Insulinooporność - nie dość, że ma związek z otyłością to prowadzi do cukrzycy

Otyłość stała się globalnym problemem zdrowotnym i jest określana mianem epidemii. Dysfunkcyjna tkanka tłuszczowa odgrywa natomiast kluczową rolę w powstaniu insulinooporności. Jednak mechanizm jej rozwoju pozostaje słabo poznany. Wiele czynników pośrednio lub bezpośrednio wiąże się ze zwiększonym ryzykiem otyłości: czynniki środowiskowe, genetyczne, starzenie się, mikrobiota jelitowa i dieta.

Artykuł na: 29-37 minut
Zdrowe zakupy

Gdy dana osoba staje się otyła, komórki tłuszczowe (adipocyty) zwiększają swój rozmiar, dlatego tkanka tłuszczowa staje się większa, a przez to także dysfunkcyjna. Powiększona tkanka tłuszczowa uwalnia nadmiar wolnych kwasów tłuszczowych (FFA), reaktywnych form tlenu (ROS) i cytokin prozapalnych.

Nadmiar ogólnoustrojowych FFA i lipidów z pokarmu dostaje się do komórek narządów innych niż tkanka tłuszczowa, takich jak wątroba, mięśnie i trzustka, gdzie odkłada się w postaci tłuszczu, prowadząc do lipotoksyczności.

Szkodliwe lipidy rozregulowują organelle, czyli struktury wewnątrzkomórkowe, które zaczynają uwalniać reaktywne formy tlenu (ROS), powodując ogólnoustrojowy stan zapalny, hamujący działanie insuliny i zaburzający homeostazę glukozy, co prowadzi do dysregulacji całego organizmu.

Długotrwała otyłość i spożywanie nadmiernej liczby kalorii sprzyja zatem insulinooporności i rozwojowi ogólnoustrojowego stanu zapalnego, stwarzając w ten sposób warunki do rozwoju chorób.

Artykuł jest skróconą i uproszczoną wersją publikacji naukowej.

Otyłość ma już charakter epidemii i stanowi poważny pro­blem dla zdrowia publicznego. W Stanach Zjednoczonych otyłość jest drugą przyczyną zgonów, której można zapo­biegać. Problem wzrósł prawie trzykrotnie od 1975 roku i szacuje się, że do 2030 roku 51% populacji będzie otyła. W przypadku otyłości i spożywania zbyt dużych ilości pokarmu, nadmiar kalorii jest przechowywany w postaci lipidów w tkance tłuszczowej, powodując jej powiększe­nie. W przypadku długotrwałego przejadania się, nadmiar wolnych kwasów tłuszczowych (FFA) zostaje natomiast zmagazynowany w różnych narządach, jako tłuszcz ekto­powy – wytwarza on reaktywne form tlenu (ROS) i działa prozapalnie. Ten stan odgrywa kluczową rolę w rozwoju insulinooporności.

 

Jak działa insulina i skąd bierze się insulinooporność?

Insulina jest hormonem wydzielanym przez komórki β trzustki w odpowiedzi na stężenie glukozy i kwasów tłusz­czowych we krwi. Funkcją metaboliczną insuliny jest zatem utrzymanie homeostazy glukozy i lipidów. 

Kiedy przyjmu­jemy posiłek, poziom glukozy we krwi wzrasta. Komórki β trzustki wyczuwają to i uwalniają insulinę w zależności od ilości glukozy. Insulina wiąże się z receptorami komórko­wymi głównie w mięśniach szkieletowych, tkance tłuszczo­wej i w wątrobie i umożliwia glukozie wejście do komórek, gdzie zostaje ona włączona w przemiany energetyczne oraz procesy syntezy kwasów tłuszczowych i białek. 

Gdy komórki nie reagują odpowiednio na insulinę i nie mogą wykorzysty­wać glukozy do metabolizmu energetycznego, poziom tego cukru we krwi wzrasta, a komórki β trzustki odpowiadają coraz większym wydzielaniem insuliny, aby zrekompen­sować wysoki poziom glukozy we krwi – tak zaczyna się insulinooporność.

W miarę jej rozwoju, komórki β walczą, produkując coraz więcej insuliny w odpowiedzi na utrzymu­jący się wysoki poziom glukozy. Jeśli stan insulinooporności trwa przez miesiące i lata, komórki β nieustannie ciężko pra­cują produkując i z czasem, z przeciążenia, tracą zdolność regulowania poziomu glukozy.

Wzrastający poziom cukru

Czy insulinooporność może prowadzić do cukrzycy?

Podwyższony poziom glukozy we krwi, zmniejszona wraż­liwość na insulinę i zwiększone jej wydzielanie obserwuje się około 13 lat przed pełnym rozpoznaniem cukrzycy typu 2 (T2DM). Całkowity czas od początku wystąpienia okoliczności sprzyjających insulinooporności do T2DM można podzielić na trzy etapy.

  • Pierwszy etap to długi okres kompensacyjny, w którym rozwija się insulinooporność, podnosi poziom glukozy we krwi i zwiększa masa komórek β.
  • Drugi etap to okres adaptacji, kiedy komórki β nie są już w stanie w pełni kompensować rosnącej insulinoopor­ności. Pierwsze dwa etapy występują przed osiągnięciem fazy przedcukrzycowej.
  • Trzeci etap to rozwój stanu przed­cukrzycowego i T2DM – na tym etapie komórki β stają się dysfunkcyjne i nie są w stanie zrekompensować insulino­oporności, co z kolei powoduje gwałtowny wzrost poziomu glukozy we krwi. U około 25–70% pacjentów stan przedcu­krzycowy przekształca się w T2DM w ciągu 3–5 lat, a u 80% z nich pojawia się niealkoholowe stłuszczenie wątroby.

Insulinooporność zwiększa również ryzyko niewydolności serca, sprzyja nowotworom i pogarsza funkcje poznawcze, które zwiększają ryzyko rozwoju choroby Alzheimera.

Ryzyko rozwoju insulinooporności wzrasta u osób otyłych, z upośledzoną tolerancją glukozy, alkoholików i palaczy, a także przy hipercholesterolemii (zwiększone stężenie cholesterolu we krwi), hipertrójglicerydemii (podniesiony poziom trójglicerydów we krwi), niski poziom dobrego cholesterolu HDL, hiperurykemii (nadmiar kwasu moczo­wego we krwi) i nadciśnieniu tętniczym. Osoby otyłe rozwi­jają insulinooporność w określonych momentach swojego życia w ponad 80% przypadków.

INSULINA

Czym tak naprawdę jest otyłość?

Otyłość to choroba, w której nadmiar tkanki tłuszczowej nagromadzi się w stopniu, który może mieć niekorzystny wpływ na zdrowie. Otyłość jest definiowana przez amery­kański Narodowy Instytut Zdrowia (NIH) na podstawie wskaźnika masy ciała (BMI), obliczanego jako iloraz wagi osoby w kilogramach i kwadratu wzrostu w metrach.

Jeśli BMI przekracza 30, osoba jest uważana za otyłą. Zwiększe­nie masy tłuszczowej prowadzi do powiększenia rozmiaru komórek tłuszczowych (hipertrofia) i zwiększenia ich liczby (proliferacja), co skutkuje powiększeniem objętości tkanki tłuszczowej (hiperplazja). 

Nadmierne gromadzenie się tkanki tłuszczowej zwykle wynika z przyjmowania większej ilości składników odżywczych niż potrzebuje organizm. Ich nadmiar jest przechowywany w postaci trójglicerydów (rodzaj tłuszczów) w adipocytach.

Warto zaznaczyć, że tkanka tłuszczowa jest dużym i dynamicznym narządem endokrynnym (tzn. wydziela hormony), odpowiedzialnym za magazynowanie energii, stanowiącym od 2–70% masy ciała u ludzi. Gdy adipocyty nie są w stanie wchłonąć nad­miaru trójglicerydów, organizm wytwarza nowe komórki tłuszczowe.

Otyłość

Proces ten nazywany jest adipogenezą i prowa­dzi do zwiększenia objętości tkanki tłuszczowej, by mogła ona podołać wymogom organizmu. Tkankę tłuszczową dzielimy na dwa rodzaje: podskórną i trzewną. Tkanka podskórna gromadzi się głównie w pośladkach, na udach i pod skórą brzucha, a trzewna w okolicach żołądka, krezki i wokół nerek.

Badania wykazały, że otyłość często wiąże się z tworzeniem dysfunkcyjnej tkanki tłuszczowej – zahamowana zostaje jej hiperplazja i dochodzi do przerostu adipocytów (stąd jej nazwa – otyłość hipertroficzna), która prowadzi do zaburzeń metabolizmu.

Otyłość hipertroficzna często ma charakter otyłości brzusznej, która jest szkodliwa dla zdro­wia metabolicznego, rekrutuje makrofagi i inne komórki odpornościowe, promuje ogólnoustrojowy stan zapalny i tworzy środowisko sprzyjające odkładaniu tkanki tłusz­czowej.

Badania kliniczne wykazały, że im większy rozmiar adipocytów w okolicach żołądka, tym wyższe ryzyko insu­linooporności, a ponadto nawet stan zapalny w podskórnej tkance tłuszczowej, do którego dochodzi u umiarkowanie otyłych kobiet, jest związany z insulinoopornością.

Około 10–25% osób otyłych jest metabolicznie zdrowych, ponieważ ich organizmy zachowują wrażliwość na działa­nie insuliny – to doprowadziło m.in. do stwierdzenia, że można być zdrowym otyłym. Jednak najnowsze badania wykazały, że metabolicznie zdrowa otyłość nie istnieje i jest to stan szkodliwy – chociaż pacjent może pozostać wolny od chorób metabolicznych przez dziesięciolecia, stan taki zwiększa ryzyko nagłych i zagrażających życiu zdarzeń sercowo-naczyniowych.

U niektórych osób z zaburzeniami metabolicznymi ilość tłuszczu trzewnego przeważa nad ilością podskórnej tkanki tłuszczowej, co przyczynia się do insulinooporności. Otyłość zwiększa ponadto ryzyko rozwoju chorób nerek, choroby zwyrodnieniowej sta­wów, nowotworów, cukrzycy, bezdechu sennego, nieal­koholowego stłuszczenia wątroby, nadciśnienia i chorób sercowo-naczyniowych.

Tkanka tłuszczowa
Tkanka tłuszczowa jest dużym i dynamicznym narządem endokrynnym (tzn. wydziela hormony), odpowiedzialnym za magazynowanie energii, stanowiącym od 2–70% masy ciała u ludzi.

Częstość występowania otyłości

Wskaźniki otyłości rosną w zastraszającym tempie na całym świecie. Od 1975 roku otyłość w ogólnoświatowej popula­cji wzrosła niemal trzykrotnie. Częstość jej występowania zwiększyła się z 3,2% do 10,8% wśród mężczyzn i z 6,4% do 14,9% wśród kobiet w latach 1975–2014. Jeśli trend ten się utrzyma, do 2030 roku 57,8% światowej populacji będzie miało nadwagę lub otyłość. W Polsce w latach 2014–2019 wskaźnik nadmiernej masy ciała zwiększył się z 53% do 57%, problem otyłości dotyczy obecnie 25% kobiet i 32% mężczyzn.

Jakie są czynniki ryzyka otyłości?

Istnieje wiele czynników ryzyka otyłości, z których niektóre są zależne od środowiska i stylu życia, a inne są niezależne. Pomijając czynniki środowiskowe, niezależne czynniki ryzyka są modyfikowalne i możemy je zmieniać. Czynniki środowiskowe maja olbrzymi wpływ na rozwój otyłości.

1. Dieta - wysokoprzetworzone produkty

Wśród nich jest zachodnia dieta – wysoko­energetyczne pokarmy są łatwo dostępne i tanie, można je także kupić dosłownie wszędzie.

Te wysokoprzetworzone i niezdrowe produkty spożywcze są także intensywnie reklamowane w telewizji i radio. Co ważne, sięgają po nie głównie osoby o niższym statusie społeczno-ekonomicz­nym, ponieważ dostęp do tych produktów jest łatwy i są one tańsze, niż pokarmy zdrowe.

2. Wysiłek fizyczny

Wśród czynników środo­wiskowych jest także dostępność obiektów rekreacyj­nych – jeżeli znajdują się one w najbliższej okolicy, łatwiej jest ustrzec się przed otyłością, podczas gdy ograniczony dostęp do aktywności fizycznej lub zajęć rekreacyjnych jest związany ze zwiększonym ryzykiem otyłości.

Bieganie

3. Tempera­tura otoczenia 

Tempera­tura otoczenia również odgrywa tu pewną rolę. Wydatek energetyczny zwiększa się lub maleje wraz ze wzrostem lub spadkiem temperatury otoczenia.

Ciało człowieka utrzy­muje optymalną temperaturę, która jest wyższa niż tempe­ratura otoczenia. W chłodniejszych warunkach organizm ludzki zwiększa tempo metabolizmu, wzrasta ono również, gdy temperatura otoczenia jest wyższa.

Dzięki powszechnej kontroli temperatury poprzez ogrzewanie i klimatyzację w samochodach, domach i miejscach pracy, cieszymy się komfortowymi temperaturami, w których zapotrzebowa­nie na energię jest zminimalizowane, ze względu na to, że przebywamy w strefie neutralnej termicznie, a to zwiększa ryzyko rozwoju otyłości.

4. Uwarunkowania genetyczne

Uwarunkowania genetyczne również są czynnikiem ryzyka. Geny mogą bowiem wpływać na ilość i rozmiesz­czenie tkanki tłuszczowej w organizmie, oddziałują również na to, jak skutecznie organizm wykorzystuje żywność do wytwarzania energii.

Dieta i styl życia (w tym narażenie na głód), otyłość rodziców, palenie tytoniu i ekspozycja na różne substancje chemiczne, zaburzenia endokryno­logiczne, przyrost masy ciała podczas ciąży i cukrzyca ciążowa modyfikują ekspresję genów, co przekłada się na wyższe ryzyko otyłości u potomstwa.

Starzenie się organizmu prowadzi do zmian w składzie ciała – wzrasta m.in. prawdopodobieństwo odkładania się tłuszczu w wątrobie i mięśniach szkieletowych oraz magazynowania go w jamie brzusznej. Badania dowiodły, że zmniejszenie wraz z wiekiem wydatku energetycznego odgrywa kluczową rolę rozwoju otyłości – po 20. roku życia wskaźnik spoczynkowego wydatku energetycznego spada o 2–3% na dekadę, a masa mięśni szkieletowych zmniejsza się o 40% do 70. roku życia. Dodatkowo, wielu seniorów prowadzi siedzący tryb życia, co zmniejsza całkowity wydatek energetyczny nawet o połowę. Co ciekawe, masa ciała i masa tkanki tłuszczowej mają tendencję do osiąga­nia maksimum w wieku 65 lat u mężczyzn, podczas gdy u kobiet wzrasta ona do maksimum 10 lat później. W kolej­nych latach, zarówno u mężczyzn, jak i kobiet, masa tkanki tłuszczowej, masa mięśniowa i poziom wolnych kwasów tłuszczowych ma tendencję do obniżania się.
 

5. Mikrobiota jelitowa

Kolejnym czynnikiem jest mikrobiota. Ludzkie jelita zawierają miliardy drobnoustrojów – ich liczba jest ponad dziesięciokrotnie większa niż liczba komórek ludzkiego ciała.

Na skład mikrobioty jelitowej wpływ ma dieta, wiek, przebyte porody, karmienie piersią, stosowanie antybioty­ków, pochodzenie etniczne, genetyka gospodarza i przyj­mowane leki. Dieta i siedzący tryb życia są natomiast naj­ważniejszymi modulatorami mikrobiomu. 

Niskokaloryczne diety z dużym udziałem błonnika zwiększają różnorodność mikrobioty jelitowej (to stan bardzo pożądany, im bowiem większa różnorodność miokrobioty jelitowej, tym zdrow­szy jest mikrobiom), podczas gdy diety wysokokaloryczne zmniejszają ją.

U osób otyłych obserwuje się także wzrost poziomu krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych i zmniejszenie zawartości kalorii w kale, dlatego zakłada się, że spożywają one więcej wysokokalorycznych pokar­mów niż osoby szczupłe.

Zmiana diety, trening i operacje bariatryczne nie prowadzą do natychmiastowych zmian w składzie mikrobiomu, naukowcy zakładają, że mikro­biota jelitowa potrzebuje dużo czasu, aby dostosować się do nowych okoliczności, a ze względu na swoją trwałość może wymagać wieloletniego przestrzegania zaleceń dietetycznych i reżimu treningowego, by doszło w niej do zmian, wspierających utratę masy ciała.

Pokarmy i napoje, które spożywamy każdego dnia, także odgrywają istotną rolę w naszym ogólnym stanie zdrowia. Ciało ludzkie musi pozyskiwać z nich niezbędne skład­niki odżywcze: białka, węglowodany, tłuszcze, witaminy i minerały.

Urbanizacja i wzrost komfortu życia sprawiły, że typowa dieta zawiera duże ilości cukrów, tłuszczu i mięsa oraz fastfoodów, czyli składników, które zastąpiły trady­cyjne diety bogate w węglowodany i tłuszcze oraz unikalne tradycyjne zdrowe nawyki żywieniowe.

Przejadanie się cukrem i tłuszczami nasyconymi to częsta przyczyna oty­łości. Trzeba także uważać na tzw. cukier dodany (glukoza, sacharoza, maltoza, dekstroza czy fruktoza), ponieważ tak jak cukier biały podnoszą one poziom glukozy we krwi.

Wysoki poziom glukozy bezpośrednio upośledza natomiast wrażliwość na insulinę hepatocytów, czyli komórek wątroby, i prowadzi do glukotoksyczności (to stan, w którym stale utrzymujący się wysoki poziom glukozy we krwi, zaczyna niekorzystnie wpływać na pracę organizmu).

Także wysokie spożycie tłuszczów nasyconych wiązało się z wyższym ryzykiem otyłości, ponieważ posiłki o wysokiej zawartości tłuszczów nasyconych zmniejszają wrażliwość komórek na insulinę i zwiększają poposiłkowy poziom glukozy we krwi oraz przyczyniają się do rozwoju stanu zapalnego.

JELITA

W jaki sposób otyłość szkodzi naszym komórkom?

Rozmiar adipocytów powiększa się wraz z przyrostem masy ciała. Prowadzi to jednocześnie do śmierci wielu z nich z powodu niewystarczającej podaży tlenu, która nie nadąża za rozrostem tkanki tłuszczowej.

Powiększone adipocyty zaczynają uwalniać następnie wolne kwasy tłuszczowe (FFA), reaktywne formy tlenu (ROS) i cytokiny proza­palne oraz adipokiny – to aktywne biologicznie substancje, wytwarzane przez komórki tłuszczowe, które wywierają wpływ na metabolizm własnej tkanki i okolicznych tkanek oraz całego organizmu.

Niektóre z nich ściągają do tkanki tłuszczowej monocyty, rodzaj białych krwinek, które prze­kształcają się w makrofagi, które zamiast zmniejszać stan zapalny, nasilają go, uwalniając cytokiny i ściągając jesz­cze więcej monocytów.

Ostatecznie dysfunkcyjna tkanka tłuszczowa u osób otyłych prowadzi do rozwoju ogólno­ustrojowego stanu zapalnego o niskim stopniu nasilenia. A zwiększenie poziomu niektórych cytokin prowadzi do insulinooporności w tkance tłuszczowej, mięśniach i wątro­bie oraz upośledzenia działania insuliny.

Przewlekła nadprodukcja wolnych kwasów tłuszczowych prowadzi z kolei do lipotoksyczności w komórkach mięśni, serca, wątroby, trzustki i innych narządów.

Tkanka tłusz­czowa, jeżeli jest jej zbyt dużo, wydziela bowiem toksyczne lipidy (w tym ceramidy) i wolne rodniki tlenowe, sprzyja ponadto uszkodzeniom struktur wewnątrzkomórkowych i stanom zapalnym oraz nasila apoptozę, czyli progra­mowaną śmierć komórek. Tłuszcze pochodzące z diety również wpływają na wewnątrzkomórkowe szlaki sygna­łowe i działają prozapalnie.

Zwiększenie spożycia tłuszczów jest ściśle związane ze zwiększeniem poziomu lipopolisa­charydów (LPS) w osoczu i ich wchłaniania w wątrobie, co z kolei wiąże się ze zmniejszeniem wewnątrzkomórkowego metabolizmu lipidów lub LPS w wątrobie i prowadzi do rozwoju stanu zapalnego tego organu. Co najważniejsze, insulinooporność napędza wątrobową lipogenezę de novo, zwiększając dalsze odkładanie lipidów w wątrobie i pogar­szając wrażliwość jej komórek na działanie insuliny.

Mitochondria to organelle komórkowe wytwarzające ener­gię i magazynujące ją w postaci adenozynotrójfosforanu (ATP). Mają one zdolność szybkiej adaptacji do zmiennych warunków metabolicznych, m.in. poprzez dokonywanie fuzji lub rozszczepiania, apoptozę oraz mitofagię, proces, w którym organizm sam usuwa uszkodzone lub niezdolne do prawidłowego funkcjonowania organelle. Dysfunkcja mitochondriów upośledza produkcję energii i powoduje szereg niekorzystnych zmian metabolicznych.

Aby uniknąć nieprawidłowości, organizm dokonuje rozszczepienia mito­chondriów, w wyniku czego ich fragmenty przekształcają się w małe kuliste organelle. To zmniejsza ich zdolność do wytwarzania energii, prowadzi do uszkodzenia mitochon­drialnego DNA, generuje duże ilości wolnych rodników tlenowych i indukuje stres oksydacyjny, czyli stan, w któ­rym organizm przestaje radzić sobie z nadmiarem wolnych rodników tlenowych oraz apoptozę. 

Dysfunkcja mitochon­driów nasila z kolei mitofagię i prowadzi do zmniejszenia liczby mitochondriów, co przyczynia się do akumulacji lipidów przy nadmiernej podaży pokarmów oraz indukuje lipotoksyczność i apoptozę komórek. Badania dowiodły, że otyłość i nadmierne spożycie kalorii są głównym winowajcą wspomnianych dysfunkcji mitochondriów.

Organelle te mogą ulegać uszkodzeniom – mitochondria w mięśniach szkieletowych stają się mniejsze i krótsze, co upośledza ich funkcjonowanie, podobnie wysoki poziom glukozy powoduje fragmentację mitochondriów komórek wątroby i mięśni oraz przyczynia się do wzrostu poziomu wolnych rodników tlenowych.

Mitochondria osób otyłych są ponadto inne niż u osób szczupłych. U otyłych pacjentów, jak już wspomnieliśmy, morfologia mitochondriów ulega zmianie. Ich biogeneza (proces tworzenia) także ulega upośledzeniu.

Mitochondia

Podczas wytwarzania energii powstaje w nich dużą ilość wolnych rodników tlenowych, a niepełne utlenianie kwasów tłusz­czowych prowadzi do wytworzenia szkodliwych metaboli­tów – z powodu przeciążenia lipidami i glukozą mitochon­dria wytwarzają niekontrolowane ilości ROS (w zdrowych organellach jest to mniej niż 5% pobranego tlenu), które uszkadzają DNA i błony lipidowe, a także białka i enzymy w mitochondrialnym łańcuchu oddechowym.

Stan ten prowadzi do stresu oksydacyjnego, który działa prozapal­nie i zmniejsza wrażliwość komórek na działanie insuliny. Innym możliwym mechanizmem, odpowiedzialnym za wytwarzanie ROS, są enzymy obecne w błonie komórkowej, których zadaniem jest ochrona przed patogenami właśnie przy pomocy wolnych rodników tlenowych, wydzielanych pod wpływem działania insuliny. Jednak przy wysokim poziomie glukozy we krwi i w stanie insulinooporności u osób otyłych mechanizm ten ulega rozregulowaniu i wspomniane enzymy zaczynają nam szkodzić poprzez niekontrolowane wytwarzanie ROS.

Retikulum endoplazmatyczne, jest kolejnym organellum w komórce, które cierpi m.in. wskutek insulinooporności i wysokiego poziomu glukozy we krwi, będących wynikiem nieprawidłowej diety i otyłości. Podstawowymi funkcjami retikulum są synteza, fałdowanie i transport białek, utrzy­muje ono również homeostazę jonów wapnia i reguluje syntezę lipidów, w tym biosyntezę cholesterolu, fosfolipidów i ceramidów.

Stres oksydacyjny w retikulum endoplazma­tycznym uznano za kluczowy czynnik w rozwoju dysfunkcji metabolicznych, związanych z nadmiernym przybieraniem na wadze. Przy czym badanie z udziałem ochotników wykazało, że stres oksydacyjny retikulum endoplazma­tycznego w tkance tłuszczowej i wątrobowej osób otyłych ulega zmniejszeniu po utracie masy ciała, zatem proces ten można odwrócić.

Okazuje się także, że wskutek nadmier­nego spożycia kalorii i otyłości wątroba zwiększa lipogenezę (wytwarzanie lipidów) i glukoneogenezę (wytwarzanie glukozy z niecukrowych substratów), co dodatkowo obciąża organizm nadmiarem tych substancji.

Lizosomy, także jedno z organellum, degradują, recy­klingują i wytwarzają białka, lipidy i inne organelle biorą również udział w usuwaniu uszkodzonych organelli i wadli­wych produktów przemiany materii w procesie zwanym autofagią. Ta ostatnia jest niezbędna do łagodzenia stresu oksydacyjnego, usuwania ROS i utrzymania homeostazy, czyli stanu zdrowej równowagi komórkowej.

Węglowodany

Wskutek nad­miernego spożycia węglowodanów, kwasów tłuszczowych i aminokwasów, zwiększeniu ulega poziom jednego z białek regulatorowych, hamujących autofagię – kinazy mTOR.

W przeciwieństwie do tego, w przypadku niedoboru składników odżywczych, kinaza zwana AMPK pośredniczy w hamowaniu mTOR i aktywuje autofagię. Proces ten jest niezbędny do utrzymania homeostazy lipidów, ponieważ ich nadmierne odkładanie zwiększa ryzyko dysfunkcji hepatocytów i hamuje autofagię.

Otyłość zaburza proces autofagii, a to z kolei zwiększa akumulację nieprawidło­wych białek i lipidów, co prowadzi do dysfunkcji retikulum i mitochondriów oraz insulinooporności. Badania wyka­zały, że otyłość i nadmierne spożycie kalorii zwiększają autofagię w tkance tłuszczowej i zmniejsza ją w wątrobie i trzustce, co ciekawe, tkanka mięśniowa pozostaje niena­ruszona. Tym, co z kolei uruchamia autofagię, jest deficyt kalorii i post.

Podsumowanie

Istnieje wiele czynników, zwiększających ryzyko otyłości i dysfunkcji tkanki tłuszczowej. Jej nadmiar uwalnia w zbyt dużych ilościach wolne kwasy tłuszczowe, reaktywne formy tlenu i cytokiny prozapalne, które indukują insulinoopor­ność na wczesnym etapie.

Także wolne kwasy tłuszczowe i lipidy z diety przedostają się do komórek różnych narzą­dów, generując w nich tworzenie toksycznych lipidów, np. ceramidów. Te następnie rozregulowują funkcje orga­nelli komórkowych, takich jak mitochondria, retikulum endoplazmatyczne i lizosomy. Utrzymująca się otyłość i nadmierne spożywanie kalorii pogłębiają te patologiczne zmiany, dlatego też, jeśli jedno organellum zaczyna szwan­kować, inne też zaczynają działać nieprawidłowo.

Proces ten może powodować upośledzenie metabolizmu komórek, problemy ogólnoustrojowe i pobudzać apoptozę. Z powodu dysfunkcji na poziomie komórkowym i ogólnoustrojowym, wrażliwość na insulinę i homeostaza glukozy ulegają zabu­rzeniu, co dodatkowo zwiększa poziom wolnych kwasów tłuszczowych i nasila odkładanie lipidów w narządach.

Pro­ces ten powoduje zwiększenie stanów zapalnych i poziomu reaktywnych form tlenu. Aby temu przeciwdziałać, komórki odpornościowe gromadzą się w obszarach objętych stanem zapalnym i rozwija się insulinooporność.

W warunkach insulinooporności insulina nie może pra­widłowo działać w celu zachowania homeostazy glukozy. Komórki β trzustki w odpowiedzi na zwiększony poziom glukozy w krążeniu, uwalniają coraz więcej insuliny, aby to zrekompensować.

Z jednej zatem strony długotrwała otyłość wywołuje przewlekły ogólnoustrojowy stan zapalny o niskim stop­niu nasilenia, upośledza wrażliwość na insulinę, zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia różnych chorób prze­wlekłych, z drugiej sama insulinooporność i towarzyszące jej procesy, utrudniają odzyskanie kontroli nad masą ciała i sprzyjają pogłębianiu otyłości. Dlatego kluczowe wydaje się tu odzyskanie kontroli nad poziomem glukozy we krwi i zbilansowanie ilości przyjmowanych kalorii. 

DR BULBUL AHMED, Auburn University, USA
DR RIFAT SULTANA, South Dakota State University, USA
PROF. MICHAEL W. GREENE, dietetyk, Auburn University, USA
Bibliografia
  • Adipose tissue and insulin resistance in obese. Biomed Pharmacother. 2021 May:137:111315.
  • Źródło: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33561645/
Autor publikacji:
Wczytaj więcej
Nasze magazyny