导言

糖尿病的含量已经在全球达到流行程度,国际糖尿病联合会估计,2021年有超过5.37亿成年人患有糖尿病,预计到2045年,这一数字将上升到7.83亿。 尽管糖尿病的公众讨论大多集中在宏观营养素管理上 — — 碳水化合物计数、脂肪质量和蛋白质摄入 — — 越来越多的证据突出表明了追踪矿物和电解质在疾病发作和演变中所起的关键作用。 镁、锌、铬、铁和铜等矿物不仅仅是人类饮食的被动成分;它们也是数百种调节胰岛素分泌、糖吸收和抗氧化剂防御机制的酶反应的积极共因子。

矿物质毒性和矿物质缺乏都可能破坏这些精细调节的过程,通常在出现重大代谢损害之前无法发现。 了解这些基本营养物质的不平衡如何会加剧胰岛素抗药性,损害胰腺β细胞功能并加速糖尿病并发症,为临床医生和病人提供了改善结果的有力杠杆。 本条提供了对特定矿物质失衡如何影响糖尿病发展的全面、循证检查,并为实现最佳矿物质状态提供了实用指导。

矿物在糖尿病中的作用

矿物是身体为了维持正常生理功能而需要的少量无机元素。 在糖尿病方面,几种矿物特别重要,因为它们直接影响胰岛素活性、葡萄糖代谢和胰腺细胞的完整性。下面是关键矿物及其机制:

  • 镁: 充当300多酶的共生物,包括参与葡萄糖氧化和胰岛素信号的酶. 镁还有助于调节细胞内的钙通道,这对胰岛素刺激的葡萄糖迁移至关重要.
  • ⁇ 克: 被集中在胰腺β细胞中,在分泌粒体内胰岛素结晶中起结构作用. 锌还具有抗氧化性能,能保护β细胞免受氧化应激.
  • 铬:能增强胰岛素与受体结合的能力并便利将葡萄糖吸收到细胞中. 铬缺乏已与受糖受体受损有关.
  • 钙和维生素D:钙是胰岛素活体外消化所必须的,而维生素D则能调节胰腺β细胞功能并减少系统性炎症.
  • 铁:[] 虽然对氧气运输和细胞能生产至关重要,但多余的铁能催化自由基的形成,破坏β细胞并提倡胰岛素抗药性.
  • Copper:通过超氧化物脱羧酶参与抗氧化剂防御,但过量的铜会助长氧化损害并可能使糖尿病肾上腺病恶化.

当这些矿物处于最佳范围时,它们协同工作,以保持甘油稳定性,但偏差——缺乏或毒性——会破坏这种平衡,并加速从先糖尿病向直肠糖尿病及其并发症的发展。

矿物缺陷和糖尿病的递增

缺矿在糖尿病人群中十分常见。 饮食选择差、自体神经病引起的胃肠道干扰以及骨质二聚体导致的尿道损失增加,都导致了矿物质储存的耗竭。 每一种缺矿都对葡萄糖控制和长期健康产生不同的后果。

缺乏镁

缺镁是2型糖尿病中记录最清楚的矿物质扰动之一。 研究表明,2型糖尿病患者中高达38%的人血清缺镁水平低,而一般人群中这一比例约为2-15%。 缺镁会降低胰岛素中性糖素的活性,从而降低胰岛素中性糖素的活性,这也是胰岛素信号级联中的关键酶。 这也是细胞内钙的增生,这会导致血管平滑肌肉收缩并增加血压。

在美国临床营养杂志上发表的对预期群体研究的元分析发现,饮食镁摄入量与2型糖尿病的形成风险的大幅降低有关 — — 每100毫克/天增加15-20%的风险。 在已经诊断出糖尿病的患者中,镁补充剂被证明可以改善糖、HbA1c和胰岛素的耐受性。 镁含量丰富的食物包括深叶绿地、坚果、种子、全粒和豆类。 但是,高血压饮食或质子泵抑制剂等同时配有的药物可以阻碍其吸收。

注: 关于镁和代谢健康的进一步解读,见NIH饮食办公室关于镁的概况介绍.

缺锌

锌是胰岛素合成、储存和分泌的必要条件。胰腺β细胞体内含锌浓度最高,而锌运输器-8(ZnT8)是1型糖尿病中的一种主要的自抗原。 在2型糖尿病中,低血清锌含量与胰岛素分泌减少和氧化性应激性增强有关。 缺锌还使超氧化物分解酶这一初级抗氧化剂酶的活动受到影响,使β细胞易受损害。

观察研究发现糖尿病患者的锌含量明显低于非糖尿病控制。 补充试验显示,其好处不大:2013年一项元分析报告,锌补充使禁食葡萄糖减少约12毫克/德克,而HbA1c减少0.4分,特别是在基线缺乏者中。 锌含量丰富的食物包括牡蛎、红肉、家禽、豆类和坚果。 但是,需要谨慎,因为过量的锌摄入量(>40毫克/日)会导致铜缺乏,这本身就会产生代谢后果。

铬缺乏症

铬是一种微量矿物,通过与铬化蛋白结合来增强胰岛素作用,从而方便胰岛素受体信号。 虽然在普通人群中铬显性缺乏是罕见的,但人们观察到,长期总的亲营养或饮食摄入量差的患者体内有铬缺乏症。 一些研究表明,铬皮醇化补剂可能会改善2类糖尿病患者的糖糖分控制,尽管结果有好坏。 2014年的一项考克兰审查得出结论,与大多数精心设计的试验中安慰剂相比,铬补充剂不会产生HbA1c或快克糖的重大变化。

以不一致的证据来看,目前的共识是铬补充只能使那些经证明有缺陷的人受益。 良好的食物来源包括西兰花、大麦、燕麦、绿豆和整粒谷物。 在临床实践中,铬状态测试并不常见,因此,饮食优化是最安全的。

钙和维生素D

钙和维生素D紧密地合作. 维生素D通过与受体结合于β细胞来促进钙吸收并调制胰岛素分泌. 流行病学研究表明维生素D含量低与2型糖尿病的危险性较高. 2017年的组群分析发现,维生素D含量最高的人与最低类别的人相比,糖尿病的发育风险较低. 已确立的糖尿病中,维生素D充足度与胰岛素敏感性更强和HbA1c含量更低有关.

饮食来源的钙应优先;没有维生素D的补活效果较低. 乳制品,强化的植物乳汁,沙丁鱼,和叶绿是极好的来源. 阳光照射仍然是维持维生素D水平的最有效方法,但在北纬地区或受阳光照射有限的地区可能需要补充.

矿物毒性和糖尿病

虽然糖尿病中缺陷比较多,但某些矿物质的过度积累同样有害,毒性通常来自遗传紊乱(如血色素疏松)、慢性多补或环境接触,结果往往会增加氧化应激、发炎和直接细胞损伤,使胰岛素抗药性恶化并加速糖尿病并发症。

铁过载

铁超载是糖尿病的既定风险因素。 脑外肝细胞硬化,引起过量的铁吸收,导致胰腺和肝脏中铁沉积。这种损伤损害β细胞功能并增强胰岛素抗药性。研究表明,高达50%的肝细胞硬化患者会发展出糖尿病。 即使在普通人群中,高水平的外衣水平——铁库的标志 — 与2型糖尿病发病率较高有关。 机械化的铁催化了芬通反应,产生反应性氧物种,破坏线粒体DNA并干扰胰岛素信号。

相反,通过发泡或饮食限制来减少铁储存可以改善对甘油的控制。糖尿病患者应该避免服用铁补充剂,除非有真实的缺陷。避免红肉过多和在铸铁器皿中做饭,可能有助于将铁含量保持在健康范围内。对于铁和糖尿病风险的更多信息,请参考在 Diabetes Care中发表的一份研究报告。

铜过剩

铜是一双刃剑,作为抗氧化酶超氧化物脱羧酶的成分,对于细胞防御是必要的,但是,超过自由的铜离子可以产生羟基,损害脂质,蛋白质和DNA. 与健康控制相比,糖尿病患者的血清出血铜含量已经报告出,较高的铜与糖尿病肾上腺病和还原性病的递增有关. 铜的积累也可能通过增加β细胞内的氧化应激而损害胰岛素分泌.

铜过量的原因可能包括环境接触(铜管,工业污染),长期使用含铜的宫内装置,或威尔逊病等罕见遗传病. 大多数人不需要铜补充,因为典型的西方饮食提供了足够的量. 糖尿病患者应谨慎使用多维他命含有铜的药物,除非确认有缺陷.

其他有毒矿物:镉、铅和砷

重金属,如镉、铅和砷的环境接触与糖尿病风险的增加有关,这些金属可以通过氧化应激、炎症和干扰锌结合蛋白等机制在体内积累并干扰胰岛素信号,例如,通过受污染的地下水在某些地区常见的砷接触与2型糖尿病的发病率较高有关,烟雾和某些肥料中发现的镉可能会损害二聚体和骨骼肌肉对糖的摄取。

尽管避免这些有毒物质需要人群层面的干预,但个别措施包括检测井水、尽可能选择有机产品和避免吸烟。 由于潜在的副作用,不建议普通人群接受乳胶疗法。

实现最佳矿物平衡

鉴于矿物质失衡对糖尿病发展产生的深远影响,实现并保持最佳矿物质状态应该是糖尿病管理的基石。 这需要多管齐下的方法,强调饮食质量、必要时进行深思熟虑的补足以及定期监测。

饮食战略

维持平衡的矿物水平的最佳方法是营养密集饮食。 地中海式的饮食模式,富含蔬菜、水果、豆类、全粒、坚果、种子和精选蛋白质,自然提供了丰富的镁、锌、钙和铬,同时限制了过剩的铁和铜的来源。 比如,一杯煮好的菠菜提供了约157毫克的镁,而南瓜种子提供了150多毫克的镁和大量锌。 牡蛎是锌最丰富的食物来源之一,提供了高达500 % 的单份服务日产值。

患者也应该意识到损害矿物吸收的因素. 整个谷物和豆类中的活化能将锌和铁绑住,因此浸泡或发酵这些食物可以提高生物利用率. 维生素C能增强铁吸收,这对缺乏但容易超载的人有帮助. 咖啡和茶可以抑制非热铁吸收,这可能是有血色素病的个人的考虑.

补充考虑

补充剂在确诊有缺陷的情况下可能有益,但必须谨慎对待. 许多矿物补充剂相互间和药物相互作用,例如锌和铜竞争吸收,因此高剂量锌可能诱发铜缺乏. 钙补充剂会干扰铁吸收,可能不适宜所有人,一般建议先从食物中取出矿物,并只在血液检测表明有特定缺陷时才使用单矿补充剂.

补充时,选择吸收良好的形式:镁甘化或柠檬酸而不是氧化镁;锌甘化或葡萄糖;和铬甘化(尽管功效仍然有待辩论). 维生素D应该取出脂肪来源来进行优化吸收. 开始补充药前,必须先咨询保健提供者,特别是肾病患者,因为一些矿物(如钾,镁等)如果肾功能受损,可能会有危险的积累.

对于糖尿病中矿物质补充的综合概述,美国糖尿病协会关于营养疗法的立场声明提供了循证指南.

监测和测试

常规血液测试有助于在引起重大代谢损害之前识别出矿物质失衡。至少每年在糖尿病患者,特别是甘油控制不良或现有并发症患者中测量血浆、锌、铜、氟丁和钙。 然而,血清水平并不总是反映全身储存总量;例如,细胞内镁即使与正常血清值相比也可能很低。 在这种情况下,24小时的泌尿镁排出试验可以提供额外的洞察力。

治疗疾病需要的患者应该受到矿物质干扰的诊断。 与一位注册的糖尿病专家合作,可以帮助根据个人需求调整饮食建议。

结论

矿物质并不是糖尿病的被动旁观者;而是该疾病轨迹的主动决定因素。 缺乏和毒性都能够为胰岛素抗药性、β细胞衰竭以及神经病、肾上腺病和心血管病等并发症的发展创造宽容的环境。 这里审查的证据强调,镁、锌和铬的缺乏以及铁和铜的超载不仅仅是实验室的奇观,而且是临床上可以加速糖尿病发展的重要因素。

最佳矿物质平衡可以通过营养丰富的饮食、基于客观测试的明智补充和避免环境毒素相结合来实现。 对于医疗专业人员来说,将矿物质状况评估纳入常规糖尿病管理提供了改善患者结果的实用而有力的方法。 随着研究不断完善我们对这些关系的了解,信息是明确的:关注矿物质可能是糖尿病防治中最被忽视但影响最大的干预之一。