiadavky na minerály. Osobné suplementácia založená na genotype by mohla maximalizovať antioxidačnú ochranu pri minimalizácii toxicity. Okrem toho, pojem "oxidačné stresové kinetiky"

Prebiotiká ako inulín a fruktooligosacharidy môžu zvýšiť absorpciu horčíka, vápnika a zinku znížením kolonického pH a zvyšujúce sa expresie transportéra. Probiotické kmene, ktoré produkujú mastné kyseliny s krátkym reťazcom môžu tiež zlepšiť metabolizmus minerálov. Budúce štúdie môžu skúmať, či môže dietetická modulácia mikrobiómu zvýšiť antioxidačný stav minerálu u diabetických pacientov. Nakoniec, rozsiahle randomizované kontrolované skúšky s dlhodobým sledovaním sú potrebné na určenie toho, či sa antioxidačné stratégie založené na mineráloch premietnu do zmysluplného zníženia mikrovaskulárneho (nefropatia, neuropatia, retinopatia) a makrovaskulárnych (ochorenie koronárnych tepien, cievna mozgová príhoda, ochorenie periférnych tepien).

Ďalšie čítanie pozri v [[Úrad pre diétne doplnky []], fakty fólie o zinku, selene, medi a mangáne; [Americká asociácia pre cukrovku [, Normy zdravotnej starostlivosti o cukrovku (časť o nutričnej liečbe); a systematická kontrola zinku a cukrovky v [Americkom vestníku pre klinickú výživu [ [[[, Jayawardena a kol., 2012.

Záver

Minerály nie sú len živiny; sú základnými faktormi v boji proti oxidačnému stresu, kľúčovým prispievateľom k diabetickej patológii. Primeraný príjem zinku, selénu, medi a mangánu zvyšuje aktivitu antioxidačných enzýmov, ako je superoxid dismutáza a glutatión peroxidáza, pomáha neutralizovať voľné radikály a chráni zraniteľné tkanivá. Pre pacientov s cukrovkou, pričom tieto minerály uprednostňujú vyváženou stravou bohatou na celé potraviny, najmä na chudé proteíny, orechy, semená, celé zrná a farebná zelenina, je praktická a bezpečná stratégia na podporu metabolického zdravia a zníženie rizika komplikácií. Pridanie, hoci niekedy prospešné pre špecifické nedostatky, sa musí pristupovať s opatrnosťou vzhľadom na riziko toxicity a nerovnováhy živín. Personalizované hodnotenie stavu minerálov, ktoré sa riadi revíziou výživy a laboratórnym testovaním, spolu so spoluprácou so zdravotníckymi pracovníkmi, môže optimalizovať antioxidantnú obranu. Pokračovanie výskumu bude ďalej osvetľovať úlohu minerálov v liečbe cukrovky, potenciálne vedúce k cieleným liečebným formám, ktoré zmierňujú oxidačné a zlepšujú dlhodobé výsledky.