Co jest przyczyną insulinooporności?
W badaniu sprzed niemal stu lat [1] dokonano przełomowego odkrycia. Uczestnikami byli młodzi zdrowi ludzie; naukowcy podzielili ich na dwie grupy. Połowa badanych była na diecie wysokotłuszczowej, druga połowa ‒ na diecie wysokowęglowodanowej. Po upływie zaledwie dwóch dni w grupie wysokotłuszczowej rozwinęła się nietolerancja glukozy [1]. W obu grupach przeprowadzono badanie przy użyciu wody z cukrem i, jak widzimy na poniższym wykresie [1], wśród uczestników na diecie wysokotłuszczowej stężenie cukru we krwi wzrosło dwa razy bardziej, niż u osób na diecie wysokowęglowodanowej [1]. A więc większa ilość tłuszczu w diecie przekłada się na wyższy poziom cukru we krwi. Na wyjaśnienie tej zależności naukowcy potrzebowali niemal 70 lat. Znalezienie odpowiedzi miało jednak kluczowe znaczenie dla naszego obecnego rozumienia mechanizmu rozwoju cukrzycy typu 2.
Ładowanie węglowodanami przed zawodami, pozwala sportowcom na zwiększenie zapasu energii w mięśniach. W przewodzie pokarmowym skrobia rozkładana jest na cukry proste. Glukoza krąży w krwiobiegu i przedostaje się do mięśni, gdzie jest magazynowana i wykorzystywana jako źródło energii.
Jednak cukier we krwi jest trochę jak wampir. Nie wejdzie do wnętrza naszych komórek bez zaproszenia. Zaproszeniem w tym przypadku jest insulina. Kiedy cukier dociera do komórki mięśniowej, czeka cierpliwie na zewnątrz, aż insulina wpuści go do środka. Insulina jest jakby kluczem, który otwiera drzwi komórki mięśniowej, aby cukier mógł przeniknąć do jej wnętrza. Insulina przyłącza się do receptora insulinowego, aktywuje enzym, który aktywuje dwa kolejne enzymy, które to z kolei aktywują transport glukozy do wnętrza komórki. Insulina jest zatem kluczem do drzwi naszych komórek mięśniowych.
Co by się stało w przypadku braku insuliny? Cóż, cukier gromadziłby się krwiobiegu, dobijając się do drzwi komórek mięśniowych, ale nie mógłby dostać się do środka. W efekcie poziom cukru we krwi nieustannie by wzrastał.
Na tym właśnie polega cukrzyca typu 1. Komórki trzustki odpowiedzialne za produkcję insuliny ulegają zniszczeniu; bez insuliny cukier nie może się przedostać z krwiobiegu do komórek mięśniowych, przez co wzrasta stężenie glukozy we krwi.
Nie jest to jednak jedyna możliwa przyczyna wysokiego poziomu cukru we krwi. Co by się stało, gdyby nasz organizm wytwarzał wystarczające ilości insuliny, ale nie byłaby ona w stanie spełniać swojej funkcji? Mamy klucz, ale nie możemy go użyć, bo zamek w drzwiach jest cały zaklejony. W takiej sytuacji mamy do czynienia z insulinoopornością. Nasze komórki mięśniowe stają się oporne na działanie insuliny. Co takiego zakleja zamek w drzwiach komórek mięśniowych i nie pozwala insulinie wpuścić do ich wnętrza cukru? Tłuszcz, a konkretnie tłuszcz w komórkach mięśni.
Tłuszcz obecny w krwiobiegu może gromadzić się w komórkach mięśniowych i prowadzić do powstania wolnych rodników oraz szkodliwych produktów rozkładu tłuszczu. Mogą one blokować ścieżki sygnałowe w komórce, przez co insulina, niezależnie od jej ilości, nie jest w stanie wpuścić glukozy do wnętrza komórek. W efekcie wzrasta poziom cukru we krwi.
Mechanizm rozwoju insulinooporności pod wpływem działania tłuszczu (a konkretnie tłuszczu nasyconego) odkryty został dopiero po wynalezieniu rezonansu magnetycznego [2]. Urządzenie pozwoliło naukowcom zaobserwować, co dzieje się we wnętrzu mięśni, w wyniku dożylnego podania tłuszczu [3]. Tym sposobem odkryto, że wysoki poziom tłuszczu we krwi „prowadzi do rozwoju insulinooporności, poprzez hamowanie transportu glukozy” [3] do wnętrza mięśni.
I to w ciągu zaledwie trzech godzin. Jeden tłusty posiłek, hamując transport glukozy do mięśni, może zapoczątkować proces rozwoju insulinooporności po upływie zaledwie 160 minut [4].
To samo dzieje się u nastolatków [5]. Dożylne podanie tłuszczu skutkuje gromadzeniem się tłuszczu w mięśniach i obniżeniem wrażliwości na insulinę [5]. Oznacza to, że zwiększone stężenie tłuszczu we krwi może w znaczącym stopniu przyczyniać się do rozwoju insulinooporności [5].
W badaniu z 1999 r. [6] naukowcy przeprowadzili odwrotny eksperyment. Obniżenie poziomu tłuszczu we krwi zaskutkowało zmniejszeniem insulinooporności. Aby pozbyć się z krwiobiegu cukru, najpierw trzeba pozbyć się tłuszczu. Dlatego właśnie na diecie wysokotłuszczowej, diecie ketogenicznej, insulina jest mniej skuteczna [1]. Organizm człowieka staje się oporny na działanie insuliny [1].
Jednak wraz z obniżeniem ilości tłuszczu w diecie skuteczność insuliny zaczyna się poprawiać [1]. Jest to wyraźny dowód na to, że, nawet u zdrowych osób, „niskowęglowodanowa, wysokotłuszczowa dieta może zaburzać tolerancję glukozy”[1]. Sposobem na obniżenie insulinooporności, przyczyny stanu przedcukrzycowego i cukrzycy typu 2., jest obniżenie spożycia tłuszczu [1].
Źródło: https://nutritionfacts.org/
[1] J Shirley Sweeney. DIETARY FACTORS THAT INFLUENCE THE DEXTROSE TOLERANCE TEST A PRELIMINARY STUDY. JAMA Int Med, Dec, 1927, Vol 40, No. 6.[2] M Krssak, K Falk Petersen, A Dresner, L Dipetro, S M Vogel, D L Rothman, M Roden, G I Shulman. Intramyocellular lipid concentrations are correlated with insulin sensitivity in humans: a 1H NMR spectroscopy study. Diabetologia. 1999 Jan;42(1):113-6.
[3] M Roden, T B Price, G Perseghin, K F Petersen, D L Rothman, G W Cline, G I Shulman. Mechanism of free fatty acid-induced insulin resistance in humans. J Clin Invest. Jun 15, 1996; 97(12): 2859–2865.
[4] M Roden, K Krssak, H Stingl, S Gruber, A Hofer, C Furnsinn, E Moser, W Waldhausl. Rapid impairment of skeletal muscle glucose transport/phosphorylation by free fatty acids in humans.
[5] S Lee, C Boesch, J L Kuk, S Arsianian. Effects of an overnight intravenous lipid infusion on intramyocellular lipid content and insulin sensitivity in African-American versus Caucasian adolescents. Metabolism. 2013 Mar;62(3):417-23.
[6] A T Santomauro, G Boden, M E Silva, D M Rocha, FR F Santos, M J Ursich, P G Strassmann, B L Wajchenberg. Overnight lowering of free fatty acids with Acipimox improves insulin resistance and glucose tolerance in obese diabetic and nondiabetic subjects. Diabetes. 1999 Sep;48(9):1836-41.