Cukrovka neboli diabetes mellitus je souhrnným názvem pro soubor metabolických onemocnění, jejichž průvodním znakem je zvýšená hladina cukru v krvi. Podle Centra pro kontrolu a prevenci nemocí [1] se v USA týká 25,8 miliónů osob (8,3 % obyvatel). Ve statistice příčin smrti zaujímá smutné sedmé místo. Podle Ústavu zdravotnických informací a statistiky ČR bylo v roce 2013 u nás nemocných cukrovkou 861 647, zatímco v roce 2010 se jednalo o 60 tisíc nižší číslo: 806 230 pacientů.
V zásadě se toto onemocnění především dělí na dva hlavní typy: cukrovku 1. typu, kterou způsobuje genetika, na cukrovku 2. typu, která je získaná. Tomuto typu je možno předejít. Velký podíl na tomto stavu může mít nadbytečná konzumace tuků a sacharidů, pokud ji nevyvažujete dostatečným cvičením. Receptem na předcházení tomuto onemocnění je konzumace zdravé stravy a dostatek pohybu. Výzkum ukázal, že nástup cukrovky může oddálit konzumace určitých druhů hub, pacientům s cukrovkou ale také napomůže s hlídáním optimální hladiny krevního cukru.
Při cukrovce je nejdůležitější správné stravování
Před několika lety vědci potvrdili skutečnost, že nevhodné stravování má vliv na cukrovku 2. typu. Základní charakteristikou tohoto typu bývá především inzulinová rezistence neboli obranný mechanismus, který předchází škodlivým účinkům přetížení organismu (nadvýživy).
Za regulaci využití tuků a sacharidů pro vytváření buněčné energie je zodpovědný hormon inzulin. Pokud si dáme k jídlu cheeseburger, kyseliny a enzymy ho v naší trávicí soustavě přemění na chemické složky – malé částice procházejí krevním oběhem a dostávají se tak do různých částí těla.
Prostřednictvím inzulinu se odčerpává cukr z krve a dostává se dovnitř buněk, ve kterých vyrábí energii. Uvnitř buňky tyto jednoduché cukry procházejí několika drahami. Poslední je elektronový transportní řetězec (ETC). Dráhy předcházející ETC vytvářejí z cukrů nové molekuly. V tomto procesu je také zbavují elektronů, které se propojí s molekulami přenašečů. Přenašeči elektronů je vloží do ETC. Elektrony postupně putují z jednoho enzymu na druhý. V důsledku provedeného předání se membránou vytlačují protony. Kladné protony jsou vytlačovány ven, vnější prostor membrány je nabit kladně, zatímco vnitřní prostor je dodán záporný náboj. Tento rozdíl znamená, že na obou stranách membrány je elektrochemický gradient. Poslední enzym na konci řetězce znovu pustí tři protony membránou zpátky. Protony tečou dovnitř a mechanicky roztočí rotor, otáčení způsobí natlačení dvou molekul, které se spojí a vytvoří ATP: hlavní energetickou molekulu v těle. Celý proces můžeme připodobnit k vodní nádrži s turbínou. Protony leží v nádrži. Vypuštěním se roztočí turbína, která v těle vytváří energii.
Nadvýživa způsobuje potlačení metabolických drah
Pro správnou funkci ETC by se měla využívat hlavní energetická molekula (ATP), pokud existuje. Pouze pokud vznikne poptávka, měly by se živiny (tuky a cukry) předávat do nadřazených drah. Jestliže je již k dispozici dostatek ATP a do nadřazených drah stále proudí tuky a cukry, pak nastávají problémy. Vědci z Metabolického institutu pro studium cukrovky a obezity [2] jsou přesvědčeni o tom, že pokud strava obsahuje nadměrné množství tuků a cukrů a nejsou vyčerpávány energetické zásoby, dochází k vytváření radikálových forem kyslíku. Ty organismu velmi škodí, protože poškozují buňky. K unikání elektronů z řetězce dochází, pokud je ETC přenašeči elektronů přetížen. Elektrony mizí, nabalují se na kyslík a dochází tak k rozpouštění vnitrobuněčné složky. Potlačení metabolických drah je důsledkem nepřetržité nadvýživy. Vše připomíná výrobní linku, která přetéká surovinami, o které se nemá kdo postarat. Jestliže linka má nadbytek materiálu, který není odklízen, působí personálu zranění. Vedoucí je nucen zmáčknout tlačítko bezpečnostního zastavení. Jestliže ale vedoucí nezastaví nový přísun zboží – stále je přijímáno, i když je linka zastavena. Sklad je přeplněn. Inzulinová rezistence je ignorování inzulínu tělem, což je způsobeno nadvýživou. Tato efektivní strategie zabrání tvorbě radikálových forem kyslíku. Jestliže pokračujeme v jídle, krev se prosytí cukrem – dojde k hyperglykémii. Už není možnost jiného zpracování cukru a jeho vyčerpání z krevního oběhu.
Reishi a shiitake snižují šíření inzulinové rezistence
Ideálním způsobem, jak dosáhnout správného fungování inzulinu, je strava s nižším podílem tuku a cukru, doplněná o dostatek pohybu. Pomoci můžete ale také, když do jídelníčku zařadíte určité druhy hub. Existují totiž druhy, které podporují likvidaci radikálů, zmenšují oxidační poničení buněk, což znamená snížení rozvoje inzulinové rezistence.
Z výzkumu na myších vyplynulo, že polysacharidy hub druhu outkovka pestrá podporují působení superoxidu dismutázy – významného enzymu pro ničení superoxidových radikálů v mitochondriích, kde probíhá ETC [3]. Vědci z Institutu lékařských věd v Amale [4] kromě jiného přišli na to, že díky houbám reishi se po poničení silnými oxidanty snižuje oxidační stres a výrazněji funguje ETC. Studie publikovaná v Journal of Food Chemistry [5] říká, že polysacharidy z hub reishi mohou snižovat buněčnou oxidaci přímo nebo nepřímo zvyšovat hladinu inzulinu a snižovat krevní cukr. Bez významu rozhodně nejsou ani houby shiitake. Bylo totiž prokázáno, že mají vliv proti oxidačním účinkům jídla, které charakterizuje vysoký obsah tuku [6].
Reishi a shiitake jsou důležité pro ETC
Z hlediska farmakologie jsou velmi zajímavé antioxidační vlastnosti hub. Ty se totiž soustředí na původce problému: vnitřní část mitochondrií, v nichž probíhá ETC. Inzulinová rezistence reaguje na oxidační poškození a houby díky obsaženým polysacharidům toto poškození významně snižují. Jestliže vznikne inzulinová rezistence, může se hladina krevního cukru dostat na nebezpečnou úroveň. Jisté druhy hub se mohou podílet na obnově citlivosti na inzulin a snížit tak důsledky nadvýživy.
VÝZNAMNÁ HESLA:
ATP: Adenosintrifosfát – spojuje řadu různých funkcí. Tou nejvýznamnější je „energetická molekula“, protože má schopnost přenášet chemickou energii.
Cukrovka 2. typu (diabetes mellitus 2. typu): Získaná forma cukrovky. Charakteristická je pro ni inzulinová rezistence a vysoká hladina krevního cukru v důsledku nevhodného stravování a absence pohybu. Prostřednictvím nedávno zpracované studie se zjistilo, že inzulinová rezistence je reálně obranným mechanismem. Ten má za úkol zabránit tomu, aby nedocházelo k oxidačnímu poškození v důsledku nadvýživy.
Elektrochemický gradient: Odpovídá rozdílu mezi elektrickým nábojem na obou stranách membrány.
Elektrony: Část atomu se záporným nábojem.
Elektronový transportní řetězec: Dráha, která je zapotřebí pro vytváření ATP (chemické energie). Bez tohoto řetězce by se lidské tělo při vytváření energie muselo spolehnout na glykolýzu a my bychom byli nuceni jíst denně množství cukru, které by odpovídalo zhruba polovině naší hmotnosti. V elektronovém transportním řetězci přecházejí elektrony z jednoho enzymového komplexu do dalšího, přičemž nakonec je příjemcem elektronu molekulární kyslík. Při každém přesunu se protony vhánějí na druhou stranu membrány, a tím vzniká elektrochemický gradient. Poslední enzym (na konci řetězce) mechanicky pohání zpětné proudění protonů. Závěrečným enzymem je ATP syntáza. Její rotor se otáčí, když do enzymu nabíhají protony. Otáčení dotlačí ADP do fosfátové skupiny a dovolí vznik ATP. Elektronový transportní řetězec je umístěn ve vnitřní membráně mitochondrií.
Enzymy: Jedná se o bílkoviny, které slouží jako katalyzátor reakce tím, že zmenší množství energie potřebné k realizaci reakce. Jestliže bychom chtěli v laboratoři zopakovat reakce z našich těl bez přítomnosti enzymů, velká část by si nárokovala extrémně vysokou teplotu – energii. Za enzymy se skrývá velká efektivita. Bez nich bychom nežili. Navíc neprodukují odpad.
Inzulin: Jedná se o hormon zodpovědný za regulování metabolismu. Vytváří se ve slinivce břišní. Za jeho přispění se podporuje transfer glukózy z krve do buňky, kde poslouží k syntéze ATP. Pokud není inzulin, glukagon (další enzym) přeměňuje tuk na energii. S pomocí inzulínu se krevní cukr využije na energii a když není, dochází ke spalování tuku.
Inzulinová rezistence: Příznak cukrovky 2. typu. Inzulinová rezistence je ochranným prostředkem bránícím mitochondrie před oxidačním stresem. I když je inzulin k dispozici, krevní cukr není využíván metabolismem. Výše krevního cukru stoupá, jako by inzulin chyběl.
Koncentrace krevního cukru: Množství glukózy obsažené v krvi. Glukóza pronikne do glykolýzy. Tam na konci elektronového transportního řetězce vytvoří obrovské množství ATP. Jestliže se jedná o nízkou hladinu krevního cukru, dochází k redukci syntézy ATP. A obráceně: vysoká hladina krevního cukru znamená jiné problémy.
Mitochondrie: Vnitrobuněčná organela, která připomíná buněčnou elektrárnu. Zde pomocí elektronového transportního řetězce vzniká většina energie.
Nadvýživa: Nadbytečné přeplňování těla tuky a cukry, když nejsou využívány zásoby ATP. Znamená to: konzumujeme více kalorií, než je zapotřebí.
Polysacharidy: Dlouhé řetězce cukrů, které mají řadu variant: složité a větvené, případně lineární. Mohou být složeny z jednoho nebo několika druhů cukru.
Protony: Součást atomu s kladným nábojem.
Reaktivní formy kyslíku: Reaktivní molekuly, které se mohou podílet na poničení buněk. Oxidační poškození bývá pokládáno za důvod stárnutí. Mezi reaktivní formy kyslíku patří peroxid vodíku a superoxidy.
Superoxid dismutáza: Tento enzym má za úkol přeměnu velmi reaktivních superoxidů na peroxid vodíku a kyslík. Peroxid vodíku je pak využíván jako katalyzátor jiných enzymů, dochází k přeměně na vodu. Superoxid dismutáza je velmi podstatnou antioxidační molekulou, která zamezuje poškození buněk superoxidy.
NĚKOLIK VÝZKUMŮ A ÚRYVKŮ:
Sudheesh, N., Mathew, J., Ajith, T., Nima, N., & Janardhanan, K. (2012). Ganoderma lucidum se stará o ochranu jater před mitochondriálním oxidačním stresem a podílí se na zkvalitnění činnosti elektronového transportního řetězce u potkanů intoxikovaných tetrachlormethanem. Hepatology research : the official journal of the Japan Society of Hepatology, 42(2), 181-191.
„Úroveň reaktivních forem kyslíku v mitochondriích byla posílena a membránový potenciál mitochondrií byl podstatně snížen. Když dostaly reishi, došlo k ochraně mitochondrie jater nezávisle na dávce.“
„Závěr: Podle zjištění lze usuzovat, že ochranné účinky reishi proti poškození jater by mohlo být zapříčiněno zmenšením oxidačního stresu a dále také opětovnou činností mitochondriálních enzymů a membránového potenciálu.“
Fatmawati, S., Shimizu, K., & Kondo, R. (2011). Ganoderol B: silný inhibitor α-glukosidázy izolovaný z plodnice druhu Ganoderma lucidum. Phytomedicine, 18(12), 1053-1055.
„Protože inhibitor α-glukosidázy brání trávení sacharidů, má značný potenciál působit jako lék na cukrovku 2. typu. Při pátrání po látkách zmenšujících aktivitu α-glukosidázy došlo k nalezení aktivních složek v plodnici druhu Ganoderma lucidum. Bylo zjištěno, že CHCl3 výtažek z plodnice druhu reishi vypovídá o inhibičním působení na α-glukosidázu in vitro.“
„Hlavní složky naší běžné stravy – sacharidy (např. polysacharidy) se mění na jednoduché cukry. Pak jsou ve střevě vstřebávány. α-glukosidáza (EC 3.2.1.20) je enzym, který obsahuje epitel tenkého střeva. Slouží jako katalyzátor štěpení disacharidů a oligosacharidů na glukózu. Inhibitor α-glukosidázy byl nabídnut pro léčení diabetu mellitu 2. typu – jeho účinek totiž tkví v zabránění trávení sacharidů. Bylo prokázáno, že akarbóza (inhibitor α-glukosidázy) zabraňuje růstu hladiny glukózy v krvi po jídle a omezuje postprandiální hyperglykémii a glykovaný hemoglobin (Martin a Montgomery 1996). Během našeho zjišťování antidiabetických látek, které byly vyrobeny z přírodních produktů, se přišlo na to, že extrakt druhu Duanwood Red Reishi působí značně inhibičně na α-glukosidázu.“
Anderson, E. J., Woodlief, T. L., Wasserman, D. H., Boyle, K. E., Lustig, M. E., Neufer, P. D., et al. (2009). Emise H2O2 z mitochondrií a buněčný redoxní stav spojuje neúměrná konzumace tuků s inzulinovou rezistencí u hlodavců i u lidí. Journal of Clinical Investigation, 119(3), 573-581.
„Vytváření nadbytečných redukčních náhrad by naopak nejspíše stupňovalo redoxní stav komplexu I a/nebo zásoby ubichinonu. V klidovém stavu je úroveň úbytku elektronů z komplexu I obrovsky citlivá na redoxní stav/membránový potenciál (37–40), takže lze předpokládat, že také nízký nadbytek redukčních ekvivalentů může vyvolat exponenciální vzrůst výše vytváření superoxidů a emisí H2O2 z mitochondrií.“
„To zahrnuje skutečnost, že mitochondriální dysfunkce, analogicky jako inzulinová rezistence, je výsledkem, spíše než primárním důvodem změny buněčného metabolismu v efektu přehlcení živinami.“
„Výsledky této studie napovídají, že biologický stav svalových vláken kosterního svalstva, do kterého se počítá i míra citlivosti na inzulin, je funkčně spojen s redoxním stavem buňky. Prostřednictvím tohoto mechanismu dovoluje redukční potenciál elektronového transportního systému buňce cítit metabolickou nevyrovnanost. Emise H2O2 z mitochondrií zatím umožňují začátek náležité vyrovnávací reakce – ve snaze obnovit metabolickou rovnováhu se posune redoxní stav a sníží se citlivost na inzulin.“
„Především má velký význam si přiznat, že farmakologické přístupy, které byly navrženy pro zlepšení vstřebávání glukózy stimulovaného inzulinem – pokud optimálně nenarostou metabolické nároky, může být skrytý problém na stále horší úrovni. Vnitrobuněčné redoxní prostředí se pak může posouvat dál směrem k oxidovanému stavu. Tato studie navíc ukázala, že pokud využijeme antioxidanty zaměřené na mitochondrie, bude se jednat o potenciálně účinnou vyrovnávací taktiku pro léčení inzulinové rezistence a dalších onemocnění ve spojitosti s chronickou metabolickou nerovnováhou.“
Handayani, D., Chen, J., Meyer, B. J., & Huang, X. F. (2011). Jedlá houba shiitake (Lentinus edodes) odvrací ukládání tuku a snižuje triglyceridy u potkanů, kteří dostávali stravu s vysokým obsahem tuku. Journal of Obesity, 2011, 1-8.
„Tento výzkum odhalil negativní korelaci mezi množstvím doplňků stravy z houby shiitake a vzrůstem váhy, TAG v plazmě a celkové hmotnosti tuku.“
„Studie prokázala, že pokud se k vysokoenergetické stravě obsahující 50 % tuku přidá HD-M, může se u potkanů významně předejít celkovému ukládání tuku a poměrně významně se sníží plazmový TAG ve srovnání se stavem bez houby shiitake v potravě. Rovněž se zjistilo, že vliv na snížení plazmového TAG byl nepřímo podmíněn množstvím doplňku z houby shiitake a přímo závisel na výši viscerálního tuku.“
Hoehn, K. L., Richardson, A. R., Salmon, A. B., James, D. E., Cooney, G. J., Kraegen, E. W., et al. (2009). Inzulinová rezistence je buněčný antioxidační ochranný postup. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(42), 17787-17792.
„Díky těmto datům je umístěn mitochondriální superoxid do průsečíku vnitrobuněčného metabolismu a vedení činnosti inzulinu. Tím ho eventuálně určí jako metabolický senzor nadbytku energie.
Mitochondriální oxidační formy jsou hlavně tvořeny úbytkem elektronů, které mají vysokou energií z komplexu I a/nebo komplexu III elektronového transportního řetězce (ETC). Tyto elektrony omezují molekulární kyslík a vyrábějí O2−. Inhibice tvoření superoxidů v mitochondriích maří IR in vitro.
„Bylo zjištěno, že spousta modelů IR má souvislost se zvýšeným množstvím mitochondriálního O2•−, jeho snížení tedy může obnovit citlivost na inzulin.“
„Princip tohoto mechanismu tkví v poměru mezi dodávkami živin a potřeby ATP. Z toho vyplývá, že když dojde k nevyváženosti tohoto poměru, může rychlá kompenzační reakce buněk krátkodobě vylepšit nedostatek případně přebytek energie řízením vstupu glukózy do buňky. Obecně se má za to, že jestliže je přísun živin do buňky/potřeba ATP nízká (např. tělesná námaha nebo snížení kalorického příjmu) vede průvodní vzrůst poměru AMP/ATP k aktivaci AMPK a tím k následnému vzrůstu vstřebávání glukózy – bez ohledu na inzulin. V obráceném případě – přísun živin/potřeba ATP je vysoká (např. enormní dodávání živin nebo pasivita), ale navrhujeme, že další stoupání tvorby mitochondriálních superoxidů dává signál pro pohánění buněčné odpovědi, kterou je snížení vstřebávání glukózy pomocí antagonismu GLUT4.“
„Závěrem lze konstatovat skutečnost, že mitochondriální O2− je nadřazený IR. Jedná se o zásadní zjištění s naznačením, že IR může být součástí antioxidačního obranného mechanismu, aby chránil buňky před dalším oxidačním poničením. IR tedy můžeme chápat jako adekvátní reakci na posílenou akumulaci živin.“
Boden, M., Brandon, A., Tid-Ang, J., Preston, E., Wilks, D., Stuart, E., et al. (2012). Zvýšená exprese mangan superoxid dismutázy zlepšuje inzulinovou rezistenci, kterou vyvolává strava s vysokým množstvím tuku v kosterním svalstvu potkanů. American Journal of Physiology Endocrinology and Metabolism, 303(6). Získáno 1. ledna 2013 z http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22829583
„HF strava obrovsky redukovala působení inzulinu v celém těle a ve svalech TC, naproti tomu nadměrná exprese MnSOD u zvířat, která byla krmena HF stravou, se zlepšila redukce absorpce glukózy ve svalech TC o 50 % (P < 0,05). Snížená karbonylace proteinu se zjistila u svalu TC s nadměrnou expresí MnSOD – týkalo se zvířat, která dostávala HF stravu (20 % vs. kontralaterální kontrolní noha, P < 0,05). Z toho se dá usuzovat, že tento efekt byl předán přetvořeným redoxním stavem. Prostřednictvím zásahů, které vedou k posílení mitochondriální antioxidační činnosti, tedy lze nabízet ochranu inzulínové rezistenci, která pochází ze stravy, v kosterním svalstvu.“
Jia, J., Zhang, X., Hu, Y., Wu, Y., Wang, Q., Li, N., et al. (2009). Hodnocení antioxidačního působení polysacharidů z druhu Ganoderma lucidum in vivo u potkanů s STZ diabetem. Food Chemistry, 115(1), 32-36.
„V plazmě neléčených kontrolních potkanů s diagnostikovaným diabetem byla zjištěna nižší hladina sérového inzulinu a vyšší hladina krevní glukózy (BG). Při léčení pomocí polysacharidů z Ganodermy lucidum se velmi a úměrně dávce posilovaly neenzymové a enzymové antioxidanty, hladina inzulinu v séru a snižovala peroxidace lipidů a hladina krevní glukózy. Nakonec můžeme zkonstatovat, že studie prokázala, že polysacharidy z Ganodermy lucidum lze pokládat za silný antioxidant.“
Xu, C., Haiyan, Z., Jianhong, Z., & Jing, G. (2008). Farmakologické účinky polysacharidů z druhu Lentinus edodes – shiitake na oxidační status a expresi VCAM-1mRNA endotelových buněk hrudní aorty u potkanů, kteří dostávali stravu s velkým množstvím tuku. Carbohydrate Polymers, 74(3), 445-450.
„Závěry studie naznačují, že poskytování polysacharidů z L. edodes významně snižovalo triglycerid (TG), celkový cholesterol (TC), nízkodenzitní lipoprotein cholesterol (LDL-c) v séru a napomáhalo aktivitě antioxidačního enzymu v séru a brzlíkový a jaterní index u potkanů, kteří dostávali krmení s vysokým množstvím tuku. Při podávání polysacharidů z Lentinus edodes navíc docházelo k vysokému snížení zvýšené úrovně exprese VCAM-1mRNA ve skupině (V) (P < 0,05). Můžeme shrnout, že naše data naznačují, že podávání polysacharidů z Lentinus edodes by mohlo vést ke snižování zvýšeného oxidačního stresu, který byl vyvolán potravou s velkým množstvím tuku, a dále snižovat expresi VCAM-1mRNA endotelových buněk hrudní aorty u potkanů.“
[1] http://www.cdc.gov/features/diabetesfactsheet/
[2] Anderson, E. J., Wasserman, D. H., Woodlief, T. L., Boyle, K. E., Lustig, M. E., Neufer, P. D., et al. (2009). Mitochondrial H2O2 emission and cellular redox state link excess fat intake to insulin resistance in both rodents and humans. Journal of Clinical Investigation, 119(3), 573-581.
[4] Sudheesh, N., Ajith, T., Mathew, J., Nima, N., & Janardhanan, K. (2012). Ganoderma lucidum protects liver mitochondrial oxidative stress and improves the activity of electron transport chain in carbon tetrachloride intoxicated rats. Hepatology research: the official journal of the Japan Society of Hepatology, 42(2), 181-191.
[5] Jia, J., Zhang, X., Hu, Y., Wu, Y., Wang, Q., Li, N., et al. (2009). Evaluation of in vivo antioxidant activities of Ganoderma lucidum polysaccharides in STZ-diabetic rats. Food Chemistry, 115(1), 32-36.
[6] Handayani, D., Chen, J., Meyer, B. J., & Huang, X. F. (2011). Dietary shiitake mushroom (Lentinus edodes) prevents fat deposition and lowers triglyceride in rats fed a high-fat diet. Journal of Obesity, 2011, 1-8.