Rola kwasów tłuszczowych w prewencji i terapii cukrzycy typu 2
Cukrzyca typu 2 jest chorobą metaboliczną, w której charakterystyczną cechą jest zmniejszenie produkcji insuliny i w efekcie rozwój insulinooporności w mięśniach szkieletowych, wątrobie i komórkach tkanki tłuszczowej. Efektem insulinooporności w tkance mięśniowej są między innymi: hiperglikemia poposiłkowa, upośledzona tolerancja glukozy, a także podwyższona ilość kwasów tłuszczowych w komórkach tkanki tłuszczowej (Berger and Dannenberg, 2013)
Obecna epidemia cukrzycy typu 2 powiązana jest ze współczesnym stylem życia, który pozytywnie koreluje ze zwiększoną ilością ludzi z nadwagą i otyłością. Nie ma żadnych wątpliwości, że modyfikacja diety jest istotnym czynnikiem prewencyjnym (lub chociaż efektywnie opóźniającym) w rozwoju cukrzycy typu 2. Chociaż prewencja i zarządzanie chorobą mają inne cele, to powinny skupiać się na tych samych głównych aspektach – poprawie insulinooporności, a także na kontroli glikemii i wskaźników lipidowych (Barker and Payne, 2010). Poprawa tych wskaźników może być osiągnięta poprzez odpowiednią interwencje żywieniową.
Obecnie trwają badania dotyczące kwasów tłuszczowych i efektu jaki wywołują na insulinooporność i kontrolę glikemii wśród pacjentów chorych na cukrzycę. Ten artykuł porównuje różne rodzaje kwasów tłuszczowych i ich rolę w prewencji jak i zarządzaniu cukrzycą typu 2.
Związek pomiędzy dodatnim bilansem energetycznym, nadmierną ilością dostarczanej energii wraz z pożywieniem a rozwojem insulinoopornosći i otyłości został dokładnie opisany w literaturze specjalistycznej. Dwa ostatnie czynniki odgrywają istotną rolę w patofizjologii cukrzycy typu 2 (Uauy and Diaz, 2005). W ostatnim czasie badacze odkryli rolę tłuszczów jako składników żywieniowych, które wpływają na regulację apetytu i matabolizm. W związku z tym mogą być pośrednio zaangażowane w rozwój insuliooporności i otyłości. Szczególnie specyficzne kwasy tłuszczowe i ich potencjalna rola w zwiększeniu wrażliwości na insulinę jest przedmiotem zainteresowania badaczy. Dotyczy to następujących kwasów tłuszczowych: nienasyconych, nasyconych, tłuszczów trans (należących do grupy nienasyconych kwasów tłuszczowych). Jednak w tym artykule zostaną opisane dwa pierwsze rodzaje kwasów tłuszczowych (z wyłączeniem kwasów tłuszczowych typu trans) i ich potencjalna rola w zapobieganiu i zarządzaniu cukrzycą typu 2.
Wolne kwasy tłuszczowe są to kwasy, które nie są zestryfikowane. Można je podzielić na trzy główne grupy w zależności od ilości i typu wiązań – nasycone kwasy tłuszczowe, które nie mają podwójnych wiązań, jednonienasycone kwasy tłuszczowe, które mają jedno podwójne wiązanie i wielonienasycone kwasy tłuszczowe, które mają minimum dwa podwójne wiązania w cząsteczce. Można wyróżnić dwie grupy wielonienasyconych kwasów tłuszczowych: n-3 i n- 6 (Lichtenstein, 2005)
Wolne kwasy tłuszczowe stanowią paliwo dla ciała człowieka. Spełniają także inne ważne role, jak budowa błon komórkowych, modulowanie funkcji błon białek czy inne właściwości strukturalne. Jednak, gdy w organizmie znajduje się zbyt dużo wolnych kwasów tłuszczowych, możliwość komórek do ich magazynowania w formie triglicerydów lub do użycia ich jako źródła energii jest zaburzona. W rezultacie dochodzi do lipotoksyczności, która prowadzi do aktywacji procesów zapalnych i stresu oksydacyjnego. W tych procesach główną rolę odgrywają nasycone kwasy tłuszczowe, które mogą przyczynić się do rozwoju insulinooporności, ale z drugiej strony mogą spowodować niedobory insuliny (Legrand-Poels and Esser, 2014).
Zaburzenie metabolizmu kwasów tłuszczowych w wątrobie, jelitach, trzustce, mięśniach szkieletowych i tkance tłuszczowej ma wpływ na insulinooporność i tolerancje glukozy, a w efekcie rozwój cukrzycy typu 2. W tkance tłuszczowej, zalecane jest utrzymania balansu pomiędzy lipolizą i funkcją mitochondriów aby utrzymać odpowiednią zdolność komórek do magazynowania tłuszczów. Zwiększenie tej zdolności hamuje proces nadmiernego krążenia tłuszczów we krwi i zwiększa wrażliwość komórek na insulinę i tolerancję glukozy (Sobotka et al. 2013).Zmiany w diecie mogą zatrzymać lub odwrócić te zaburzenia poprzez wpływ kwasów tłuszczowych na szlaki metaboliczne w wyżej wymienionych organach. Może to zostać osiągnięte poprzez dietę opartą na specyficznych kwasach tłuszczowych i w efekcie doprowadzić do poprawy glikemii i wrażliwości na insulinę (Hark, et al. 2014).
Jednym z możliwych rozwiązań przyczyniających się do zmniejszenia insulinooporności jest ingerencja we florę bakteryjną jelit. Zmiana diety poprzez wprowadzenie do niej konkretnych kwasów tłuszczowych może przyczynić się do zmiany kompozycji flory bakteryjnej i w efekcie do poprawy statusu metabolicznego. Mechanizm, w jakim kwasy tłuszczowe wpływają na mikrobiotę jelit polega na zmianie płynności błony komórkowej mikrobioty i w efekcie zwiększenia przepuszczalności błon komórkowych poszczególnych bakterii (Chen, et al. 2011). W badaniu przeprowadzonym przez Alcocka i kolegów (2012), wykazano, że nienasycone kwasy tłuszczowe miały większy wpływ na florę bakteryjną jelit niż nasycone kwasy tłuszczowe. Co więcej, udowodniono, że krótkołańcuchowe (4-12 atomów węgla w cząsteczce) nasycone kwasy tłuszczowe wykazywały większy efekt niż długołańcuchowe kwasy tłuszczowe (>12 atomów węgla). Z kolei jednonienasycone kwasy tłuszczowe wykazywały mniejszy efekt antybakteryjny niż wielonienasycone kwasy tłuszczowe o tej samej ilości atomów węgla w cząsteczce. Natomiast wielonienasycone kwasy tłuszczowe n-3 były bardziej efektywne w porównaniu do wielonienasyconych kwasów tłuszczowych n-6, jednak te dane nie były spójne (Alcock et al. 2012).
Wpływ jakości tłuszczu dostarczanego z żywności na zwiększenie wrażliwości komórek na insulinę został zauważony również w mięśniach szkieletowych. Warty uwagi jest fakt, że akumulacja tłuszczu w tej tkance jest ważnym wskaźnikiem insulinooporności (Goossens, 2008). Jednakże, mechanizmy jakie odpowiedzialne są za indukowanie insulinooporności w mięśniach szkieletowych nie zostały jeszcze zbadane.
Nasycone kwasy tłuszczowe
Zalecenia żywieniowe w cukrzycy od wielu lat kładą nacisk na istotność diety o niskiej zawartości nasyconych kwasów tłuszczowcyh (ADA, 2008). Jednakże, związek pomiędzy spożyciem nasyconych kwasów tłuszczowych (NKT), a rozwojem cukrzycy typu 2 jest przedmiotem spekulacji. Kilka raportów dostarczyło informacji na temat wpływu NKT dostarczonych z pożywieniem na ryzyko wystąpienia cukrzycy typu 2. Jednakże, nie wyciągnięto definitywnych wniosków. Food Agriculture Organisation stwierdziło, że być może istnieje związek pomiędzy spożyciem NKT a zwiększonym ryzykiem cukrzycy typu 2. Z drugiej jednak strony, French Agency for Food zauważyło, że związek ten występuje tylko przy spożyciu zwiększonych ilości NKT (>20% dostarczonej energii) (ANSES, 2011). Trzy badania prospektywne wykazały pozytywny związek pomiędzy spożyciem NKT i stężeniem glukozy we krwi. U pacjentów zbadano stężenie glukozy na czczo, wykonano test na tolerancję glukozy (Feskens and Crombout 1990), (Feskens et al. 1995) oraz wykorzystano dane dotyczące stężenia insuliny w osoczu wśród zdrowej populacji (Mayer et al. 1993). W innym badaniu, zauważono, że nie ma związku pomiędzy spożyciem NKT, a zwiększonym ryzykiem rozwoju cukrzycy wśród mężczyzn (Van Dam et al. 2008), podczas gdy inne badanie przeprowadzone w grupie starszych kobiet także nie znalazło takiego związku (Meyer et al. 2001). Jedno badanie eksperymentalne przeprowadzone in vitro wykazało, że kwasy nasycone, a w szczególności kwas palmowy (o 16 atomach węgla), indukował insulinooporność (Boden 1997).
Dwa badania skrzyżowane sprawdziły krótkotrwały efekt posiłków o dużej ilości jednonienasyconych kwasów tłuszczowych (JKT) lub nasyconych kwasów tłuszczowych na stężenie glukozy we krwi i odpowiedź insuliny. W badaniu przeprowadzonym przez Lopeza i zespół (2011) pacjenci zdiagnozowani z typem II lub IV hiperproteinemii mieli wyższy skok poposiłkowy po daniu wysokotłuszczowym i zawierającym zwiększoną ilość NKT (tłuszcz – 74% całkowitej energii, NKT- 47% całkowitej energii) niż po posiłku wysokotłuszczowym ze zwiększoną ilością JKT (tłuszcz- 74% całkowitej energii, NKT-11% całkowitej energii). Jednak, (Masson and Mensink, 2011) nie zauważyli istotnej zmiany w poposiłkowym stężeniu glukozy i insuliny u zdrowych ludzi, niezależnie od tego, który wariant zastosowano.
Niespójne wnioski zostały także wyciągnięte w trzech większych badaniach (Women’s Health Initiative trial, RISCK, LIPGENE).
W badaniu Women’s Health Initiative wzięło udział 19 541 kobiet, które miały przez 8 lat stosować dietę, w której zredukowano całkowitą ilość tłuszczów oraz nasyconych kwasów tłuszczowych (28,6% całkowitej spożytej energii pochodziło z tłuszczu ogółem, w tym 9,5% z NKT). Pozostała ilość tłuszczów została zastąpiona węglowodanami. W rezultacie zauważono, że ten sposób żywienia nie przełożył się istotnie na różnice we wskaźniku HOMA-IR, insuliny i glukozy na czczo czy też wystąpieniu cukrzycy typu 2 w porównaniu do grupy kontrolnej (reprezentowanej przez 29 294 kobiet), których dieta składała się z 36,9% tłuszczu ogółem, w tym 12,4% pochodziło z NKT (Tinker et al. 2008).
W badaniu KANWU, w którym zmierzono wrażliwość na insulinę u 162 osób z prawidłową masą ciała, zmniejszenie wrażliwości na insulinę o 10% zostało zanotowane w grupie, która stosowała przez 3 miesiące dietę o podwyższonej ilości NKT (>17% całkowitej energii). Jednakże nie zauważono tej zmiany w grupie osób, które spożywały dietę o podwyższonej ilości jednonienasyconych kwasów tłuszczowych (>21% całkowitej energii). Co więcej, ten korzystny efekt został zauważony tylko u osób, które dostarczyły w ciągu dnia mniej niż 37% całkowitej energii z tłuszczu ogółem. U wszystkich, którzy przekroczyli to spożycie zauważono zmniejszoną wrażliwość na insulinę niezależnie od rodzaju spożytego tłuszczu (Vessby et al. 2001).
Inne rezultaty zostały osiągnięte w kohortowym badaniu LIPGENE, w którym wzięło udział 417 osób z prawidłową masą ciała, ale z zespołem metabolicznym. Stwierdzono, że nie ma istotnej różnicy w stężeniu insuliny i glukozy, we wrażliwości na insulinę czy we wskaźniku HOMA-IR, po zastosowaniu diety o podwyższonej ilości NKT (>17% całkowitej energii) przez ponad 3 miesiące, w porównaniu do diety bogatej w JKT (>18% całkowitej energii), (Tierney et al. 2011).
Powyższe badania nie dostarczają wystarczających dowodów na to, że umiarkowane spożycie nasyconych kwasów tłuszczowych przyczynia się do zwiększenia insulinooporności czy ryzyka wystąpienia cukrzycy typu 2. Niemniej jednak wydaje się uzasadnione aby zdrowe osoby nie przekraczały dziennego spożycia NKT powyżej 10% energii ogółem (ADA, 2008), ponieważ może to wpłynąć na balans insulina-glukoza, co może w przyszłości przyczynić się do rozwoju cukrzycy typu 2. Z drugiej jednak strony, pacjenci z cukrzycą nie powinni przekraczać zalecanego przez American Diabetes Association zalecanego spożycia NKT powyżej 7% energii ogółem (ADA, 2008). Powinno się mieć także na uwadze fakt, że brak konsensusu dotyczącego spożycia NKT może wynikać z tego, że różne populacje brały udział w badaniach, od zdrowych osób z prawidłową masą ciała do osób ze stwierdzonym ryzykiem choroby niedokrwiennej serca czy zespołem metabolicznym. Należy dodać, że badania sugerują występowanie różnic we wrażliwości na kwasy nasycone u poszczególnych osób oraz że czynniki genetyczne związane z otyłością mogą być również zaangażowane w ten proces (Micha and Mozzafarian, 2010). Kilka badań skupiających się na ryzyku sercowo-naczyniowym wykazało, że NKT są powiązane z ryzykiem wystąpienia chorób metabolicznych w zróżnicowany sposób. Może to wynikać z różnej ilości atomów węgla w cząsteczce, co wskazuje na to, że nie wszystkie kwasy tłuszczowe powinny być traktowane w jednakowy sposób (Kris-Etherton and You, 1997), (Temme et al. 1996).
Nienasycone kwasy tłuszczowe
Zalecenia żywieniowe dla pacjentów z cukrzycą skupiają się na zastępowaniu węglowodanów tłuszczem ogółem (Gross et al. 2004). Obecne badanie prospektywne oceniło związek pomiędzy substytucją węglowodanów różnymi rodzajami kwasów tłuszczowych, a zmianą masy ciała i śmiertelnością wśród pacjentów z cukrzycą. Substytucja 10g węglowodanów nasyconymi kwasami tłuszczowymi doprowadziła do 22% zwiększenia ryzyka śmierci z powodu chorób sercowo-naczyniowych. Interesujące jest, że substytucja jednonienasyconymi kwasami tłuszczowymi obniżyła to ryzyko, jak również była związana z utratą masy ciała w ciągu 5 lat. Ostatecznie, substytucja wielonienasyconymi kwasami tłuszczowymi była zaskakująco związana z wyższym ryzykiem śmierci z powodu chorób sercowo-naczyniowych (Campans-Kuijpers et al. 2015). Inne badania nie wykazały związku pomiędzy spożyciem różnych kwasów tłuszczowych a zmianą masy ciała u pacjentów z cukrzycą (Garg, 1998). Te dane sugerują, że zalecenia dietetyczne powinny bardziej skupiać się na zastępowaniu węglowodanów konkretnymi rodzajami kwasów tłuszczowych (zwłaszcza JKT) raczej niż tłuszczem ogółem.
Rola nienasyconych kwasów tłuszczowych n-3 została zauważona w obniżaniu ryzyka sercowo-naczyniowego (Etherton, et al. 2002). Niektóre prace badawcze sprawdziły efekt jaki nienasycone kwasy tłuszczowe n-3 wywołują na występowanie insulinoopornosci i cukrzycy. Jednakże uzyskane dane nie są spójne. Dwa badania kohortowe zauważyły związek pomiędzy spożyciem kwasów n-3 a zwiększonym występowaniem cukrzycy niezależnej od insuliny (Djousse et al. 2011), (Kaushik et al. 2009). W innym badaniu nie zauważono jednak takiego związku (Brostow et al. 2001), (Laaksonen et al. 2002), (Villegas et al. 2011). Z drugiej jednak strony, w randomizowanych badaniach nie zanotowano żadnego wpływu ze spożycia morskich ryb (bogatych w n-3) na hemoglobinę glikowaną czy glukozę na czczo u pacjentów z cukrzycą typu 2 (Hartweg et al. 2008). Powyższe dane sugerują, że dalsze badania są konieczne, gdyż wciąż pozostaje niejasne czy wielonienasycone kwasy tłuszczowe n-3 mają klinicznie istotny wpływ na ryzyko wystąpienia cukrzycy lub insulinooporności.
Ostatnie badanie kohortowe zmierzyło wpływ stężenia kwasów tłuszczowych n-3 i n-6 na funckję nerek u osób z cukrzycą. Zauważono, że pacjenci z wysokim stężeniem całkowitych nienasyconych kwasów tłuszczowych, kwasów tłuszczowych n-3 oraz proporcji n-3/n6, mieli zmniejszone ryzyko wystąpienia niewydolności nerek po 4 latach kontynuowania badania. Jednakże tych samych rezultatów nie uzyskano w odniesieniu do nienasyconych kwasów tłuszczowych typu n-6. To badanie sugeruje, że stężenie nienasyconych kwasów tłuszczowych w osoczu może odgrywać rolę protekcyjną przeciw wystąpieniu niewydolności nerek u pacjentów z cukrzycą, jednak konieczne są dalsze badania aby potwierdzić uzyskany efekt, przed wprowadzeniem ewentualnej terapii kwasami tłuszczowymi u tych pacjentów (Chung et al. 2015).
Wnioski
Obecne badania pokazują, że nie ma konsensusu co do bezpiecznego spożycia nasyconych kwasów tłuszczowych, bez ryzyka wywołującego negatywne efekty związane z homeostazą insulina-glukoza, zmianą masy ciała czy śmiertelnością z powodu chorób sercowo-naczyniowych. W związku z tym, zalecane jest aby stosować się do zaleceń żywieniowych w celu zapobiegania i zarządzania cukrzycą i aby nie przekraczać zalecanego dziennego spożycia nasyconych kwasów tłuszczowych zarówno dla osób zdrowych, jak i osób z cukrzycą.
Wykazano, że nienasycone kwasy tłuszczowe mają korzystny efekt na wrażliwość na insulinę, zmniejszenie ryzyka sercowo-naczyniowego i funkcję nerek u pacjentów z cukrzycą (Chung et al. 2015). Mogą one wpływać na florę bakteryjną jelit i w efekcie zmniejszać insulinooporność (Alcock et al. 2012). Z drugiej jednak strony, zauważono, że jednonienasycone kwasy tłuszczowe obniżają ryzyko sercowo-naczyniowe u osób z cukrzycą (Campans-Kuijpers et al. 2015). Niemniej jednak, dostępne dane z badań nie są jednoznaczne, więc konkretne zalecenia dotyczące tej grupy kwasów tłuszczowych nie mogą być jeszcze sformułowane.
Podsumowując, dalsze badania są niezbędne, szczególnie dotyczące konkretnych kwasów tłuszczowych i ich wpływu na szlaki metaboliczne, aby potwierdzić wyżej opisane spostrzeżenia i ich istotność dla kontroli glikemii i zmniejszenia insulinooporności u pacjentów z cukrzycą. Być może w przyszłości konkretne zalecenia dietetyczne uwzględniające różne typy kwasów tłuszczowych przyczynią się do prewencji i podejścia terapeutycznego u osób z cukrzycą.
