Insulina to hormon, który wpływa na wiele procesów w ludzkim organizmie. Z punktu widzenia biochemii i fizjologii to cząsteczka składająca się z 2 łańcuchów polipeptydowych (a – 21 aminokwasów i B- 30 aminokwasów), wytwarzany w komórkach beta trzustki w wyspach Langerhansa. Za jej odkrycie w 1922 roku Frederick Banting i jego asystent dostali nagrodę nobla.
Rolą insuliny jest regulacja energii komórkowej oraz utrzymywanie balansu pomiędzy makroskladnikami (glukozą, aminokwasami i kwasami tłuszczowymi), tak aby utrzymywały się w pewnych wąskich zakresach fizjologicznych. Jest nadrzędnym hormonem decydującym o transporcie wewnątrz komórkowym glukozy. W sytuacji obfitości energii insulina blokuje rozpad tkanki tłuszczowej wstrzymując lipolizę oraz glukoneogenezę z aminokwasów (1), spełniając tym samym właściwości antykataboliczne.
Oporność na insulinę (IO) to stan, w którym komórki tracą wrażliwość na działanie tego hormonu co prowadzi do zwiększenia ryzyka stanów zapalnych, cukrzycy, chorób sercowo-naczyniowych i wielu innych.
W definicjach medycznych wyróżniamy trzy rodzaje insulinooporności (2)
- Insulinooporność przedreceptorową – do której dochodzi przy nieprawidłowo wytworzonej insulinie (klucz nie pasuje do zamka bo jest krzywy). Jest to problemem o uwarunkowaniach genetycznych
- Insulinooporność receptorową – receptor komórkowy jest wadliwy (klucz jest dobry ale zamek zepsuty). Jest to również problemem o uwarunkowaniach genetycznych
- Insulinooporność postreceptorową – sytuację, w której zarówno klucz jak i zamek są prawidłowe a nie dochodzi do reakcji ze strony komórki ze względu na zaburzenia fizjologiczne – najczęściej stylożyciowo zależne.
W poniższym artykule omówię jedynie trzeci typ – niezależny od genetyki oraz powody powstania takiego stanu.
Status energetyczny (Ilość energia wchodzącej vs energii opuszczającej)
Wokół insuliny oraz wrażliwości/braku wrażliwości narosło wiele mitów, których podstaw próżno szukać w publikacjach naukowych. Jedną z popularnych teorii jest „głuchnięcie” receptorów na skutek zbyt częstego ich aktywowania (tak zwane „przesterowanie”). W tym kontekście interesujący może być fakt iż byłyby to jedyne receptory w naszym ciele, które mają „zaprogramowaną” ilość reakcji na dany bodziec. Jeśli teorię by odnieść do innych receptorów ciała to można by sobie wyobrazić, że oślepniemy od patrzenia lub co gorsze moglibyśmy przestać myśleć z powodu wyczerpania impulsów neuronowych na skutek zbyt wielu myśli. Oczywiście nie przestaniemy myśleć od częstego myślenia, nie oślepniemy od patrzenia itp. Tak samo receptory insuliny nie ogłuchną od częstego ich aktywowania.
Odpowiedzią na większość problemów z wrażliwością receptorową jest metabolizm komórki. – Status energetyczny.
W tym kontekście można by przyrównać komórkę do baterii włożonej do ładowarki. Wyładowanie w pełni owej baterii powoduje odłączenie dopływu do niej prądu przez układ sterujący. Mechanizm ten chroni baterię przed zniszczeniem. Tak samo dzieje się z komórkami.
IO jest najczęściej konsekwencją otyłości a nie jej przyczyną.
Komórki bronią się w ten sposób przed nadmiarem energii blokując nie sam receptor a szereg reakcji powodujących wypchnięcie transportera glukozy na powierzchnię komórki (fosforylacji białka IRS lub kinazy PI3K – film na dole). Jest to logiczne, gdyż zadaniem insuliny jest wprowadzenie jak największej ilości energii do wnętrza komórki.
Nadmiar energii wewnątrz komórki powoduje lipotoksyczność (3) oraz zwiększony stres oksydacyjny (4). – IO w tym wypadku chroni mitochondria oraz inne organelle komórkowe przed uszkodzeniem. Otwieranie ich na siłę poprzez leki bez zastosowania diety hypokalorycznej oraz wprowadzenie wysiłku fizycznego jest po prostu przepychaniem nadmiaru energii z jednej przestrzeni do drugiej.
Otyłość a wraz z nią rosnąca IO stwarza problemy fizjologiczne ze zmniejszoną tolerancją na glukozę.
W wielu badaniach wykazano, że dużo spożycie energii, powodujące wzrost krążących w obiegu naczyniowym kwasów tłuszczowych pogarsza wrażliwość insulinową (5, 6, 7). Zmniejszenie poziomu kwasów tłuszczowych w obiegu zwiększa wrażliwość insulinową (8). – Redukcja energii pochodzącej z tłuszczów byłaby mile widziana.
Nadmiar energii oraz mechanizmy jej akumulacji (w postaci TG, DAG i CER), które prowadzą do lipotoksyczności są doskonale opisane i znane od wielu lat. Przykładem może być polska publikacja z 2011 roku pani dr Karoliny Konstantynowicz oraz zespołu, w impakt faktorowym magazynie Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej (3), dostępnym w bezpłatnym pdf.
Redukcja energii spożywanej lub zwiększenie wydatku energetycznego poprzez wysiłek fizyczny ma ogromny wpływ na wrażliwość insulinową. Badania, w których przekarmiano badanych (z ang. overfeeding studies) pokazują wzrost IO wraz ze wzrostem tkanki tłuszczowej (9, 10). Redukcja tkanki tłuszczowej za pomocą jakiejkolwiek diety prowadzącej do restrykcji kalorycznych oraz spadku tkanki tłuszczowej prowadzi do wzrostu wrażliwości insulinowej (11, 12). Wysiłek fizyczny jest jednym z bardziej efektywnych sposobów (13). (czytaj „metformina vs wysiłek+dieta„)
Problemem praktycznym w pracy z klientem z IO jest najczęściej nie raportowanie przez klienta faktycznego spożycia energii (klienci kłamią lub mają niską świadomość kaloryczności spożywanych produktów) (14) oraz niechęć do wysiłku fizycznego. Konsekwencją tego jest rozrost rynku suplementacyjnego w odpowiedzi na poszukiwania „cudownej pigułki”.
Mitochondria
Jedną z koncepcji problemów z wrażliwością na insulinę jest dysfunkcja mitochondriów. Badania na cukrzykach rzeczywiście pokazują mniejszą (nawet o połowę) ilość mitochondriów – czyli organelli komórkowych odpowiadających za wytwarzanie energii w procesach spalania glukozy lub kwasów tłuszczowych (15, 16). Niestety nie ma przekonywujących dowodów na to, że to OI prowadzi do zmniejszenia się ilości mitochondriów a raczej brak wysiłku fizycznego jest przyczyną obydwojga (17). (Mitochondria dzielą się gdy istnieje taka potrzeba np. podczas długotrwałych wysiłków).
Stan zapalny
Otyłości powoduje stany zapalne a stany zwiększają IO. – Fakt. Jednakże IO może też pojawić się w wyniku samych stanów zapalnych nie związanych z otyłością a wywołanych różnymi substancjami (23). Jednym z problemów może być zwiększona przepuszczalność bariery jelitowej (24).
Redukcja stanów zapalnych może zredukować symptomy IO. Dowiedziono np., że duża dawka aspiryny podana cukrzykom może obniżyć poziom cukru we krwi poprawiając wrażliwość insulinową (18). W kilku innych badaniach potwierdzono powiązanie IO ze stanami zapalnymi oraz pozytywne efekty środków obniżających stany zapalne (19, 20, 21). Wydaje się być już faktem stwierdzenie, że otyłość, czyli nadmiar spożywanej energii w stosunku do wydatkowanej prowadzi do wzrostu stanów zapalnych. Aktualne jest też pytanie czy skoro IO jest powodem nadmiaru energii i jest mechanizmem ochronnym komórki to czy odwracanie jej lekami zmniejszającymi stany zapalne jest na pewno dobrym pomysłem?
Niedobory
Niedobory mikroskładników mogą powodować pogorszenie się wrażliwości insulinowej.
Jednym z ważniejszych związków mineralnych, który odgrywa niebagatelną rolę w regulacji gospodarki cukrowej jest magnez. Jego poziom wpływa na wrażliwość u cukrzyków oraz nie cukrzyków (25, 26, 27). W jednym z badań, zdrowi uczestnicy, będący na niskomagnezowej diecie, w przeciągu 4 tygodni zmniejszyli swoją wrażliwość o 25% (28).
Żelazo oraz ferrytyna jest innym przykładem. Nadmiar żelaza w swoim wolnym stanie jest toksyczny. Dlatego organizm przechowuje żelazo w „magazynie” – ferrytynie. Im wyższy poziom ferrytyny tym mniejszą wrażliwość insulinową obserwujemy (29, 30). W tym kontekście należy zwrócić uwagę iż wysoki poziom ferrytyny przeważnie jest objawem, a nie powodem stanów zapalnych i może się manifestować np. przy różnych infekcjach. Jednakże zmniejszenie poziomów żelaza, u niektórych osób, poprzez oddanie krwi, powoduje zwiększenie wrażliwości insulinowej (31, 32). Temat poziomu żelaza oraz ferrytyny jest bardzo ciekawy. – Naukowcy w jednym z badań wykazali iż ludzie, którzy regularnie oddają krew mają wyższy poziom wrażliwości insulinowej (33).
Stres
Glikokortykosteroidy to hormony wydzielane przez nadnercza. Potocznie nazywane hormonami stresu. Hormony te mają duży wpływ na metabolizm glukozy. Głównym kortykosteroidem jest kortyzol. W sytuacji krótkotrwałej jego wpływ można określić jako pozytywny. W wypadku chronicznego stresu może być powodem insulinooporności.
Katekocholaminy takie jak adrenalina i noradrenalina powodują lipolizę i glukoneogenezę (promują rozpada białek). W niektórych przypadkach mogą powodować wzrost IO (1).
Epigenetyka
Głodzenie się nie jest dobrym pomysłem w trakcie ciąży.. Ewolucyjne przystosowania do przetrwania mogą wpłynąć na metabolizm glukozy noworodka. – Ludzie urodzeni z niższą masą ciała mają większe ryzyko problemów z wrażliwością insulinową a także cukrzycą w późniejszych latach życia (34, 35).
Podsumowując, mamy wiele czynników insulinooporności postreceptorowej. Do najważniejszych z nich zaliczamy:
1. Status energetyczny komórki (przejadanie się oraz brak aktywności fizycznej)
2. Stany zapalne
3. Niska podaż węglowodanów (poniżej 10%. stan fizjologiczny i odwracalny w kilka dni)
4. genetyka i epigenetyka
5. Niedobory lub nieprawidłowy poziom mikroelementów
6. chroniczny stres
Insulinooporność jest poważnym problemem w dzisiejszych czasach, gdy dostępność taniego, wysokoenergetycznego pożywienia jest w zasięgu ręki i to bez większego wysiłku. Najlepszym rozwiązaniem jest trening fizyczny oraz odpowiednia dieta.Na pewno warto zwrócić uwagę na dietę, która powinna opierać się o produkty niskoprzetworzone. Dieta ta będzie bardziej sycąca ze względu na większą ilość błonnika, związków odżywczych oraz objętość. Pomoże to zmniejszyć spożywaną podaż energii bez napadów głodu. Dla przykładu kilka badań na tak zwaną dietą „paleolityczną” opierająca się o chude mięso, ryby, orzechy, owoce oraz dużą ilość warzyw niskoskrobiowych (36, 37) poprawiło wrażliwość insulinową oraz glikemię. – Zachęcam do zajrzenia do publikacji i sprawdzenia co dokładnie naukowcy nazwali dietą paleolityczną. Należy pamiętać, że IO można odwrócić do póki nie przejdzie w stan cukrzycy. Wystarczy zmniejszyć podaż energii konsumowanej (jedzenie I NAPOJE) oraz zacząć ćwiczyć! Gubić brzuch i budować mięśnie – czyli najbardziej aktywną metabolicznie tkankę.
Modna suplementacja może pomagać uwrażliwiać komórki na insulinę. Dość dobrze udokumentowane działanie w tym kierunku posiada cynamon (tajemniczy-mechanizm-dzialania-cynamonu), ale działa jedynie gdy się go spożywa. – Jednym słowem magiczna tabletka nie przywróci nam zdrowia jeśli nie zechcemy zmienić stylu życia.
Z punku widzenia ewolucyjnego do dnia dzisiejszego nie mieliśmy problemów z nadmiarem energii w stosunku do pracy wykonanej na jej zdobycie… Jesteśmy też pierwszym pokoleniem, które statystycznie może żyć krócej od swoich rodziców. Dlaczego…?
Dziękuję Jakubowi Jarońskiemu za korektę kilku miejsc.
Film z perspektywy cząsteczkowej 🙂
Moim zdaniem, co też napisałem w artykule, nie powinniśmy walczyć z IO (postreceptorową) a z otyłością. Gry zredukujesz otyłej osobie 20kg to IO znika. Jeśli ketoza będzie formą kontroli apetytu i spowoduje ubytek tkanki tłuszczowej to może być akceptowalną techniką dietetyczną do poprawy stanu zdrowia pacjenta (pomijając aspekty zdrowotne ją wykluczające). Pamiętaj tylko, co napisałem też w artykule, że ograniczenie ilości węglowodanów może prowadzić do fizjologicznego stanu IO, związanego z chęcią ochrony resztek glukozy dla mózgu. – Zawsze zabraniam robić OGTT w trakcie trwania diety LC lub ketogennych. Natomiast jeśli ketoza nie zmniejszy tkanki tłuszczowej to nic się nie zmieni. Trzeba jeść mniej i trenować więcej czy to na węglach czy to na tłuszczach. Ketoza jest za to fajną dietą dla cukrzyków typu 1 i 2.
Nie uważam, że trzeba walczyć z IO. Naszym wrogiem jest otyłość, ktora ją wywołuje. Pisząc w artykule o statusie energetycznym komórki miałem na myśli przejadanie się i brak aktywności fizycznej nigdy w historii człowieka nie notowanej na taką skalę. Każdy ktoś schudnie 20 kg to odzyska wrażliwość insulinową. Co do ketozy to jest to ciekawa dieta przy cukrzycy gdy występuje nietolerancja glukozy.. Ale sama w sobie u zdrowego człowieka wywoła fizjologiczną insulinooporność (odwracalną i niepatologiczną). Krótkotrwały low-carb czy post może być pozytywny ale długotrwałe diety low-carb lub posty będą skutkować przystosowaniem się. Gdy zrobić OGTT na keto to wynik wyjdzie jak u cukrzyka.. Po tygodniu-dwoch na węglach wróci do normy.