За пределами метаболического синдрома: как высокие уровни инсулина провоцируют современные проблемы со здоровьем

Оглавление

• Ключевые моменты
• Введение: расширяющаяся сеть заболеваний, связанных с инсулином
• Понимание гиперинсулинемии и инсулинорезистентности
• Диетическая связь: как современные продукты провоцируют проблемы с инсулином
• Исторические изменения в нашем питании
• Как инсулин влияет на гормоны роста и половые гормоны
• Конкретные состояния здоровья, связанные с гиперинсулинемией
• Что это означает для пациентов
• Ограничения исследования
• Практические рекомендации
• Часто задаваемые вопросы
• Информация об источнике

Ключевые моменты

• Высокие уровни инсулина, обусловленные современным питанием, могут вызывать акне, преждевременное половое созревание, некоторые виды рака и близорукость.
• Инсулинорезистентность приводит к компенсаторной гиперинсулинемии, вызывая гормональные изменения, влияющие на гормоны роста и половые гормоны.
• Углеводы с высокой гликемической нагрузкой способствуют развитию инсулинорезистентности, повышая уровень глюкозы в крови, инсулина, ЛПОНП (липопротеинов очень низкой плотности) и свободных жирных кислот.
• Диетическая фруктоза, особенно в кукурузном сиропе с высоким содержанием фруктозы, может снижать чувствительность к инсулину и повышать уровень триглицеридов.
• Потребление сахара на душу населения в США увеличилось на 64% с 1909 по 1999 год, тогда как потребление клетчатки снизилось.

Введение: Расширяющаяся сеть заболеваний, связанных с инсулином

Почти 60 лет врачи и исследователи подозревали, что инсулинорезистентность — состояние, при котором клетки организма неправильно реагируют на инсулин, — играет ключевую роль во многих хронических заболеваниях. Осознание того, что инсулинорезистентность и ее метаболическое последствие, компенсаторная гиперинсулинемия (хронически высокий уровень инсулина), представляют собой объединяющее звено, общее для сахарного диабета 2 типа, ишемической болезни сердца, артериальной гипертензии, ожирения и дислипидемии (аномальные показатели жиров в крови), стало более поздним открытием последних десятилетий.

Этот кластер проблем со здоровьем часто называют метаболическим синдромом или синдромом X. Кроме того, нарушения фибринолиза (процесса разрушения кровяных сгустков в организме) и гиперурикемии (высокого уровня мочевой кислоты) также, по-видимому, являются частью этого комплекса заболеваний. Масштаб этих проблем ошеломляет: 63% мужчин и 55% женщин старше 25 лет в США имеют избыточный вес или страдают ожирением, а от ожирения ежегодно умирает около 280 184 человек.

Более 60 миллионов американцев страдают сердечно-сосудистым заболеванием (основной причиной смертности, составляющей 40,6% всех смертей), 50 миллионов — артериальной гипертензией, 10 миллионов — сахарным диабетом 2 типа, а 72 миллиона взрослых поддерживают нездоровые соотношения холестерина. Эти заболевания, связанные с инсулинорезистентностью, представляют собой главную проблему здравоохранения не только в США, но и во всей западной цивилизации.

Поразительно, что эти состояния либо редки, либо практически отсутствуют в обществах охотников-собирателей и менее вестернизированных обществ, придерживающихся своих традиционных диет. За последние 5 лет появляющиеся данные свидетельствуют о том, что сеть заболеваний, связанных с высоким уровнем инсулина, выходит далеко за рамки распространенных метаболических проблем. Такие разнообразные состояния, как акне, раннее половое созревание, некоторые виды рака, повышенный рост, близорукость, кожные метки, акантозис нигриканс (потемнение участков кожи), синдром поликистозных яичников (СПКЯ) и мужское облысение по андрогенному типу, могут быть все связаны с гиперинсулинемией через гормональные взаимодействия.

Понимание гиперинсулинемии и инсулинорезистентности

Когда мы едим углеводы, наша пищеварительная система расщепляет их на глюкозу, которая попадает в кровоток. В первые 2 часа после еды глюкоза быстро всасывается и повышает уровень сахара в крови. Это повышение, наряду с другими пищеварительными гормонами, стимулирует поджелудочную железу секретировать инсулин, вызывая быстрый рост уровня инсулина.

Степень реакции крови на сахар и инсулин зависит в первую очередь от гликемического индекса (насколько быстро продукт повышает уровень сахара в крови) и гликемической нагрузки (гликемический индекс, умноженный на содержание углеводов) потребляемой пищи. Хотя смешанные приемы пищи, содержащие белки и жиры вместе с углеводами, могут снизить общую реакцию, регулярное употребление продуктов с высоким гликемическим индексом приводит к более высокому среднему уровню глюкозы и инсулина в крови за 24 часа по сравнению с продуктами с низким гликемическим индексом при одинаковом содержании калорий.

Инсулинорезистентность возникает, когда скелетные мышцы сопротивляются сигналу инсулина поглощать глюкозу. Хотя мышцы являются основным местом инсулин-стимулируемого поглощения глюкозы, инсулинорезистентность также развиваются жировая ткань, печень и эндотелиальные клетки. Молекулярная основа этого процесса сложна, но мы знаем, что он является результатом совместного действия четырех связанных с диетой факторов: (1) хронически высокий уровень глюкозы в крови; (2) высокий уровень инсулина; (3) повышенные частицы холестерина ЛПОНП; и (4) высокие уровни свободных жирных кислот, на фоне генетической предрасположенности.

Когда ткани становятся устойчивыми к сахароснижающему эффекту инсулина, уровень сахара в крови не обязательно сразу патологически повышается, поскольку поджелудочная железа выделяет дополнительный инсулин. Поддержание нормального уровня сахара в крови за счет повышенного уровня инсулина называется компенсаторной гиперинсулинемией — фундаментальным метаболическим нарушением, лежащим в основе заболеваний синдрома X.

Диетическая связь: как современные продукты вызывают проблемы с инсулином

Из четырех основных диетических причин инсулинорезистентности (хроническое повышение уровня глюкозы в крови, инсулина, ЛПОНП и свободных жирных кислот) потребление углеводов с высокой гликемической нагрузкой имеет потенциал способствовать всем четырем из них. В ранний период (1–2 часа) после еды уровень глюкозы в крови значительно выше после продуктов с высоким гликемическим индексом. Концентрация инсулина в плазме также выше в этот ранний постпрандиальный период.

По сравнению с продуктами с низкой гликемической нагрузкой, продукты с высокой гликемической нагрузкой остро повышают концентрацию неэтерифицированных свободных жирных кислот (СЖК) в плазме в поздний период (4–6 часов) после еды за счет усиления распада жиров из жировых клеток. Эти приемы пищи также увеличивают секрецию печенью частиц ЛПОНП во время голодания и после всасывания. Кроме того, инсулин становится стимулятором секреции ЛПОНП, когда интервалы между приемами пищи короткие и уровень инсулина не может снизиться до базового.

В совокупности гормональные изменения, вызванные привычным потреблением углеводов с высокой гликемической нагрузкой в течение 24 часов, особенно при потреблении большего количества калорий, чем требуется, способствуют развитию инсулинорезистентности и компенсаторной гиперинсулинемии.

Парадоксально, но хотя диетическая фруктоза имеет низкий гликемический индекс и нагрузку, она регулярно используется для индуцирования инсулинорезистентности в исследованиях на животных при высоких диетических концентрациях (35–65% от энергии). Исследования на людях показывают, что высокое потребление фруктозы (обычная диета плюс дополнительные 1000 калорий фруктозы ежедневно) у здоровых людей также ухудшает чувствительность к инсулину. Даже при концентрациях, достижимых в обычной диете (17% от энергии), фруктоза повышала уровень триглицеридов в крови у здоровых субъектов.

Диетическая фруктоза может способствовать инсулинорезистентности благодаря своей уникальной способности среди сахаров вызывать сдвиг в том, как организм обрабатывает свободные жирные кислоты. Хотя чистая фруктоза вызывает минимальную реакцию инсулина, наиболее распространенные формы в нашем рационе — кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы (HFCS) 42 и HFCS 55 — представляют собой смеси фруктозы и глюкозы (42% фруктозы/53% глюкозы и 55% фруктозы/42% глюкозы соответственно), которые действительно вызывают значительную реакцию инсулина.

Исторические изменения в нашем рационе

Хотя рафинированный сахар и злаки являются обычными продуктами в современном рационе, эти углеводы с высоким гликемическим индексом потреблялись обычными людьми в Европе XVII и XVIII веков в малых количествах или не употреблялись вовсе. Они стали широко доступны в больших количествах только после того, как началась промышленная революция.

Данные показывают, что потребление сахарозы на душу населения в Англии неуклонно росло с 6,8 кг в 1815 году до 54,5 кг в 1970 году. В этот же период аналогичные тенденции наблюдались в США и большинстве европейских стран. Поскольку сахароза расщепляется на равные части глюкозы и фруктозы, этот рост означал резкое увеличение потребления как фруктозы, так и глюкозы.

Изменения в потреблении фруктозы особенно заметны. С появлением технологии обогащения фруктозы хроматографическим методом в конце 1970-х годов массовое производство кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы стало экономически целесообразным. Данные показывают быстрый рост уровня HFCS 42 и HFCS 55 в продовольственном снабжении США с момента их появления.

Общее количество не связанной фруктозы в виде моносахарида увеличилось на удивительные 4800% за последние 30 лет, с 0,3 кг в 1970 году до 14,7 кг в 2000 году. Общее потребление фруктозы с пищей (не связанная фруктоза плюс фруктоза из сахарозы) увеличилось на 26%, с 23,4 кг в 1970 году до 29,5 кг в 2000 году. Общее потребление сахара выросло с 55,5 кг в 1970 году до 69,1 кг в 2000 году.

Потребление сахара на душу населения в США увеличилось на 64% с 1909 по 1999 год, в то время как потребление клетчатки за этот период снизилось на 17,9%. Произошли важные качественные изменения в потреблении углеводов помимо увеличения количества сахара. Рафинированные зерновые продукты с высокой гликемической нагрузкой теперь составляют 85,3% от всех потребляемых в США зерновых продуктов, обеспечивая 20% энергии в типичном рационе жителей США.

В типичном рационе жителей США сахара с высокой гликемической нагрузкой теперь обеспечивают 16,1% от общей энергии, а рафинированные зерновые продукты — 20% энергии. Это означает, что как минимум 36% всей энергии поступает из продуктов, которые, как известно, способствуют четырем причинам развития инсулинорезистентности. Эти продукты редко или никогда не употреблялись всего 200 лет назад.

Хотя потребление жиров также увеличилось (на 32% с 1909–1919 годов по 1990–1999 годы), одни только жиры в условиях равной калорийности не вызывают инсулинорезистентность у людей. Исследования показывают, что ряд диет с равной калорийностью, содержащих до 83% жиров, не приводили напрямую к развитию инсулинорезистентности. Инсулинорезистентность возникает только тогда, когда повышенное потребление жиров приводит к ожирению.

Однако продукты с высоким гликемическим индексом часто также являются продуктами с высоким содержанием жиров (как показано в Таблице 3 оригинального исследования). Эти продукты часто запускают цикл снижения уровня сахара в крови, вызванного инсулином, за которым следует переедание, при котором предпочтение отдается углеводам с высоким гликемическим индексом. Энергоемкий жировой компонент этих продуктов часто потребляется одновременно с высокогликемическими элементами, способствующими развитию инсулинорезистентности.

Как инсулин влияет на гормоны роста и половые гормоны

Метаболические эффекты хронически высокого уровня инсулина сложны и разнообразны. Исследования показывают, что компенсаторная гиперинсулинемия, характерная для подросткового ожирения, хронически подавляет выработку печенью белка, связывающего инсулиноподобный фактор роста-1 (IGFBP-1), что, в свою очередь, увеличивает уровень свободного инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF-1), биологически активной части циркулирующего IGF-1.

Уровни инсулина и IGFBP-1 изменяются обратно пропорционально в течение дня, и подавление IGFBP-1 инсулином (и последующее повышение свободного IGF-1) может быть максимальным, когда уровни инсулина превышают 70–90 пмоль/л. Кроме того, уровни гормона роста (ГР) снижаются из-за отрицательной обратной связи свободного IGF-1 на секрецию ГР, что приводит к снижению уровня IGFBP-3.

Эти исследования демонстрируют, что как острые, так и хронические повышения уровня инсулина приводят к увеличению циркулирующих уровней свободного IGF-1 и снижению уровня IGFBP-3. Свободный IGF-1 является мощным стимулятором роста практически для всех тканей организма.

Снижение уровня IGFBP-3, вызванное повышенным уровнем инсулина в сыворотке крови или острым употреблением углеводов с высоким гликемическим индексом, также может способствовать неконтролируемой пролиферации клеток. IGFBP-3 действует как фактор, ингибирующий рост в клетках, в которых отсутствуют рецепторы IGF. В этой роли IGFBP-3 подавляет рост, препятствуя связыванию IGF-1 с его рецептором.

Поскольку потребление рафинированных сахаров и крахмалов способствует как острым, так и хроническим повышениям уровня инсулина, эти распространенные продукты западной диеты имеют потенциал повышать уровень свободного IGF-1 и снижать концентрации IGFBP-3 в крови, тем самым стимулируя рост во многих тканях по всему телу.

Инсулин-опосредованное снижение уровня IGFBP-3 может дополнительно способствовать нерегулируемому росту тканей через воздействие на ядерный ретиноидный сигнальный путь. Ретиноиды — это природные и синтетические аналоги витамина А, которые ингибируют пролиферацию клеток и способствуют программируемой клеточной гибели (апоптозу). Природные ретиноиды организма действуют путем связывания с ядерными рецепторами, которые активируют гены, функция которых заключается в ограничении роста во многих типах клеток.

IGFBP-3 является лигандом для ядерного рецептора RXR alpha и усиливает его сигнализацию. Исследования показывают, что как агонисты RXR alpha, так и IGFBP-3 ингибируют рост во многих клеточных линиях. Поскольку RXR alpha является основным рецептором RXR в эпителиальной ткани, низкие плазменные уровни IGFBP-3, индуцированные высоким уровнем инсулина, могут снижать сигналы, ограничивающие рост, в этих тканях.

Высокий уровень инсулина также снижает концентрацию глобулина, связывающего половые гормоны (ГСПГ), который переносит тестостерон и эстроген в крови. Низкий уровень ГСПГ увеличивает концентрации свободного (биологически активного) тестостерона. Уровни ГСПГ обратно пропорциональны как уровню инсулина, так и уровню IGF-1. Следовательно, углеводы с высокой гликемической нагрузкой, способствующие гиперинсулинемии, могут одновременно повышать концентрации сывороточных андрогенов (мужских гормонов).

Специфические состояния здоровья, связанные с гиперинсулинемией

Авторы выделяют несколько состояний здоровья, которые могут быть связаны с гормональными изменениями, вызванными гиперинсулинемией:

• Акне: Гормональная среда, создаваемая высоким уровнем инсулина (повышенный свободный IGF-1 и андрогены, сниженный IGFBP-3), способствует развитию акне
• Ранняя менархе (половое созревание): Ростостимулирующие эффекты этой гормональной среды могут ускорять начало полового созревания
• Некоторые виды рака: Карциномы эпителиальных клеток (рак молочной железы, толстой кишки, предстательной железы) могут находиться под влиянием ростостимулирующей среды
• Повышение роста: Светская тенденция к увеличению роста в западных популяциях может быть частично объяснена этими гормональными эффектами
• Близорукость: Нерегулируемые эффекты роста могут распространяться на развитие глаз
• Кожные папилломы (кожные метки): Эти распространенные кожные образования могут быть результатом стимулирующей рост среды
• Акантозис нигриканс: Потемневшие, утолщенные участки кожи, часто связанные с инсулинорезистентностью
• Синдром поликистозных яичников (СПКЯ): Повышенный уровень андрогенов и метаболические нарушения напрямую способствуют развитию этого состояния
• Облысение макушки у мужчин: Потеря волос по мужскому типу может быть обусловлена этими гормональными изменениями

Что это означает для пациентов

Это исследование предполагает, что многие распространенные проблемы со здоровьем, которые мы часто рассматриваем как отдельные состояния, на самом деле могут иметь общую причину в виде инсулинорезистентности и компенсаторной гиперинсулинемии. Гормональная каскадная реакция, вызванная высоким уровнем инсулина — повышение свободного уровня ИФР-1 и андрогенов, снижение уровня IGFBP-3 и ГСПГ — создает в организме среду, способствующую нерегулируемому росту тканей и различным аномалиям.

Эти выводы имеют важное значение, поскольку они предполагают, что диетические вмешательства, направленные на снижение уровня инсулина, могут помочь предотвратить или улучшить широкий спектр состояний, выходящих за рамки диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. Это единое понимание этих «болезней цивилизации» предоставляет основу для решения множества проблем со здоровьем с помощью общих подходов к образу жизни.

Для пациентов, борющихся с любым из этих состояний, это исследование дает надежду на то, что устранение основной инсулинорезистентности посредством изменений в диете может принести пользу сразу в нескольких областях здоровья.

Ограничения исследования

Это исследование представляет теоретическую основу, основанную на существующих доказательствах, но важно отметить, что не все предложенные связи были окончательно доказаны в ходе клинических испытаний. Статья синтезирует данные из различных областей, чтобы построить убедительное обоснование, однако для подтверждения некоторых конкретных механизмов и предполагаемых отношений необходимы дополнительные исследования.

Авторы признают, что молекулярная основа периферической инсулинорезистентности сложна и изучена неполностью. Хотя предложенные механизмы биологически правдоподобны и поддерживаются различными линиями доказательств, исследования на людях, специально проверяющие эти связи при всех упомянутых состояниях, ограничены.

Кроме того, хотя исторические данные о питании показывают корреляцию между изменениями в паттернах потребления пищи и исходами для здоровья, причинно-следственную связь нельзя однозначно установить только на основе этих данных. За рассматриваемый период изменились и многие другие факторы образа жизни.

Практические рекомендации

Основываясь на этом исследовании, пациенты, обеспокоенные проблемами со здоровьем, связанными с инсулином, могут рассмотреть:

1. Снизить потребление углеводов с высокой гликемической нагрузкой: Ограничьте продукты с высоким гликемическим индексом, такие как рафинированные сахара, белый хлеб, белый рис и переработанные злаки
2. Выбирайте цельные углеводы: Отдавайте предпочтение фруктам, овощам, бобовым и цельнозерновым продуктам, которые оказывают меньшее влияние на гликемический ответ
3. Будьте внимательны к потреблению фруктозы: Ограничьте продукты с добавленной фруктозой, особенно в виде кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы
4. Комбинируйте макронутриенты: Употребление белков и полезных жиров вместе с углеводами может помочь смягчить реакцию крови на сахар и инсулин
5. Поддерживайте здоровый вес: Поскольку ожирение усугубляет инсулинорезистентность, управление весом имеет решающее значение
6. Регулярная физическая активность: Физические упражнения улучшают чувствительность к инсулину независимо от изменений в диете

Важно отметить, что изменения в рационе следует осуществлять под руководством специалиста, особенно для людей с существующими заболеваниями или тех, кто принимает лекарства, влияющие на уровень сахара в крови.

Часто задаваемые вопросы

Какие проблемы со здоровьем связаны с высоким уровнем инсулина?

Высокий уровень инсулина связан с акне, ранним половым созреванием, некоторыми видами рака (рак молочной железы, толстой кишки, предстательной железы), увеличением роста, близорукостью, кожными метками, акантозисом нигрикансом, синдромом поликистозных яичников и мужским облысением по андрогенному типу. Эти состояния возникают из-за гормональных эффектов гиперинсулинемии на факторы роста и половые гормоны.

Как диета вызывает высокий уровень инсулина?

Потребление углеводов с высоким гликемическим индексом, таких как рафинированные сахара и крахмалы, повышает уровень глюкозы в крови и уровень инсулина. Эти продукты также повышают уровень свободных жирных кислот и частиц ЛПОНП (липопротеинов очень низкой плотности), способствуя развитию инсулинорезистентности. Диетическая фруктоза, особенно в кукурузном сиропе с высоким содержанием фруктозы, может нарушать чувствительность к инсулину даже при умеренном потреблении.

Почему акне возвращается после лечения?

Акне может сохраняться, потому что высокий уровень инсулина создает гормональную среду, способствующую развитию акне. Повышенный уровень свободного инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF-1) и андрогенов, а также снижение уровня IGFBP-3 стимулируют выработку кожного сала и рост клеток кожи. Без устранения пищевых триггеров, поддерживающих гиперинсулинемию, акне может рецидивировать.

Что такое компенсаторная гиперинсулинемия?

Компенсаторная гиперинсулинемия — это состояние, при котором поджелудочная железа выделяет дополнительный инсулин для поддержания нормального уровня сахара в крови, когда ткани становятся устойчивыми к эффектам инсулина. Это приводит к хронически высокому уровню инсулина в крови, что считается основным метаболическим нарушением, лежащим в основе многих заболеваний, связанных с инсулинорезистентностью.

Как диетическая фруктоза способствует развитию инсулинорезистентности?

Диетическая фруктоза, особенно в больших количествах, может нарушать чувствительность к инсулину. Даже при уровнях, достижимых в обычном рационе, фруктоза может повышать уровень триглицеридов в крови. Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, распространенный подсластитель, содержит как фруктозу, так и глюкозу и может вызывать значительные инсулиновые реакции, способствуя развитию инсулинорезистентности.

Как высокий уровень инсулина влияет на половые гормоны?

Высокий уровень инсулина снижает концентрацию глобулина, связывающего половые гормоны (ГСПГ), в сыворотке крови, который переносит тестостерон и эстроген в крови. Снижение уровня ГСПГ приводит к увеличению уровня свободного (биологически активного) тестостерона, что может способствовать развитию таких состояний, как акне и синдром поликистозных яичников.

Какова взаимосвязь между инсулином и IGF-1?

Высокий уровень инсулина подавляет выработку печенью белка, связывающего инсулиноподобный фактор роста 1 (IGFBP-1), что увеличивает количество свободного инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF-1), биологически активной формы. Повышенный уровень свободного IGF-1 стимулирует рост во многих тканях и может способствовать развитию таких состояний, как акне, некоторые виды рака и увеличение роста.

Когда пациенту с инсулинорезистентностью или метаболическим синдромом следует получить второе мнение о возможной связи между высоким уровнем инсулина и такими состояниями, как акне, раннее половое созревание или некоторые виды рака?

Второе мнение целесообразно, если вам поставили диагноз инсулинорезистентность или метаболический синдром, и вы также испытываете такие состояния, как акне, раннее половое созревание, некоторые виды рака, близорукость, кожные метки, акантозис нигриканс, синдром поликистозных яичников или мужское облысение по андрогенному типу. Исследования показывают, что эти состояния могут иметь общую причину в гиперинсулинемии, вызванной диетами с высоким гликемическим индексом. Специалист может помочь оценить, помогут ли изменения в диете для снижения уровня инсулина решить несколько проблем со здоровьем одновременно. Diagnostic Detectives Network предоставляет независимые экспертные вторые мнения.

Информация об источнике

Original Article Title: Hyperinsulinemic diseases of civilization: more than just Syndrome X

Authors: Loren Cordain, Michael R. Eades, Mary D. Eades

Publication: Comparative Biochemistry and Physiology Part A, Volume 136, Issue 1, September 2003, Pages 95-112

Affiliation: Department of Health and Exercise Science, Colorado State University, Fort Collins, CO 80523, USA

Эта статья для пациентов основана на рецензируемых научных исследованиях и стремится точно отразить исходное научное содержание, сделав его доступным для образованных пациентов. Все числовые данные, статистика и выводы сохранены из оригинальной публикации.