Молочный белок убивает (часть 1)

В основе лечения избыточного веса и ожирения лежит рациональная диетотерапия, основанная на уменьшении калорийности рациона. Но основную роль в диетотерапии ожирения придают жирам и легкоусвояемым углеводам, поэтому многие авторы для снижения калорийности рациона питания больных с избыточным весом традиционно рекомендуют в первую очередь снижать количество жиросодержащих продуктов и углеводов с высоким гликемическим индексом (ГИ), которые быстро всасываются в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ), способствуя резкому увеличению выброса инсулина, при одновременном повышении доли белка в рационе. Отдают предпочтение среди различных видов животных белков молочным продуктам, стабильно показывающим благоприятное воздействие на регуляцию глюкозы, массу тела и снижение риска развития сахарного диабета 2 типа (СД-2). Учет влияния продуктов на секрецию инсулина является обязательным, т.к. в настоящее время известно, что одной из причин возникновения и развития ожирения и его осложнений является инсулинорезистентность (ИР) и компенсаторный гиперинсулизм, направленный на поддержание нормального метаболизма глюкозы. Резистентность к инсулину и гиперинсулинемия часто наблюдаются одновременно, и повышенные концентрации инсулина являются причиной инсулиновой резистентности. При этом молочный белок вызывает более значительный инсулиновый отклик, чем предполагалось по низкому ГИ. Учитывая это,заключаем, что снижение нагрузки на инсулярный аппарат, достигаемое диетотерапией, крайне важно в лечении ожирения.

Инсулинорезистентность – это снижение чувствительности тканей к эндогеннонному или экзогенному инсулину. К инсулинозависимым тканям относятся мышечная, жировая и печеночная. В клетки этих тканей глюкоза поступает только после взаимодействия инсулина с его рецептором, активации тирозинкиназы рецептора и фосфорилирования субстрата инсулинового рецептора (ИРС-1) и других белков, обеспечивающих перемещение везикул с белком переносчиком глюкозы (GLUT- 4) из внутриклеточного пространства к плазматической мембране. Доказано, что ИР напрямую зависит от степени ожирения и диагностируется у лиц с избыточной массой тела задолго до манифестации СД. Сниженный инсулинозависимый транспорт глюкозы приводит к тому, что поджелудочная железа увеличивает продукцию инсулина для преодоления инсулинорезистентности и развивается гиперинсулизм. В большинстве случаев высокие уровни инсулина являются первоочередным фактором и приводят к инсулинорезистентности и ожирению. К примеру, для жесткого контроля уровня сахара в крови при лечении диабета требуются значительные дозировки инсулина, что приводит к гиперинсулинемии с прогрессивным увеличением веса даже при сокращении калорийности питания. DelPrato и соавт. показали, что индицирование гиперинсулинемии в физиологических концентрациях в течение 48-72 часов в условиях нормогликемии приводит к снижению чувствительности к инсулину на 20-40% у здоровых людей.

Инсулин является основным гормоном, регулирующим липогенез в жировой ткани, во-первых, путем притока ацетил-СоА и энергии в виде HAДФН, образующегося в пентозофосфатном пути, необходимых для синтеза жирных кислот. Во-вторых, инсулин активирует ферменты ацетил-Коа-карбоксилазу, катализирующую превращение ацетил-СоА в малонил-Соа, обеспечивающего двухуглеродистые строительные блоки для создания более крупных жирных кислот, и синтез жирных кислот. В третьих, за счет притока глицерола, образующегося из 3-фосфоглицерата для образования триглицеридов. В-четвертых, он активирует фермент липопротеинлипазу. Кроме того, инсулин является мощным ингибитором липолиза в печени и жировой ткани благодаря способности ингибировать активность гормончувствительной липазы, и, в результате, инсулин снижает содержание жирных кислот в крови.

Секрецию инсулина обуславливает намного больше факторов, чем гликемическая реакция на потребление углеводов. Для пищевых продуктов более важным показателем является инсулиновый индекс (ИИ). Эта величина, которая характеризует продукт питания с точки зрения инсулинового ответа на него. Продукты, богатые белком, в особенности молочные белки, имеют инсулиновый индекс непропорционально более высокий (порядка 90-98), чем можно было бы ожидать, исходя из гликемической реакции (15-30). В рандомизированном перекрестном исследовании сравнивалось действие четырех видов белка: сывороточного протеина, тунца, индейки и яичного альбумина на постпрандиальную глюкозу, концентрацию инсулина, а также аппетит. Все типы белка вызвали инсулиновую реакцию, несмотря на ничтожное количество углеводов, и самый мощный инсулиновый ответ вызвал сывороточный протеин (все р < 0,001).

Диетические белки, как и глюкоза, способны стимулировать секрецию инсулина напрямую. Но не только взаимодействие этих нутриентов с бета-клеткой островков Лангерганса, но также и интестинальные гормоны участвуют в стимуляции секреции инсулина. Инсулиновая реакция на молочные продукты коррелирует с содержанием незаменимых аминокислот с разветвленными цепями (англ. ВСАА) - такими как лейцин, валин и изолейцин, с особым акцентом на лейцин - которые инициируют синтез двух пептидов, имеющих непосредственное отношение к инкреторному эффекту и получивших название глюкагоноподобного пептида-1 (ГПП-1) и глюкозозависимого инсулинотропного полипептида (ГИП). Роль этих инкретинов заключается в снижении циркулирующих уровней глюкозы в крови путем стимуляции секреции инсулина при одновременном подавлении высвобождения глюкагона, что снижает постпрандиальное повышение глюкозы. Синтезируются инкретины из общего предшественника, который носит название проглюкагон. Проглюкагон метаболизируется двумя путями. С помощью фермента прогормонконвертазы-2 в альфа-клетках поджелудочной железы образуется глюкагон. В то же время в ЖКТ с помощью прогормонконвертазы-1 образуются ГПП-1 и ГПП-2. ГПП-1 и ГПП-2 вырабатываются L-клетками эндокринной части преимущественно дистального отдела (тощей и подвздошной) кишок. ГИП секретируется в виде одной биологически активной формы К-клетками, расположенными в верхних отделах тонкого кишечника (двенадцатиперстной и тощей кишках). Получается, что из проглюкагона одновременно образуются два противоположных по действию вещества: глюкагон, являющийся антагонистом инсулина и повышающий уровень гликемии, и инкретины, стимулирующие секрецию инсулина. Приблизительно 60% инсулина, секретируемого в ответ на прием смешанной пищи, является следствием эффекта инкретинов. Оба гормона имеют сходные инсулинотропные эффекты при концентрациях глюкозы 5,5 ммоль/л.

Среднее значение инсулина и инкретинов значительно больше при совместном приеме углеводной и белковой пищи, чем для углеводов или белка по отдельности. В экспериментах предварительная пищевая нагрузка молочной сывороткой с последующим стандартным высокоуглеводным завтраком повысила инсулин и ГПП-1 на 105% и 141% соответственно по сравнению с контролем (250 мл простой воды перед завтраком). В соответствии с этим различные источники белка по-разному воздействуют на постпрандиальную глюкозу крови. Если потребление белка в одиночку не влияет на уровень глюкозы, и он остается стабильным, то смесь лейцина, изолейцина и валина резко повышает клиренс глюкозы после пищевой углеводной нагрузки за счет возросшего инсулина. Сывороточный протеин, богатый этими аминокислотами, наиболее эффективен в снижение гликемии. Данный эффект безусловно является плюсом в контроле гипергликемии для больных СД, но, что происходит с глюкозой крови и может ли ее избыток послужить источником образования «де ново» триглицеридов в печени, пока остается без ответа.

Более чем 30 лет назад была обнаружена ассоциация разветвленных аминокислот ВСАА с инсулинорезистентностью и неоднократно подтвердилась впоследствии. Что удивительно, аминокислоты ВСАА, а не показатели липидного обмена являются основными маркерами, наиболее тесно ассоциированными с чувствительностью к инсулину, что было подтверждено в исследованиях с участием лиц, страдающих метаболическим синдромом и в группах китайских и азиатских мужчин c «относительно низкой массой тела». Повышенный базовый уровень концентрации BCAA был связан с прогрессирующим ухудшением толерантности к глюкозе и индексом распределения глюкозы с течением времени у подростков через 2.3±0.6 лет наблюдения. В исследование «Fiehn» было показано, что лейцин и валин из более чем 350 метаболитов были увеличены в афроамериканских женщин, страдающих СД-2. После 12 лет наблюдения при сравнении 189 лиц с развившимся сахарным диабетом и 189 лиц, у которых он не развился, одинаковых по весу, липидному профилю и другим клиническим показателям, пять метаболитов имели самую высокую значимую связь с развитием диабета в будущем - лейцин, изолейцин, валин, фенилаланин и тирозин. Эти и другие результаты подчеркивают потенциальную ключевую роль метаболизма аминокислот в патогенезе резистентности к инсулину.

Вопрос, являются ли аминокислоты ВСАА просто маркерами резистентности к инсулину, или же они являются прямыми участниками развития инсулинорезистентности, привлекает повышенный исследовательский интерес. Интервенционные исследования показали, что кратковременная инфузия аминокислот вызывает периферическую резистентность к инсулину у здоровых людей путем ингибирования транспорта глюкозы/фосфорилирования и, таким образом, снижения синтеза гликогена. Внутримышечная концентрация гликогена и глюкозо-6-фосфата контролировались с помощью 13C и 31Р ЯМР-спектроскопии. 2,1-кратное повышение плазменных аминокислот снизило утилизацию глюкозы на 25% (р < 0,01). Уровень синтеза мышечного гликогена снизился на 64% (р < 0,01), что сопровождалось снижением глюкозо-6-фосфата.

Если у грызунов аминокислота лейцин увеличивает толерантность к глюкозе, то у других животных и человека лейцин ее снижает.

Замена 1 % энергетической ценности рациона из углеводов на эквивалентное количество энергии из протеина было связано с 5 % повышением риска развития СД-2, а замена 1 % энергетической ценности из белка животного происхождения на растительный белок была связана с 18 % снижением риска СД-2. Эта ассоциация сохранялась после поправки на ИМТ.

Назначение 15г аминокислот ВСАА для женщин и 20г для мужчин в сутки в течение 3 месяцев в группах веганов и всеядных снизило чувствительность к инсулину у веганов. У всеядных таких изменений не наблюдалось, но при этом привело к увеличению экспрессии липогенных ферментных генов в жировой ткани.

В рандомизированном контролируемом исследовании «ProFiMet» исследовалось влияние четырех изоэнергетических диет с умеренным содержанием жиров, но с различным содержанием белка и зерновых волокон на аминокислотный профиль у людей с избыточным весом или ожирением с высокой степенью риска диабета. Базовый уровень аминокислот, в том числе с разветвленной цепью, в значительной степени был связан с ИР, висцеральной жировой массой и жировой инфильтрацией печени. Снижение содержания белка и увеличение зерновых волокон значительно снизили ИР. Аналитическое моделирование показало, что изменение профиля аминокислот соотносятся с изменениями общей ИР и печеночной ИР на 70% и 62% соответственно. Еще в одном похожем исследовании сравнивались три типа диет (высокобелковая, с повышенным содержанием пищевых волокон и смешанная диеты) на чувствительность к инсулину. Доля энергии, получаемая из белков, углеводов и клетчатки, распределились следующим образом: 17%, 52% и 14 г (контроль); 17%, 52% и 43 г (с повышенным содержанием волокон); 28%, 43% и 13 г (высокобелковая); 23%, 44% и 26 г (смешанная). Чувствительность к инсулину была на 25% выше после 6 недель в группе с повышенным содержанием пищевых волокон, чем в высокобелковой диете.

Леонид Остапенко

Это явление большинство исследователей рассматривает главным образом как свойство динамического специфического эффекта белков, о котором было сказано в начале статьи. Аппетит – это признак того, что ваш темп обмена слегка убыстрился.

В-шестых , если возвращаться к самому первому абзацу этой статьи, то я сильно сомневаюсь в том, что образование глюкозы из белковых веществ в процессе глюконеогенеза может идти с такой скоростью, которая была бы сопоставима со скоростью повышения уровня глюкозы в крови при приеме внутрь простых углеводов. Советую пока не задумываться о так предполагаемом «высоком глицемическом индексе» сывороточного протеина, тем более что сам термин применим исключительно к продуктам углеводистого характера. Никаких серьезных научных данных, которые бы подтверждали это предположение, не имеется. Так что проще и надежнее верить тому, то уже доказано наукой и подкреплено практическим использованием.

1. Несмотря на то, что сывороточные протеины получили специфическое прозвище «коротких» в силу своей высокой усвояемости и быстрого прохождения всего пути в желудочно-кишечном тракте, никто не запрещал вам использовать их как средство купирования ощущения голода так часто, как только это требуется, чтобы голодовая реакция не успела замедлить ваш темп обмена. Порция сывороточного протеина всего в 30 граммов, взбитая в шейкере с 250 граммами воды, даст вам каких-то 120 килокалорий, что снизит остроту голодовой реакции примерно на 1,5-2 часа. Если эта реакция появится раньше, выпейте еще один коктейль.

2. То же самое касается и купирования так называемых «углеводных атак». Вместо того, чтобы поддаться соблазну съесть что-то сладкое (а именно на это жалуются люди, которые пытаются сбросить избыточные жировые отложения), выпейте коктейль вроде того, что рекомендован в пункте 1, а если вы часто оказываетесь в ситуациях, где приготовление коктейля невозможно, то приобретите полезную привычку носить в портфеле, сумочке или барсетке пару протеиновых батончиков с высоким процентом сывороточного белка. Кроме белка, в них обычно содержатся полезные углеводы, не несущие угрозы повышения активности липогенетических процессов.

3. Попробуйте заменить ваш привычный предтренировочный напиток (и перед силовыми, и перед аэробными тренировками) тем же протеиновым коктейлем. Расчет дозы достаточно простой. На каждый килограмм веса вашего тела организм в ходе физической нагрузки расходует в среднем около 0,02 килокалории в минуту. Итак, если ваш вес, к примеру, 100 кг, и вы намерены провести час в тренажерном зале или в работе на велотренажере, то ваши энерготраты составят число, образующееся из произведения веса, времени в минутах и среднего темпа энерготрат, в данном случае примерно (100х60)х0,02=120 килокалорий. Это – эквивалент примерно 40 г протеина. Если вам такая доза представляется большой, сделайте два равных по объему коктейля, из которых один выпейте за 25-30 минут до занятия, а второй – сразу же после него. Разумеется, это очень приблизительный подсчет, но он даст вам основу для определения своей собственной потребности в энергетической подпитке.

Удачи вам в реализации самых смелых планов!

Леонид Остапенко

Инсулин представляет собой белок, состоящий из двух пептидных цепей А (21 аминокислота) и В (30 аминокислот), связанных между собой дисульфидными мостиками. Всего в зрелом инсулине человека присутствует 51 аминокислота и его молекулярная масса равна 5,7 кДа.

Синтез

Инсулин синтезируется в β-клетках поджелудочной железы в виде препроинсулина, на N-конце которого находится концевая сигнальная последовательность из 23 аминокислот, служащая проводником всей молекулы в полость эндоплазматической сети. Здесь концевая последовательность сразу отщепляется и проинсулин транспортируется в аппарат Гольджи. На данном этапе в молекуле проинсулина присутствуют А-цепь , В-цепь и С-пептид (англ. connecting – связующий). В аппарате Гольджи проинсулин упаковывается в секреторные гранулы вместе с ферментами, необходимыми для "созревания" гормона. По мере перемещения гранул к плазматической мембране образуются дисульфидные мостики, вырезается связующий С-пептид (31 аминокислота) и формируется готовая молекула инсулина . В готовых гранулах инсулин находится в кристаллическом состоянии в виде гексамера, образуемого с участием двух ионов Zn 2+ .

Регуляция синтеза и секреции

Секреция инсулина происходит постоянно, и около 50% инсулина, высвобождаемого из β-клеток, никак не связано с приемом пищи или иными влияниями. В течение суток поджелудочная железа выделяет примерно 1/5 от запасов имеющегося в ней инсулина.

Главным стимулятором секреции инсулина является повышение концентрации глюкозы в крови выше 5,5 ммоль/л, максимума секреция достигает при 17-28 ммоль/л. Особенностью этой стимуляции является двухфазное усиление секреции инсулина:

первая фаза длится 5-10 минут и концентрация гормона может 10-кратно возрастать, после чего его количество понижается,
вторая фаза начинается примерно через 15 минут от начала гипергликемии и продолжается на протяжении всего ее периода, приводя к увеличению уровня гормона в 15-25 раз.

Чем дольше в крови сохраняется высокая концентрация глюкозы, тем большее число β-клеток подключается к секреции инсулина.

Индукция синтеза инсулина происходит от момента проникновения глюкозы в клетку до трансляции инсулиновой мРНК. Она регулируется повышением транскрипции гена инсулина, повышением стабильности инсулиновой мРНК и увеличением трансляции инсулиновой мРНК.

Активация секреции инсулина

1. После проникновения глюкозы в β-клетки (через ГлюТ-1 и ГлюТ-2) она фосфорилируется гексокиназой IV (глюкокиназа, обладает низким сродством к глюкозе),
2. Далее глюкоза аэробно окисляется, при этом скорость окисления глюкозы линейно зависит от ее количества,
3. В результате нарабатывается АТФ, количество которого также прямо зависит от концентрации глюкозы в крови,
4. Накопление АТФ стимулирует закрытие ионных K + -каналов, что приводит к деполяризации мембраны,
5. Деполяризация мембраны приводит к открытию потенциал-зависимых Ca 2+ -каналов и притоку ионов Ca 2+ в клетку,
6. Поступающие ионы Ca 2+ активируют фосфолипазу C и запускают кальций-фосфолипидный механизм проведения сигнала с образованием ДАГ и инозитол-трифосфата (ИФ 3),
7. Появление ИФ 3 в цитозоле открывает Ca 2+ -каналы в эндоплазматической сети, что ускоряет накопление ионов Ca 2+ в цитозоле,
8. Резкое увеличение концентрации в клетке ионов Ca 2+ приводит к перемещению секреторных гранул к плазматической мембране, их слиянию с ней и экзоцитозу кристаллов зрелого инсулина наружу,
9. Далее происходит распад кристаллов, отделение ионов Zn 2+ и выход молекул активного инсулина в кровоток.

Схема внутриклеточной регуляции синтеза инсулина при участии глюкозы

Описанный ведущий механизм может корректироваться в ту или иную сторону под действием ряда других факторов, таких как аминокислоты, жирные кислоты, гормоны ЖКТ и другие гормоны, нервная регуляция .

Из аминокислот на секрецию гормона наиболее значительно влияют лизин и аргинин . Но сами по себе они почти не стимулируют секрецию, их эффект зависит от наличия гипергликемии, т.е. аминокислоты только потенциируют действие глюкозы.

Свободные жирные кислоты также являются факторами, стимулирующими секрецию инсулина, но тоже только в присутствии глюкозы. При гипогликемии они оказывают обратный эффект, подавляя экспрессию гена инсулина.

Логичной является положительная чувствительность секреции инсулина к действию гормонов желудочно-кишечного тракта – инкретинов (энтероглюкагона и глюкозозависимого инсулинотропного полипептида), холецистокинина , секретина , гастрина , желудочного ингибирующего полипептида .

Клинически важным и в какой-то мере опасным является усиление секреции инсулина при длительном воздействии соматотропного гормона , АКТГ и глюкокортикоидов , эстрогенов , прогестинов . При этом возрастает риск истощения β-клеток, уменьшение синтеза инсулина и возникновение инсулинзависимого сахарного диабета. Такое может наблюдаться при использовании указанных гормонов в терапии или при патологиях, связанных с их гиперфункцией.

Нервная регуляция β-клеток поджелудочной железы включает адренергическую и холинергическую регуляцию. Любые стрессы (эмоциональные и/или физические нагрузки, гипоксия, переохлаждение, травмы, ожоги) повышают активность симпатической нервной системы и подавляют секрецию инсулина за счет активации α 2 -адренорецепторов. С другой стороны, стимуляция β 2 -адренорецепторов приводит к усилению секреции.

Также выделение инсулина повышается n.vagus , в свою очередь находящегося под контролем гипоталамуса, чувствительного к концентрации глюкозы крови.

Мишени

Рецепторы инсулина находятся практически на всех клетках организма, кроме нервных, но в разном количестве. Нервные клетки не имеют рецепторов к инсулину, т.к. последний просто не проникает через гематоэнцефалический барьер.

Наибольшая концентрация рецепторов наблюдается на мембране гепатоцитов (100-200 тыс на клетку) и адипоцитов (около 50 тыс на клетку), клетка скелетной мышцы имеет около 10 тысяч рецепторов, а эритроциты - только 40 рецепторов на клетку.

Механизм действия

После связывания инсулина с рецептором активируется ферментативный домен рецептора. Так как он обладает тирозинкиназной активностью, то фосфорилирует внутриклеточные белки - субстраты инсулинового рецептора. Дальнейшее развитие событий обусловлено двумя направлениями: MAP-киназный путь и фосфатидилинозитол-3-киназный механизмы действия .

При активации фосфатидилинозитол-3-киназного механизма результатом являются быстрые эффекты – активация ГлюТ-4 и поступление глюкозы в клетку, изменение активности "метаболических" ферментов – ТАГ-липазы, гликогенсинтазы, гликогенфосфорилазы, киназы гликогенфосфорилазы, ацетил-SКоА-карбоксилазы и других.

При реализации MAP-киназного механизма (англ. mitogen-activated protein ) регулируются медленные эффекты – пролиферация и дифференцировка клеток, процессы апоптоза и антиапоптоза.

Два механизма действия инсулина

Скорость эффектов действия инсулина

Биологические эффекты инсулина подразделяются по скорости развития:

Очень быстрые эффекты (секунды)

Эти эффекты связаны с изменением трансмембранных транспортов :

1. Активации Na + /K + -АТФазы , что вызывает выход ионов Na + и вход в клетку ионов K + , что ведет к гиперполяризации мембран чувствительных к инсулину клеток (кроме гепатоцитов).

2. Активация Na + /H + -обменника на цитоплазматической мембране многих клеток и выход из клетки ионов H + в обмен на ионы Na + . Такое влияние имеет значение в патогенезе артериальной гипертензии при сахарном диабете 2 типа.

3. Угнетение мембранной Ca 2+ -АТФазы приводит к задержке ионов Ca 2+ в цитозоле клетки.

4. Выход на мембрану миоцитов и адипоцитов переносчиков глюкозы ГлюТ-4 и увеличение в 20-50 раз объема транспорта глюкозы в клетку.

Быстрые эффекты (минуты)

Быстрые эффекты заключаются в изменении скоростей фосфорилирования и дефосфорилирования метаболических ферментов и регуляторных белков.

Печень

торможение эффектов адреналина и глюкагона (фосфодиэстераза),
ускорение гликогеногенеза (гликогенсинтаза),
активация гликолиза
превращение пирувата в ацетил-SКоА (ПВК-дегидрогеназа),
усиление синтеза жирных кислот (ацетил-SКоА-карбоксилаза),
формирование ЛПОНП ,
повышение синтеза холестерина (ГМГ-SКоА-редуктаза),

Мышцы

торможение эффектов адреналина (фосфодиэстераза),
ГлюТ-4 ),
стимуляция гликогеногенеза (гликогенсинтаза),
активация гликолиза (фосфофруктокиназа, пируваткиназа),
превращение пирувата в ацетил-SКоА (ПВК-дегидрогеназа),
усиливает транспорт нейтральных аминокислот в мышцы,
стимулирует трансляцию (рибосомальный синтез белков).

Жировая ткань

стимулирует транспорт глюкозы в клетки (активация Глют-4 ),
активирует запасание жирных кислот в тканях (липопротеинлипаза ),
активация гликолиза (фосфофруктокиназа, пируваткиназа),
усиление синтеза жирных кислот (активация ацетил-SКоА-карбоксилазы),
создание возможности для запасания ТАГ (инактивация гормон-чувствительной-липазы).

Медленные эффекты (минуты-часы)

Медленные эффекты заключаются в изменении скорости транскрипции генов белков, отвечающих за обмен веществ, за рост и деление клеток, например:

1. Индукция синтеза ферментов в печени

глюкокиназы и пируваткиназы (гликолиз ),
АТФ-цитрат-лиазы, ацетил-SКоА-карбоксилазы, синтазы жирных кислот, цитозольной малатдегидрогеназы (синтез жирных кислот ),
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (пентозофосфатный путь ),

2. Индукция в адипоцитах синтеза глицеральдегидфосфат-дегидрогеназы и синтазы жирных кислот.

3. Репрессия синтеза мРНК, например, для ФЕП-карбоксикиназы (глюконеогенез ).

4. Обеспечивает процессы трансляции , повышая фосфорилирование по серину рибосомального белка S6.

Очень медленные эффекты (часы-сутки)

Очень медленные эффекты реализуют митогенез и размножение клеток. Например, к этим эффектам относится

1. Повышение в печени синтеза соматомедина, зависимого от гормона роста .

2. Увеличение роста и пролиферации клеток в синергизме с соматомединами.

3. Переход клетки из G1-фазы в S-фазу клеточного цикла.

Именно группой медленных эффектов объясняется "парадокс" наличия инсулинорезистентности адипоцитов (при сахарном диабете 2 типа) и одновременное увеличение массы жировой ткани и запасание в ней липидов под влиянием гипергликемии и инсулина.

Инактивация инсулина

Удаление инсулина из циркуляции происходит после его связывания с рецептором и последующей интернализации (эндоцитоза) гормон-рецепторного комплекса, в основном в печени и мышцах . После поглощения комплекс разрушается и белковые молекулы лизируются до свободных аминокислот. В печени захватывается и разрушается до 50% инсулина при первом прохождении крови, оттекающей от поджелудочной железы. В почках инсулин фильтруется в первичную мочу и, после реабсорбции в проксимальных канальцах, разрушается.

Патология

Гипофункция

Инсулинзависимый и инсулиннезависимый сахарный диабет. Для диагностики этих патологий в клинике активно используют нагрузочные пробы и определение концентрации инсулина и С-пептида.

Инсулин считается «плохим» гормоном, чей уровень нужно стараться удерживать как можно ниже. Однако, он определенно не заслуживает такого обращения.

Инсулин: основы Инсулин – это гормон, регулирующий уровень сахара в крови. После того как вы что-то съели, углеводы из пищи расщепляются до глюкозы (сахар, который используется клетками, как топливо). Глюкоза поступает в кровь. Поджелудочная, ощутив повышение концентрации глюкозы, производит и высвобождает инсулин. Инсулин способствует тому, чтобы глюкоза попала в печень, мышцы и жировые клетки. Когда концентрация глюкозы снижается, снижается и уровень инсулина. Как правило, уровень инсулина понижен по утрам, потому что с последнего приема пищи прошло около восьми часов. Но инсулин не только регулирует уровень сахара, он влияет и на другие вещи. Например, стимулирует синтез белка в мышцах . А еще он подавляет липолиз (расщепление жиров) и стимулирует липогенез (формирование жировых запасов). Как раз за этот последний аспект инсулин и получил свою плохую репутацию. И, поскольку углеводы стимулируют производство инсулина в организме, некоторые полагают, что питание, богатое углеводами, приводит к лишнему весу. Их размышления на эту тему сводятся к следующей цепочке: высокоуглеводная диета -> высокий уровень инсулина -> усиливается липогенез / подавляется липолиз -> растут жировые запасы -> ожирение. Зато низкоуглеводная диета считается оптимальной для жиросжигания, потому что уровень инсулина остается низким. Логическая цепочка примерно следующая: низкоуглеводная диета -> низкий инсулин -> липогенез уменьшается / липолиз идет активнее -> жировые запасы уменьшаются . Однако, такая логика основана, в основном, на мифах. Давайте посмотрим, какие мифы связаны с инсулином.

Миф: высокоуглеводное питание приводит к хронически повышенному уровню инсулина Факт: у здорового человека уровень инсулина повышается только после приема пищи Считается, что высокоуглеводная диета приводит к тому, что инсулин остается постоянно повышенным, и, следовательно, вы будете толстеть, потому что липогенез будет постоянно превосходить липолиз (помните, что жир может запасаться, только если липогенез превосходит липолиз). Однако, у здоровых людей, инсулин повышается только в ответ на поступление пищи. Так что липогенез будет превышать липолиз в часы после приема пищи. Но, если между приемами пищи пройдет довольно долго времени, или ночью, во время сна, липолиз будет превышать липогенез (то есть, жир будет сжигаться). За 24х-часовой период все сбалансируется (если, конечно, вы не потребляете больше, чем тратите), то есть, вес расти не будет. Вот график, на котором показано, как это все работает:

1) Завтрак 2) Ланч 3) Ужин 4) 8 часов ночного сна (пост)

После еды, жир запасается с помощью инсулина. Однако, между приемами пищи и во время сна, жир расходуется. И, если поступление энергии равно расходу, то «жировой баланс» за сутки сойдется в ноль. Это очень приблизительный график, где зеленая область представляет липогенез , запускающийся приемом пищи. А голубая область показывает липолиз , происходящий между приемами пищи и во время сна. И за сутки оба процесса уравновешивают друг друга, если, конечно, вы потребляете не больше калорий, чем расходуете. Эти процессы остаются неизменными при любом количестве углеводов в питании. Кстати, питание некоторых народов, традиционно, высокоуглеводное, при этом процент людей с лишним весом среди них невелик. Взять, например, традиционную диету жителей острова Окинава. А если поступление энергии меньше, чем расход, то высокоуглеводная диета точно также приводит к снижению веса, как и любая другая. Миф: углеводы стимулируют инсулин, который стимулирует запасание жира Факт: организм отлично умеет синтезировать и запасать жир, даже при низком инсулине Считается, что для запасания жира нужен инсулин. Это не так. У вашего тела есть способы откладывать жир даже в условиях низкого инсулина. Например, в жировых клетках имеется такой фермент, как гормон-сенситивная липаза (HSL). Она помогает расщеплять жиры. Инсулин подавляет ее активность, и, таким образом, подавляет расщепление жира. Вот почему народ считает, что в росте жировых запасов виноваты углеводы. Однако жир тоже подавляет активность HSL, даже при низком инсулине. Так что, если вы переберете калорий, пусть и низкоуглеводных, жир все равно сжигаться не будет. Съешьте 5000 калорий жирами, и все отлично пополнит запасники организма, даже если инсулин не поднимется. Все потому, что поступление жиров действует на HSL. Так что, даже на низкоуглеводной диете все равно придется есть меньше калорий, чтобы вес снижался. Если кто-то спросит «Ну ладно, а если эти 5000 калорий набрать растительным маслом, то как будет запасаться жир?». Я бы сказал, что у меня бы вряд ли получилось выпить столько масла. Набрать 5000 ккал одним сахаром тоже было бы непросто.

Миф: инсулин усиливает голод Факт: инсулин снижает аппетит Во множестве исследований было показано, что инсулин на самом деле подавляет аппетит . Чуть позже нам пригодится этот факт.

Миф: исключительно углеводы ответственны за повышение инсулина Факт: белок тоже отлично повышает инсулин Наверно, это самый распространенный миф. Плохая репутация углеводов вызвана их воздействием на инсулин, но белки тоже отлично его стимулируют. На самом деле, они такой же мощный стимул, как угли. В одном исследовании сравнивалось воздействие двух приемов пищи на уровень инсулина. Один прием пищи содержал 21 гр белка и 125 гр. углей. В другом было 75 гр белка и 75 гр углей. Оба ПП содержали по 675ккал. Вот график с уровнями инсулина.

Воздействие на уровень инсулина высокуглеводного ПП и ПП с высоким содержанием белка А вот график с уровнем сахара в крови:

Низкобелковый/Высокоуглеводный ПП Высокобелковый/Низкоуглеводный ПП Сравниваются показатели сахара в ответ на высокоуглеводный ПП с небольшим количеством белка и ПП с большим количеством белка Кто-то, конечно, скажет, что низкоуглеводный ПП не был таким уж низкоуглеводным, т.к. содержал 75 гр. углей. Но дело не в этом. Дело в том, что в высокоуглеводном ПП было В ДВА РАЗА больше углей, которые подняли глюкозу ВЫШЕ, а инсулин, тем не менее, был НИЖЕ. Т.е. белок точно также вызвал повышение инсулина, как и углеводы. А также это исследование показывает, что инсулин более резко повышался после белкового ПП.

На маленьком графике: Низкобелковый/ВысокоуглеводныйПП Высокобелковый/Низкоуглеводный ПП B. Инсулиновая реакция после белкового и углеводного ПП Здесь видно, что после белкового ПП инсулин быстрее достигает пика, 45 мкЕ/мл через 20 минут после приема пищи, тогда как уровень после углеводного ПП – 30 мкЕ/мл. Притом, более высокий уровень инсулина связывают со снижением аппетита. Участники отмечали уменьшение голода и большую сытость после белкового ПП. А - Голод B. Сытость

Низкобелковый/Высокоуглеводный ПП Высокобелковый/Низкоуглеводный ПП Сравнение воздействие на ощущение голода и сытости после высокоуглеводного ПП и белкового ПП

А вот другое исследование, где сравнивается действие 4 разных видов белка на инсулиновую реакцию. Интересно, что здесь из этих разных видов белка делали коктейли (как насчет коктейля с тунцом?). Коктейли содержали 11 гр углей и 51 гр белка. Вот инсулиновая реакция на разные коктейли:

a - Яичный белок / b - Индейка / c - Рыба / d - Сывороточный протеин Инсулиновая реакция на 4 вида белка

Здесь можно видеть, что все типы белка вызвали инсулиновую реакцию, несмотря на ничтожное количество углеводов. И наиболее высокую инсулиновую реакцию вызвал сывороточный протеин. Наверно, кто-то может решить, что эта реакция была вызвана глюконеогенезом (процесс превращения белка в глюкозу, происходящий в печени). Т.е. белок превращается в глюкозу, вызывая повышение уровня инсулина. Но при этом инсулиновая реакция была бы более медленной, отложенной, потому что на превращение белка в глюкозу требуется время. Но этого не происходит, инсулин повышается быстро, достигая пика за 30 минут и быстро снижаясь в течение 60 минут.

Инсулиновая реакция на разные типы белка Так что быстрая инсулиновая реакция возникает не на глюкозу в крови. На самом деле, сывороточный протеин, который вызвал самую большую реакцию, понизил уровень глюкозы:

Изменение уровня глюкозы в ответ на разные типы белка Инсулиновая реакция ассоциируется со снижением аппетита. И, кстати, после сывороточного протеина, наиболее активно воздействующего на инсулин, отмечается наибольшее снижение аппетита. Вот диаграмма, на которой отмечена калорийность обеда участников исследования, который они получили через 4 часа после выпитого коктейля.

Яичный белок / Индейка / Тунец / Сывороточный протеин Калорийность обеда через 4 часа после потребления разных типов белка*

Обратите внимание, что после сывороточного протеина, сильнее всего повысившего инсулин, обед участников содержал на 150 меньше ккал. Здесь заметна довольно выраженная обратная зависимость между инсулином и потреблением калорий (соотношение порядка -0,93). А вот другое исследование, где отмечали инсулиновую реакцию на прием пищи, содержащий 485 ккал, 102 гр белка, 18 гр углей и почти 0 гр жиров.

Нормальный % жира / Ожирение Инсулиновая реакция на высокобелковый ПП у людей с нормальным и высоким % жира Обратите внимание, что инсулиновая реакция у участников с ожирением была более выражена, возможно, вследствие инсулин инсулинорезистентности. А вот диаграмма уровней глюкозы в крови. Здесь можно заметить, что между уровнями глюкозы и инсулина нет взаимосвязи – что соответствует результату предыдущего исследования.

Нормальный % жира / Ожирение Концентрация глюкозы в крови после высокобелкового ПП у людей с нормальным и высоким % жира Т.е. мы видим, что белок тоже вызывает секрецию инсулина, и она никак не связана с изменением уровня сахара в крови или с глюконеогенезом углей из белка. Вот, в этом исследовании, обнаружилось, что говядина вызывает почти такую же инсулиновую реакцию, как коричневый рис . И уровнем сахара в крови можно объяснить лишь 23% вариантов разной инсулиновой реакции на 38 видов разных продуктов. Таким образом, за секрецию инсулина ответственны не только углеводы, все гораздо сложнее. Итак, каким образом белок может вызвать быстрый подъем инсулина, как было показано в исследовании с сывороточным протеином? Аминокислоты (строительные блоки белков) могут заставить поджелудочную железу вырабатывать инсулин, не превращаясь предварительно в глюкозу. Например, такая аминокислота как лейцин, стимулируют выработку инсулина и взаимосвязь прямо пропорциональна (чем больше лейцина, тем больше инсулина).

Если кто-то считает, что инсулиновая реакция, вызванная белком, не подавляет липолиз, потому что запускает секрецию глюкагона, который противостоит воздействию инсулина, то он ошибается. Выше уже упоминалось, что инсулин подавляет липолиз. Смотрите, идея, что глюкагон способствует липолизу, основана на трех фактах: в жировых клетках есть рецепторы к глюкагону, затем – глюкагон усиливает липолиз у животных, а «invitro » (в пробирке) было показано, что глюкагон усиливает липолиз в жировых клетках также и у человека. Однако то, что происходит ин витро, вовсе необязательно повторяется «in vivo » (в организме). Недавно мы получили данные, которые перевернули старые представления. Исследование с использованием новейшей технологии показало, что в организме человека глюкагон не повышает липолиз. Другое исследование с использованием той же самой техники дало похожий результат. Кстати, в этом же исследовании не обнаружили никакого липолитического действия и «in vitro ». Надо бы напомнить, почему вообще глюкагон высвобожается в ответ на поступление белка. Поскольку белок повышает инсулин, это приводит к резкому снижению концентрации глюкозы в крови, если вместе с белками не поступают углеводы. Глюкагон предотвращает резкое падение уровня сахара в крови, заставляя печень вырабатывать глюкозу.

Выводы Инсулин, оказывается, вовсе не ужасный гормон, вызывающий накопление жира, который во что бы то ни стало нужно удерживать на предельно низком уровне. Это важный гормон, регулирующий аппетит и сахар крови. На самом деле, если вы действительно хотите, чтобы уровень инсулина был как можно ниже, то не ешьте много белка… и много углеводов… остается питаться только жирами. Но это не рекомендовано никому. Возможно, у кого-то вызовет диссонанс тот факт, что белок тоже вызывает выраженную инсулиновую реакцию. Долгое время было весьма распространенным убеждение о том, что нужно контролировать уровень инсулина и стараться, чтобы он был как можно ниже, и что подъем инсулина - это плохая штука.

Теперь поговорим о быстрых углеводах. Считается, что они вызывают быстрый подъем уровня инсулина. Но очевидно дело не в инсулине, т.к. белок вызывает такой же быстрый подъем. Единственная проблема с быстрыми (или рафинированными) углеводами – это их калорийность. В маленький объем помещается довольно приличное количество калорий. Кроме того, такие продукты обычно насыщают куда хуже менее калорийной еды. В общем, если говорить о высокоуглеводных продуктах, то по их калорийности можно довольно уверенно судить об их сытности (чем ниже калорийность, тем лучше они насыщают). В итоге, инсулин не заслуживает своей плохой репутации . Скажем, благодаря повышению уровня инсулина белковые продукты хорошо притупляют голод. Он повышается даже после низкоуглеводных и высокобелковых приемов пищи. Чем беспокоиться по поводу инсулина, лучше подумать о том, какие продукты дают ощущение сытости именно вам, и какой диеты вы сможете придерживаться в долгосрочной перспективе. Потому что индивидуальная реакция на разные диеты может очень сильно варьироваться, и то, что работает для одного, не обязательно сработает для другого.

Дата: 12/05/2016

Сывороточный протеин давно популярен среди спортсменов как одно из самых эффективных средств для наращивания мышечной массы и восстановления после тренировок. А с недавнего времени им заинтересовались еще и врачи – эндокринологи, правда, не с позиции приобретения завидного рельефа тела, а со своей профессиональной точки зрения.

И произошло это не случайно. Ряд исследований показал, что применение сывороточного протеина влечет за собой снижение уровня глюкозы в крови на уровне сопоставимым с действием таких противодиабетических препаратов как сульфонил мочевины и метформин. Действие этих лекарственных средств как раз таки и нацелено на снижение уровня сахара в крови за счет увеличения чувствительности клеток к инсулину и с его помощью более активному транспорту глюкозы внутрь клеток.

Проведя биохимические исследования, ученые выяснили, что снижение уровня глюкозы в крови здоровых людей и больных сахарным диабетом второго типа достигается во многом благодаря присутствию в сывороточном протеине ВСАА аминокислот в высокой концентрации. ВСАА, то есть незаменимые аминокислоты лейцин, изолейцин и валин, успешно зарекомендовали себя в спорте в качестве эффективного строительного материала для роста и восстановления мышц. Эндокринология же посмотрела на них с другой стороны и выяснила, что, превращаясь в желудочно-кишечном тракте, эти аминокислоты, а активнее всего лейцин, образуют биоактивные пептиды, которые стимулируют синтез гормонов кишечника, так называемых инкретинов.

Инкретины начинают синтезироваться определенными участками кишечника практически сразу после употребления пищи, но существуют очень непродолжительное время (всего пару минут), так как подвергаются атаке специфического фермента дипептидилпептидазы-4. Было установлено, что биоактивные пептиды сывороточного протеина способны служить ингибиторами этого фермента, то есть замедлять его действие, позволяя инкретинам обеспечивать выделение инсулина, а значит и снижение уровня сахара в крови, более продолжительное время.

У больных сахарным диабетом второго типа секреция инсулина за счет инкретинов снижена практически вдвое по сравнению со здоровыми людьми, так что это открытие дает им большую надежду на обретение нового и доступного способа поддержания приемлемого уровня сахара в крови при помощи сывороточного белка.

Оправдывает эти надежды еще и исследование израильских ученых, опубликованное в журнале «Диабетология». Согласно ему, у пациентов с сахарным диабетом второго типа, принимавших 50 грамм сывороточного протеина в 250 мл воды незадолго до завтрака, наблюдалось повышение уровня инсулина и пропорциональное снижение уровня сахара в крови. Инсулиновый отклик был на 105% процентов выше, чем в группе, не принимавших протеин до завтрака, и оставался таковым довольно продолжительное время после приема пищи.

Такие неожиданные свойства сывороточного протеина заинтересовали американских ученых. В своем исследовании они решили установить взаимосвязь между применением различных видов белка и инсулиновым ответом. Для того, чтобы исключить влияние углеводов на инсулиновый уровень, их количество в каждой анализируемой порции было одинаковым. Одинаковым было и количество белка в сравниваемых порциях, отличалось лишь его происхождение. Анализировали белок яйца, белок мяса рыбы, белок мяса птицы и белок сыворотки молока. Оказалось, что инсулиновая секреция различна при употреблении каждого из видов белка, а при употреблении сывороточного она практически вдвое больше, чем в остальных случаях.

И это неспроста, ведь именно в сывороточном протеине самая высокая концентрация ВСАА, в том числе и такого важного для образования биоактивных пептидов, а следовательно и инкретинов, лейцина. Это еще раз подтверждает эффективность сывороточного протеина в активизации инкретинового пути выработки инсулина.

В этом же исследовании было установлено, что наибольшее снижение аппетита наблюдалось в той группе испытуемых, которая употребляла сывороточный протеин. Тут опять-таки прослеживается определенная взаимосвязь. Лейцин и остальные ВСАА, стимулируя образование биоактивных пептидов, обеспечивают продолжительную выработку такого инкретина как глюкагоноподобный пептид. Он, в свою очередь, являясь регуляторным гормоном, уменьшает скорость опорожнения желудка и угнетает ответственные за аппетит структуры мозга, что дает чувство насыщения даже от небольшой порции еды. Так что употребление сывороточного протеина не только снижает уровень сахара в крови, но и позволяет надолго не думать о еде.

Активность глюкагоноподобного пептида, увеличенная сывороточным протеином, представляет особый интерес для эндокринологов еще и с той позиции, что этот пептид способен противостоять гибели бета-клеток поджелудочной железы , а совместно с сывороточным бета-лактоглобулином обеспечивать еще и восстановление этих жизненно необходимых клеток.

Сывороточный протеин уже давно и повсеместно востребован в качестве универсального источника аминокислот и отличного поставщика иммуноглобулинов для строительства организмом антител . А последние исследования в области эндокринологии дают начало еще и новому представлению о сывороточном протеине как о доступном альтернативном средстве борьбы с сахарным диабетом второго типа.

Вы можете смело заменять таким протеиновым коктейлем один или несколько приемов пищи. Это позволит Вам:
Обогатить Ваш рацион полноценным и легко усваиваемым белком;
Обеспечить организм незаменимыми аминокислотами, то есть теми, которые не вырабатываются им самостоятельно;
Поддерживать оптимальный уровень глюкозы в крови;
Контролировать аппетит и изменить стереотип питания;
Разнообразить свой день вкусным и полезным лакомством.

Искренне верим, что дальнейшие исследования врачей и ученых дадут бесценный шанс миллионам людей, страдающим от сахарного диабета второго типа, использовать такие недорогие продукты как сывороточный протеин в борьбе с этим коварным недугом. Узнавайте новое в знакомом, ищите полезное в доступном и будьте здоровы.