Как сахар влияет на сосуды: Медики рассказали о губительном влиянии сладкого на сосуды — Российская газета
мы едим сахар, он съедает нас
Экспериментально доказано, что сахар ухудшает кровоснабжение тканей и органов. В каких количествах сахар превращается в яд? На этот вопрос в эфире телеканала «МИР 24» ответил врач-кардиолог Андрей Рожков.
— Все знают, что от сладкого появляется лишний вес. Однако ученые из Университета Копенгагена пошли дальше и доказали, что главная опасность сахара – не в лишних калориях. Речь идет о преждевременном старении кровеносных сосудов, ухудшении кровоснабжения всех органов и тканей организма. Что сахар делает с кровеносными сосудами?
Андрей Рожков: Вопрос вредного влияния глюкозы на кровеносные сосуды изучен достаточно плотно. Сахарный диабет – это эпидемия 21 века, и эта проблема глубоко проработана. Сахар сам по себе – достаточно токсичное вещество.
— Сахар – яд, и это не шутка?
Андрей Рожков: В какой-то степени не шутка. Есть даже такой термин – гликотоксичность. Молекула глюкозы может повреждать белки в клетках, в крови и т.д., что приводит к неправильному функционированию клетки. Повышенный уровень сахара негативно воздействует на организм двумя путями. Первый путь – это формирование инсулинорезистентности, когда из-за избытка сахара рецепторы на клеточной мембране, которые обеспечивают усвоение сахара клеткой, отмирают… Второй механизм – это повреждающее действие высоких концентраций глюкозы. Она повреждает клеточные стенки, в первую очередь, выстилку сосудов…
— Сахар царапает сосуды изнутри?
Андрей Рожков: Он приводит к окислению.
— Но говорят, что у человеческого организма есть защитные механизмы.
Андрей Рожков: Они есть. В первую очередь это инсулин, который помогает удалить избыток сахара. Он нужен для того, чтобы сахар из крови попадал в ткани, а ткани спокойно его переваривают. Однако если сахара много или инсулина мало, возникает избыток, который приводит к токсичному эффекту. Плюс существуют определенные пределы, в которых сахар может утилизироваться.
Интервью полностью смотрите в ролике.
Читайте нас в Telegram.
Хуже кокаина. Как сахар в продуктах и напитках разрушает наш организм | Правильное питание | Здоровье
Он может вызывать преждевременные роды (Южная Калифорния), «сажает» поджелудочную (Гарвард), приводит к возникновению проблем с памятью (Алабама), а ВОЗ призвала максимально ограничить употребление сахара. Какие ещё проблемы со здоровьем ждут сладкоежек?
Наш эксперт – врач-психотерапевт, автор запатентованной методики коррекции пищевого поведения и снижения веса, член Института функциональной медицины (IFM, США), кандидат медицинских наук Михаил Гаврилов.
Сколько ложек сахара можно положить в чай без вреда для здоровья? Ответ на этот вопрос звучит просто – ни одной. Рафинированный сахар – во всех отношениях вредный продукт, от которого в идеале следует полностью отказаться.
Несмотря на то, что в Интернете можно встретить информацию о том, что 5–6 чайных ложек сахара в день считается безопасной нормой, врачи не поддерживают такие рекомендации. С научной точки зрения можно лишь говорить о безопасной норме употребления простых углеводов. Углеводы в целом должны составлять около 60% суточной калорийности рациона. Из этого количества 20% может приходиться на простые углеводы – это сахара, которые содержатся во фруктах, крахмалистых овощах, молочных продуктах, злаках. Если перевести количество углеводов в граммы, то в зависимости от возраста, образа жизни, пола в сутки рекомендуется употреблять от 200 до 330 г углеводов. Из них 50 г может приходиться на простые, однако речь не идёт о том, что за день можно съесть две столовые ложки рафинированного сахара.
Плохая привычка
Но если сахар не приносит никакой пользы организму, то почему же многих из нас постоянно тянет на сладкое? Всё дело в том, что сахар вызывает привыкание. Причём развивается нездоровое пристрастие к сладкому в 8 раз быстрее, чем зависимость к кокаину.
Когда мы употребляем продукты, содержащие много сахара, нервные клетки вкусового аппарата, воспринимая сладость, дают сигнал к выработке опиоидов, в том числе и эндорфинов – химических соединений, вырабатываемых в головном мозге и приносящих удовольствие. Помимо этого данные вещества на время уменьшают боль и стресс. Переживание таких приятных ощущений порой приводит к тому, что человек начинает испытывать непреодолимую тягу к сладкому.
А производители продуктов питания прекрасно знают, что сладкое вызывает привыкание, поэтому добавляют сахар практически в любую еду, которая проходит промышленную переработку, – молочную продукцию, мюсли, соусы, кондитерские изделия, соки и прочее. На конференции, посвящённой питанию, которая проходила в 2015 году в Сан-Франциско, было заявлено, что на сегодняшний день более 60 тыс. различных продуктов проходят промышленную переработку и в 80% из них добавлен сахар.
Чем опасен перебор
Сахар способен буквально разрушить организм изнутри. Вот далеко не полный перечень проблем со здоровьем, к которым может привести чрезмерное увлечение сладким.
Сахарный диабет. Употребление сахара вызывает быстрое повышение глюкозы в крови, стимулирует выброса большого количества инсулина. Если подобные скачки происходят достаточно часто, то развивается инсулинорезистентность – клетки теряют чувствительность к инсулину, что в дальнейшем может привести к развитию сахарного диабета 2-го типа.
Атеросклероз. Согласно последним исследованиям, именно любовь к сладкой пище повышает риск развития атеросклероза. Под воздействием глюкозы воспаляются и начинают разрушаться стенки сосудов, за воспалённые участки цепляются молекулы липопротеинов низкой плотности (так называемого плохого холестерина), и в этом месте начинает формироваться сосудистая бляшка. Сначала просто сужается просвет сосуда, а затем он может быть полностью перекрыт. Воспалительные процессы. Сахар провоцирует воспаление не только сосудов, но и практически всех тканей в нашем организме. Это могут быть и нервные клетки, и кости, и слизистые оболочки, выстилающие полости различных органов. Злоупотребление сахаром повышает риски развития любых заболеваний с окончанием «ит», которое говорит об их воспалительной природе.Бесплодие. Избыток сахаров в пище может стать причиной развития поликистоза яичников (это заболевание связано с нарушением чувствительности клеток к инсулину) и стать причиной функционального бесплодия из-за сбоя в гормональной системе. Так, женщины, злоупотребляющие сахаром, могут приобрести мужеподобные черты из-за увеличения выработки тестостерона, а мужчины, наоборот, женоподобные из-за усиления выработки эстрогенов.
Ослабление иммунитета. Избыток сахара в меню запускает аутоиммунные процессы и ослабляет систему защиты организма от вирусов и бактерий.
Разрушение внутренних органов. Регулярное сильное повышение уровня глюкозы в крови приводит к тому, что глюкоза вступает в реакцию с белками, которые участвуют в выработке всех гормонов, ферментов, составляют основу стенок сосудов, эпителия, мембран клеток. В результате этого взаимодействия белок окисляется – «засахаривается». Этот процесс называется гликированием. Как следствие, происходит постепенное разрушение ткани того или иного органа, нарушение его функции.Преждевременное старение. Окисление белков коллагена дермы из-за чрезмерного употребления сахара является основным фактором старения. Поэтому у любителей сладкого морщины появляются раньше, чем у их ровесников, равнодушных к сахару.
Нарушение пищеварения и грибковые заболевания
. Обилие сладостей нередко нарушает микрофлору кишечника. Связано это с тем, что основной пищей для условно патогенных микроорганизмов является сахар. Именно поэтому сладкоежки часто сталкиваются с нарушениями микрофлоры кишечника. А женщины – с нарушениями микрофлоры влагалища, которые могут привести к развитию молочницы. Сахар может быть причиной злокачественных образований, утверждают бельгийские учёные. Раковые клетки размножаются за счёт очень быстрого гликолиза (так называется процесс расщепления глюкозы без участия кислорода). Его скорость в опухолевых клетках может быть в двести раз выше, чем в нормальных тканях. Побочный продукт сверхскоростного гликолиза – 1,6-бисфосфат фруктозы – способен активировать особые белки, которые вызывают ещё больший рост злокачественной опухоли. Согласно исследованию международной группы учёных, чрезмерное потребление сахара способно вызывать рак прямой кишки, груди и мочевого пузыря.Мозгу сахар ни к чему!
Всем известно, что глюкоза – основное топливо для работы мозга. Около 100 г этого вещества в день потребляет мозг человека весом 70 кг. На мозговую активность во время напряжённого умственного труда тратится около 20–25% суточной калорийности рациона. Для поддержания жизненно важных функций, передачи сигналов и воспроизведения элементарных операций головному мозгу необходимо около 400–500 ккал. А при усилении умственной активности эти цифры порой вырастают раза в два. Больше всего калорий тратится, если заставить человека решать непривычные задачи.
Подпитывать интеллект мы можем, лишь получая глюкозу непосредственно из крови. А туда она может попадать двумя путями – с пищей и из стратегических запасов организма. Также глюкоза может производиться организмом из аминокислот. Разберёмся поподробнее.
Глюкоза из пищи. Если вы плотно поели и в вашем рационе были сложные углеводы (злаки, некрахмалистые овощи, бобовые), в течение 2–3 часов глюкоза будет поступать в вашу кровь. Глюкоза из запасов. В организме она накапливается в виде гликогена в печени и мышцах. Причём именно запасы печени предназначаются для работы головного мозга, мышцы накапливают запасы для себя. Инсулин подавляет расщепление гликогена – его распад начинается только после падения глюкозы в крови и снижения синтеза инсулина. Стресс же, наоборот, способствует сжиганию этих запасов.Глюкоза из аминокислот. Организм может использовать для этого белки, поступающие с пищей, в крайних случаях – белки из мышц. Таким образом возможно синтезировать около 400 г глюкозы в сутки. Но важно понимать, что, если вы совсем не едите углеводы, этот процесс включится часов через 10 после употребления белковой пищи и наберёт обороты к концу вторых суток.
Поэтому, даже если придерживаться низкоуглеводной диеты в период высокой интеллектуальной активности, мозг будет получать топливо в достатке. Использоваться будут и запасы гликогена, и синтез глюкозы из аминокислот. Исключение составляют лишь случаи, когда вы много работаете головой и при этом ещё тренируетесь в спортзале до изнеможения. О чём это говорит? Только лишь о том, что дополнительные сладости помимо отмеренной в рациональном питании дозы углеводов человеку не нужно!
Натурально – не значит полезно
Если к рафинированному сахару многие относятся с опаской, то фруктоза кажется совершенно безобидной. Однако это не так.
Фруктоза относится к простым углеводам, но она отличается по своему действию от сахарозы. Фруктоза не стимулирует выброс инсулина, однако по калорийности она сравнима с сахаром. Данный подсластитель способствует появлению лишних килограммов ещё в большей степени, чем сахароза, ведь избыток фруктозы отправляется прямиком в жировые запасы.
Кроме того, злоупотребление фруктозой изменяет липидный обмен таким образом, что в организме начинает в большей степени откладываться висцеральный жир. Он окружает внутренние органы, в том числе сердце, нарушая их функции.
Сахар отнимает молодость кожи и сосудов
Сладенькое — это не только быстрые калории, которые осядут на вашей талии
Фото: Евгения ГУСЕВА
Сладенькое — это не только быстрые калории, которые осядут на вашей талии. Неправильное употребление сахара может привести к раннему появлению морщин и еще к таким серьезным проблемам со здоровьем, как развитие сосудистых нарушений вплоть до инсульта, утверждает профессор Генрих Шмидт из университета Калифорнии. Когда наш организм переваривает молекулы сахара (фруктозу или глюкозу), они соединяются с белками и жирами, что ведет к гликированию, образуется вещество фруктозамин, который собирается в клетках и начинает разрушать волокна коллагена и эластана. В результате состояние кожи ухудшается, она становится более сухой и тонкой, на теле появляются морщины. Также большое количество фруктозамина может привести к изменению эластичности сосудов и повреждениям сосудистых стенок.
1. Почему результаты исследований сахара так разнятся
— Сложно ограничиться одним вердиктом касательно эффекта, оказываемого сахаром на организм человека, из-за множества разнообразных диет и стилей питания. Исследования на животных также не могут дать одного результата, поскольку в них применяется чистая фруктоза вместо комбинации из фруктозы и глюкозы, которую мы потребляем ежедневно, рассказывает диетолог Светлана Бережная.
2. Какая разница между фруктозой, глюкозой, лактозой и сукрозой
Глюкоза — углевод, который быстро расщепляется для получения энегии. Сукроза — смесь из молекул глюкозы и фруктозы, столовый сахар, который обычно делают из экстрактов сахарной свеклы или сахарного тростника. Фруктоза содержится в меде и фруктах, ягодах и растениях и попадает в кровеносную систему далеко не сразу, относится к более медленным углеводам, чем глюкоза. Лактоза содержится в молочных продуктах и состоит из молекул глюкозы и галактозы, которая замедляет расщепление сахара. Лактозе нужен особый фермент — лактаза, которая влияет на попадание сахара в кровеносную систему. Некоторые люди плохо переносят лактозу.
3. Сколько сахара можно потреблять в день
Согласно данным Американской Медицинской Ассоциации, не стоит употреблять в день больше 4-6 чайных ложечек сахара (одна чайная ложка сахара без горки равна 4 граммам и 16 ккал, в 100 граммах сахара чуть меньше 400 ккал). Это касается не только чистого сахара, который вы кладете в чай или кофе, но и сахаров, которые входят в продукты.
Какой сахар выбирать? Самый не полезный — белый рафинированный. В нем больше всего быстрых углеводов. Коричневый тростниковый или карамельный действуют на организм не так агрессивно, но это не значит, что их можно есть столовыми ложками. У них лучше минеральный состав (в коричневом сахаре есть кальций, железо, калий), но калорийность также велика, предупреждает диетолог Светлана Бережная.
4. Вреден ли фруктовый сахар
— Сладкие фрукты могут быть калорийными, и стакан свежевыжатого сока, выпитый натощак, может повысить сахар в крови. Но для здорового человека количество сахаров, которые содержатся во фруктах (от 4 до 9 грамм), опасности не представляет, и при этом фрукты богаты витаминами, антиоксидантами и важным для сердца калием. Так что отказываться от фруктов из-за того, что там сахар, не стоит. Но все же диетологи советуют потреблять фрукты нормированно: от двух до четырех раз в день, особенно осторожно следует к этому подходить, если вы страдаете диабетом.
5. Можно ли пристраститься к сахару
— Да, согласно мнению диетолога Ричарда Джонсона. Сахар — одно из блюд, которое страстно желают люди. Дети предпочитают молоку сладкую воду. Это происходит из-за стимуляции выработки дофаминов (веществ, отвечающих за удовольствие) в мозгу, и от такой реакции вы получаете наслаждение.
Сахар – «белая смерть»? А если он ни в чем не виноват?
- Джессика Браун
- BBC Future
Автор фото, Getty Images
Люди, которые едят много сладкого, подвергаются большему риску заболеть диабетом 2-го типа, сердечно-сосудистыми заболеваниями и даже раком… Но, возможно, сахар в этом вовсе не виноват. Что говорят последние научные исследования?
Теперь это трудно себе представить, но было время, когда люди имели доступ к сахару лишь несколько месяцев в году, когда созревали фрукты.
Скажем, 80 тыс. лет назад наши далекие предки, охотники и собиратели, ели фрукты редко — им составляли серьезную конкуренцию птицы.
Ныне доступ к сахару неограничен и круглогодичен — достаточно выпить газированный напиток или открыть коробку с кукурузными хлопьями.
Совсем не обязательно быть ученым, чтобы понять: наше нынешнее интенсивное потребление сахара куда менее полезно.
И такое впечатление, что сегодня сахар стал главным врагом здоровья общества: правительства пытаются ввести на него налог, в школах и больницах не продают сладкое, а всевозможные эксперты советуют полностью исключить его из рациона.
Пока, однако, специалисты испытывают серьезные затруднения, когда пытаются доказать вредное влияние сахара на наше здоровье отдельно от случаев чрезмерно калорийного питания.
Обзор подобных исследований за последние пять лет показал, что диета, содержащая более 150 граммов фруктозы в день, снижает инсулиночувствительность, а значит, увеличивает риск возникновения проблем со здоровьем — например, повышения кровяного давления или уровня холестерина.
Однако, как заключили исследователи, наиболее часто это случается только тогда, когда повышенное потребление сахара сочетается со слишком калорийным рационом, так что виноват, «вероятнее всего», не один сахар.
Между тем, в научной среде все громче звучат аргументы, что демонизация одного-единственного продукта опасна — это сбивает людей с толку и ведет к риску исключения из рациона жизненно важной пищи.
Сахар (или, как часто говорят, «добавленный сахар», который придает разной пище сладкий вкус) содержится во множестве продуктов — от обычного сахара, который мы кладем в чай, до подсластителей, меда и фруктовых соков.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Сахар (точнее, углеводы) можно найти в огромном количестве продуктов
Как сложные, так и простые углеводы состоят из молекул сахарозы, расщепляемых в пищеварительном тракте на глюкозу и фруктозу.
Именно полученная глюкоза — главный источник энергии для нашего организма, для клеток и мозга.
Сложные углеводы — это, например, овощи и цельнозерновые продукты.
Простые (быстрые) углеводы легче усваиваются и быстрее доставляют глюкозу в кровь. Они содержатся не только, скажем, в черешне, малине или винограде, но и во множестве произведенных человеком продуктов (пирожные, конфеты и т.д.), и именно их употребление приводит к увеличению веса.
До XVI века только зажиточные люди могли себе позволить сахар. Но с началом колониальной торговли все стало меняться.
В 1960-х развитие промышленного получения фруктозы привело к созданию карамельной патоки, концентрата глюкозы и фруктозы.
Именно эту мощную комбинацию многие борцы за здоровый образ жизни рассматривают как наиболее смертельную для человека, и именно она подразумевается, когда говорят, что сахар — это белая смерть.
Сахарная лихорадка
Между 1970 и 1990 годами в США потребление карамельной патоки выросло в 10 раз — более чем любой другой группы продуктов.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Некоторые исследователи считают, что именно потребление карамельной патоки привело к росту ожирения населения в США
Метаанализ 88 исследований показал, что существует связь между потреблением сладких напитков и увеличением веса тела.
Другими словами, получая дополнительную энергию из этих напитков, люди не компенсируют это, потребляя меньше других продуктов — возможно, потому, что напитки как раз усиливают чувство голода и уменьшают чувство насыщения.
Однако, заключили ученые, такие выводы представляют из себя довольно свободную статистическую взаимосвязь. Далеко не все согласны с тем, что именно карамельная патока — решающий фактор массового набора веса американцами.
Эпидемии ожирения и диабета вспыхивают и в таких регионах планеты, где карамельная патока либо применяется мало, либо вообще не употребляется — например, в Австралии или Европе.
Так что эта патока — не единственный виновник. Добавленный сахар (особенно фруктоза) ответственен за множество проблем.
Утверждают, что среди таких проблем — сердечно-сосудистые заболевания. Когда печень расщепляет фруктозу, одним из конечных продуктов этого становятся триглецириды, нейтральные жиры, способные накапливаться в клетках печени.
Попадая в кровь, они способствуют образованию холестериновых отложений на стенках артерий.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Фруктоза может способствовать образованию жировых бляшек в артериях
Одно из исследований, длившееся 15 лет, кажется, подтверждает это: обнаружено, что у людей, потребляющих 25% или более своих ежедневных калорий в виде добавленного сахара, более чем вдвое выше риск умереть от болезней сердца, чем у тех, кто потребляет менее 10%.
Заболеваемость диабетом 2-го типа тоже связана с потреблением продуктов с добавленным сахаром.
Два больших исследования в 1990-х обнаружили, что женщины, которые выпивали более одной порции сладких напитков или фруктового сока в день, с вероятностью вдвое большей зарабатывали себе диабет, чем те, кто пил такие напитки редко.
Ничего сладкого?
Но опять же: неясно, значит ли это, что именно сахар становится причиной диабета или сердечно-сосудистого заболевания.
Люк Таппи, профессор физиологии Лозаннского университета, — один из тех ученых, кто убежден: главная причина диабета, ожирения и повышенного кровяного давления — излишне калорийное питание, а сахар — лишь один из его компонентов.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Многие ученые уверены: сахар сам по себе — не причина ожирения
«Потребление большего количества энергии, чем требуется организму, в долгосрочной перспективе ведет к отложениям жира, резистентности к инсулину и ожирению печени, из чего бы ни состояла диета, — говорит он. — У тех же людей, которые тратят очень много энергии, даже рацион с высоким содержанием сахара/фруктозы не влияет на состояние здоровья».
Высокий уровень фруктозы у них просто преобразовывается в необходимую им энергию в процессе тренировок и соревнований.
В общем и целом, доказательств того, что именно добавленный сахар напрямую несет ответственность за диабет 2-го типа, сердечные заболевания, ожирение и рак, очень немного.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Спортсмены часто потребляют гораздо больше сахара, чем другие люди, но им это необходимо
Да, большое его употребление, как правило, присутствует у таких больных. Но клинические исследования пока еще точно не установили, что именно стало причиной этих болезней.
Существует ли привыкание к сахару? В обзоре исследований на эту тему, опубликованном в British Journal of Sports Medicine в 2017 году, приводится пример: мыши страдают, когда их лишают сахара, и эффект похож на тот, который испытывают наркоманы, лишенные кокаина.
Однако то исследование подверглось широкой критике за неправильную интерпретацию результатов.
Один из главных критикуемых моментов: животным давали сахар лишь два часа в день. Если же им позволить есть его, когда они захотят (то есть именно так, как поступаем мы сами), то никакой сахарозависимости мыши не демонстрируют.
Впрочем, исследования показали, что существуют и другие способы воздействия сахара на наш мозг.
Мэттью Пейз, ученый из Свинбернского центра психофармакологии, проверил связь между потреблением сладких напитков и маркерами здоровья мозга при МРТ.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Удивительно, но мозг тех, кто пил по два фруктовых напитка в день, выглядел на два года старше, чем у тех, кто их не пил вообще
У тех, кто пил такие напитки и фруктовые соки более часто, обнаружились снижение функции памяти и меньший размер головного мозга.
У потребляющих два сладких напитка в день мозг выглядел на два года старше, чем у тех, кто их вообще не употреблял.
Однако, по словам Пейза, он измерял только потребление фруктовых напитков, поэтому не уверен, что сахар сам по себе так влияет на здоровье мозга.
«Те люди, которые выпивают больше фруктовых соков или сладких напитков, могут иметь в своем рационе другие неполезные для здоровья пищевые компоненты или вредные привычки. Например, они могут никогда не упражнять свое тело», — подчеркивает Пейз.
Одно из недавних исследований обнаружило, что сахар даже может помочь улучшить память и состояние стареющих взрослых людей.
Ученые давали участникам эксперимента напиток, содержащий небольшое количество глюкозы, и просили выполнить различные задания на память. Другим участникам давали напиток с искусственным подсластителем.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,У пожилых людей сладкие напитки вызывают прилив энергии и чувство комфорта при выполнении сложных заданий
Повышение уровня сахара в крови увеличивает их удовлетворенность тем, что они делают.
Более молодые взрослые люди также показали возрастание уровня энергии после того, как выпивали напиток с глюкозой, однако это не влияло на их память и настроение.
Сладкий смертный грех
Хотя в современных рекомендациях врачей утверждается, что добавленный сахар не должен составлять более 5% нашего ежедневного приема калорий, диетолог Рени Макгрегор говорит: важно понимать, что здоровая, сбалансированная диета для каждого своя.
«Я работаю с атлетами, которым необходимо больше сахара во время напряженных тренировок, поскольку он легко усваивается», — рассказывает она.
Для остальных людей справедливо то, что добавленный сахар не нужен как часть нашей диеты. Но ряд экспертов предупреждает: не стоит говорить о нем как о яде.
Макгрегор, среди пациентов которой есть и те, кто страдает нервной орторексией (нездоровой зацикленностью на здоровом питании), говорит, что неправильно делить продукты на плохие и хорошие.
Относя сахар в разряд табу, можно сделать его еще более привлекательным.
«Как только вам скажут, что вы не должны есть что-то, вам захочется это съесть, — подчеркивает она. — Поэтому я никогда не говорю, что какой-то продукт ни в коем случае нельзя есть. Я просто отмечаю, что у этого продукта нет никакой питательной ценности. Но иногда у продуктов есть иные ценности».
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Даже если у сладкой пищи нет никакой питательной ценности, у нее могут быть иные ценности
Доцент Университета Джеймс Мэдисон Алан Левиновиц изучает отношения религии и науки. Он говорит, что существует простая причина того, почему мы считаем сахар злом: на протяжении всей истории человечеству было свойственно обвинять во всех грехах те вещи, от которых очень сложно отказаться (например, сексуальные утехи).
Сегодня мы делаем это с сахаром, чтобы как-то обуздать свой аппетит.
«Сладкое очень приятно на вкус, поэтому мы вынуждены рассматривать потребление сахара как смертный грех. Когда мы воспринимаем мир черно-белым, в рамках «либо хорошее, либо плохое», невозможно смириться с тем, что есть умеренно вредные вещи. Так и случилось с сахаром», — говорит Левиновиц.
По его словам, если подходить к пище с такими экстремальными мерками и искать в простом процессе питания какую-то мораль, то можно впасть в глубокую и постоянную тревогу по поводу всего, что мы едим.
Процесс принятия решения, что съесть, может стать попросту тяжелым.
Совсем убирать сахар из рациона может быть контрпродуктивно: ведь это означает, что его придется чем-то заменить — возможно, чем-то еще более калорийным.
Увлекшись спорами о вреде сахара, мы рискуем положить в одну корзину продукты с добавленным сахаром (например, сладкие напитки) и вполне здоровую пищу, содержащую сахар (например, фрукты).
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Нам свойственно обвинять во всех грехах те вещи, от которых очень сложно отказаться. В том числе сахар
Так получилось у 28-летней шведки Тины Грундин, которая, как она признается, считала, что любой сахар вреден.
В связи с этим она придерживалась высокобелковой, богатой жиром веганской диеты, что, по ее словам, привело к невыявленному расстройству пищевого поведения.
«Когда меня начало рвать после еды, я поняла, что так больше не могу. Я выросла, остерегаясь сахара во всех его формах», — признается она.
«Но потом я поняла, что между добавленным сахаром и углеводами — огромная разница. И я перешла на богатую фруктозой и крахмалом диету с натуральными сахарами, содержащимися во фруктах, овощах, бобовых и злаках».
«И с первого же дня как будто какая-то пелена упала с моих глаз. Наконец-то я стала обеспечивать свои клетки энергией, содержащейся в глюкозе».
Ученые пока спорят по поводу того, как разные типы сахара влияют на наше здоровье. Но ирония ситуации состоит в том, что нам станет лучше, если мы поменьше будем думать об этом.
«Мы слишком усложняем все, что связано с питанием, потому что каждый стремится к совершенству, каждый хочет казаться идеальным и успешным. Но так же не бывает», — говорит Макгрегор.
Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.
Что произойдет, если вы исключите сахар из рациона • INMYROOM FOOD
Казалось бы, сахар является неотъемлемой частью нашего питания, но не все так однозначно. Рафинированный сахар, который мы привыкли добавлять в кофе и чай, выпечку и любимые десерты, появился относительно недавно, примерно 200 лет назад. До этого потребность в сладком полностью восполнялась свежими ягодами и фруктами.
Сейчас сахар-рафинад попал под пристальное внимание ученых и специалистов в области питания. Ему посвящены научные статьи и документальные фильмы, где подробно рассказывается о том, в состав каких современных продуктов он входит, и как влияет на организм. Однако тем, кто стремится сохранить здоровье, лучше от белого сахара полностью отказаться, и уже через месяц вы заметите положительные изменения.
Избавление от пищевой зависимости
Любопытно, но наше тело реагирует на сахар как на любой наркотик, только зависимость от сладкой пищи развивается в 8 раз быстрее, чем, например, от кокаина. От очередной конфеты организм начинает вырабатывать эндорфины, которые не только дарят чувство эйфории, но и притупляют болевые ощущения, и уменьшают стресс.
Таким образом, любая сладкая пища не только усиливает аппетит, но и вызывает настоящую пищевую зависимость, избавиться от которой не так просто. Приняв твердое решение отказаться от рафинированного сахара, вы будете чувствовать непреодолимую тягу к сладкому и другие неприятные ощущения. Но чувство контроля над собственным телом стоит потраченных усилий.
Снижение веса
Помимо того, что сахар сам по себе является очень калорийным продуктом, он вызывает резкий выброс инсулина в кровь. Такие скачки гормона поджелудочной железы, особенно регулярные, способствуют систематическому перееданию и накоплению жировых отложений. Следовательно, убрав из рациона сахар-рафинад, вы уже через неделю заметите первые результаты.
Укрепление иммунитета
Избыток быстрых сахаров, потребляемой с пищей, запускает аутоиммунные процессы в организме, которые неизбежно приводят к ослаблению защитных функций. Люди с разбалансированной иммунной системой не могут противостоять вируса и болезнетворным бактериям, а значит они чаще болеют и сложнее восстанавливаются даже после обычной простуды.
Молодость кожи
Возможно вы замечали, что при постоянном употреблении различных сладостей, вы мгновенно становитесь похожими на подростка в период полового созревания. На коже появляются прыщи и покраснения, убрать которые косметическими средствами не получается. Это одна из реакций тела на сахар.
Но это только видимые процесс. Если разбирать действие рафинированного сахара на кожу более детально, то мы увидим, что взаимодействуя с белком коллагена дермы, глюкоза из сахара запускает процесс старения кожи. Так что в следующий раз, покупая дорогой антивозрастной крем, задумайтесь, не проще ли заменить шоколадку на горсть ягод.
Снижение риска развития сахарного диабета
Мы уже упоминали о том, что сладкая пища вызывает резкий выброс инсулина. В разовом порядке это не навредит здоровью, но при регулярных скачках может развиться инсулинорезистентность, то есть потеря чувствительности к инсулину. А это прямой путь к развитию диабета второго типа. Задумайтесь об этом уже сейчас, чтобы избежать проблем в будущем.
Борьба с атеросклерозом
Если приведенные выше пункты не убедили вас в том, что следует немедленно выбросить все булочки и конфеты, заменив их свежими фруктами и ягодами, то пора рассказать вам о том, как этот продукт влияет на сосуды. Известно, что в современном мире процент смертности от инфарктов и инсультов достаточно высок, и не последнюю роль в этом играет сахар.
Дело в том, что избыток сахара в крови приводит к воспалениям стенок сосудов, а это увеличивает риск образования тромбов. Из-за «плохого» холестерина, который имеет тенденцию скапливаться в местах воспалений, формируются бляшки и тромбы, которые сужают сосуды и даже могут полностью их перекрыть.
Вот, что происходит с твоим организмом, когда ты употребляешь сахар!
Коварство сладостей в том, что употребляя их, очень сложно соблюдать меру. Сахар вызывает зависимость и способствует развитию сахарного диабета.
Твой мозг отвечает на сахар как на кокаин
В это верится с трудом, но эффект сахара на мозг очень похож на эффект от кокаина. Как и в случае с кокаином, сахар способствует выделению большого количества допамина и серотонина – «гормонов счастья». Таким образом, у тебя возникает зависимость и желание съесть еще больше сладостей.
В «игру» вступает поджелудочная железаКак только в кровь поступает глюкоза, организм подает сигналы в поджелудочную железу, в которой производится инсулин. Это гормон, который служит своеобразным ключом для клеток организма. Он связывается с рецепторами на поверхности клеток, что позволяет последним поглощать глюкозу.
Как только инсулин провел свою работу, уровень сахара в крови начинает резко падать и вам снова может захотеться сладкого.
Сахар вызывает усталость и сильную жаждуРезкие скачки уровня сахара в крови влияют на твое настроение и работоспособность. Спустя 20-40 минут после употребления сахара ты можешь почувствовать упадок сил. А если ты увлекаешься сладостями, то часто можешь испытывать жажду. Это происходит потому, что излишки сахара из крови выводятся с мочой. При этом каждая молекула глюкоза связана с несколькими молекулами воды, поэтому происходит обезвоживание.
У тебя увеличивается масса телаЕсли ты попал на «сахарный крючок», тебе сложно от него отказаться, то со временем ты начнешь отмечать, что стал набирать вес. Сладости очень калорийны. Одна плитка черного шоколада содержит целых 600 ккал! Простые сахара быстро усваиваются в организме и превращаются в жиры. Кроме того, увлечение сладостями усиливает чувство голода, что создает еще один мощный фактор для ожирения.
Как известно, часть глюкозы из крови откладывается в печени в виде гликогена. Однако печень может запасти только небольшую часть глюкозы. Излишек сахара в крови включается в другие биохимические процессы и превращается в жир, который откладывается в органах.
Если ты увлекаешься сладостями, то у тебя повышенный риск развития диабета
Почему же так происходит? Коварство сладостей в том, что они способствуют увеличению массы тела, что в свою очередь приводит к инсулиновой резистентности. При ожирении клетки организма плохо реагируют на инсулин. Инсулина может быть достаточно, но он не связывается с рецепторами клеток. Таким образом, клетки не поглощают сахар, из-за чего его концентрация в крови увеличивается. Так развивается сахарный диабет второго типа.
Ты перегружаешь сердцеТвоему сердцу намного сложнее перекачивать кровь насыщенную сахаром. Кроме того, нагрузка оказывается на сосуды и нервные клетки. Именно поэтому у людей с сахарным диабетом отмечаются нарушения со стороны сердечно-сосудистой и нервной систем.
Твои зубы подвержены опасностиТы наверняка знаешь о том, что увлечение сахаром приводит к кариесу и другим стоматологическим заболеваниям. А все потому, что бактерии, живущие в твоей ротовой полости, очень любят сахар. Как только ты им дашь очередную порцию глюкозы, они начинают быстро размножаться, выделяя токсические продукты своей жизнедеятельности, которые разрушают зубную эмаль.
Аркадий Галанин
Статья взята с интернет ресурса http://ru.likar.info/zdorovoe_pitanie_i_dieti/article-75622-vot-chto-proishodit-s-tvoim-organizmom-kogda-tyi-upotreblyaesh-sahar/
Российские ученые нашли причину проблем с сосудами при диабете — Наука
Исследователи из НИИ Физико-химической биологии им. А.М. Белозерского выявили механизм возникновения тяжелых осложнений сахарного диабета — ретинопатии и нефропатии — поражений кровеносных сосудов сетчатки и почек. Оказалось, что гормон глюкагон, чей синтез в норме подавляется сигналами от инсулина, накапливаясь в больших количествах, заставляет нейтрофилы, прикрепленные к стенкам сосудов, выделять противомикробные соединения. Они действуют не только на бактерии, но и на клетки, выстилающие сосуды, повреждая их. Научная статья опубликована в журнале Mediators of Inflammation.
Было установлено, что физиологически нормальная концентрация инсулина в крови поддерживает целостность стенок сосудов и препятствует развитию воспалительных реакций. Похожим действием обладает и одна из форм женского полового гормона эстрадиола — 17-β эстрадиол. Воспаление возникает, когда нейтрофилы — клетки иммунной системы — прикрепляются к внутренним стенкам сосудов и выделяют ферменты, разрушающие бактерии и другие чужеродные объекты. Эти ферменты попадают и в кровь, где действуют по прямому назначению, и в клетки внутренней выстилки сосудов, повреждая их. Также нейтрофилы способны захватывать небольшие частицы патогенов и выполнять роль «смертников», погибая вместе с бактериями вокруг них.
Зная об описанных связях инсулина и воспаления, а также воспаления и нейтрофилов, исследователи выделили из крови взрослых здоровых добровольцев клетки соответствующего типа. В питательную среду, в которой находились изолированные из крови клетки, вносили либо инсулин, либо глюкагон (другой гормон поджелудочной железы), либо 17-β эстрадиол. Концентрация всех гормонов была одинаковой — 0,1 микромоль/л. Затем в этот же раствор опускали предметные стекла, покрытые пленками из белка фибронектина, входящего в состав стенок сосудов.
Через 20 минут предметные стекла отправляли на изучение с помощью электронного микроскопа, а из питательной жидкости, в которой находились нейтрофилы и упомянутые гормоны, отфильтровывали белки. Количество аминокислот различных типов в этих белках анализировали путем электрофореза в полиакриламидном геле.
Изображения фибронектиновых пленок, полученные с помощью электронного микроскопа, показали, что форма прикрепленных к ним нейтрофилов практически не зависит от того, каким гормоном на них действуют и действуют ли вообще. Однако гормоны влияли на состав белков, выделяемых нейтрофилами. Клетки, которым в питательную среду добавили инсулин или 17-β эстрадиол, производили в основном матриксные металлопротеиназы 8 и 9. Эти ферменты изменяют структуру матрикса — пленки, к которой присоединяются нейтрофилы (в эксперименте ее роль играл фибронектин). Под действием глюкагона нейтрофилы образуют в в первую очередь катепсин G. Этот белок стимулирует воспалительные реакции, разрушая бактерии, однако в избыточных количествах он наносит вред и белкам собственных клеток организма, в том числе внутренней выстилке сосудов.
Авторы исследования предположили, что усиление секреции катепсина G нейтрофилами при сахарном диабете во многом и приводит к нарушениям строения и работы кровеносных сосудов и, как следствие, ретинопатии и нефропатии. Дело в том, что глюкагон и инсулин подавляют выработку друг друга. Когда инсулина в крови достаточно, глюкагон производится поджелудочной железой в небольших количествах, не способных оказать серьезного влияния на деятельность нейтрофилов. Однако, когда инсулина мало или клетки неспособны «почувствовать» его наличие, выработка глюкагона практически не ограничена, и его избыток активирует выброс катепсина G нейтрофилами. Как следствие, внутренние стенки кровеносных сосудов, на которых закрепились нейтрофилы, разрушаются этим белком и возникают нефро- и ретинопатии.
выявило механизм повреждения кровеносных сосудов диабетом
Хорошо известно, что диабет наносит ущерб сосудистой системе. Фактически, сосудистые осложнения, связанные с диабетом, являются основной причиной слепоты, почечной недостаточности и сердечно-сосудистых проблем в США. И все же физиологические механизмы, связывающие диабет, которым страдают 26 миллионов американцев, с болезненными кровеносными сосудами, плохо изучены.
Исследователи определили ключевые взаимодействия между двумя ферментами, которые могут помочь соединить точки между контролем инсулина и целостностью кровеносных сосудов.Два фермента работают в тандеме, регулируя выработку оксида азота, газа, расслабляющего кровеносные сосуды. Результаты, полученные на мышах, могут стать мишенями для лекарств, которые будут разработаны для предотвращения и компенсации сосудистого повреждения.
«К сожалению, большинство людей с диабетом умрут от сосудистых осложнений», — говорит Клей Семенкович из Вашингтонского университета в Медицинской школе Сент-Луиса, соавтор исследования, опубликованного 28 января в журнале The Journal of Biological Chemistry . Диабет способствует повреждению крупных кровеносных сосудов, связанных с распространенными сердечно-сосудистыми проблемами, такими как инсульт и болезни сердца, но диабет также разрушает мелкие кровеносные сосуды в глазах, почках и вокруг нервов.«Заболевание мелких сосудов довольно специфично для диабета, в то время как заболевание крупных сосудов также встречается у людей без диабета, особенно у курильщиков», — говорит Семенкович.
Как нарушение обмена веществ диабет вызывает ряд проблем, многие из которых связаны с высоким уровнем глюкозы и липидов в крови. «Повышенный уровень сахара и жиров способствует окислительному стрессу — производству избыточного количества свободных радикалов, полученных из кислорода, которые могут повредить кровеносные сосуды», — говорит Семенкович. Повреждение проявляется в виде воспаления.Оксид азота, вырабатываемый ферментом синтазой оксида азота (NOS), помогает уменьшить воспаление. Однако NOS функционирует только тогда, когда прикреплена к эндотелию кровеносных сосудов (внутренней мембране) обычной жирной кислотой, называемой пальмитатом.
«Этой жирной кислоты много, поэтому предполагалось, что NOS будет использовать любой доступный пальмитат для закрепления на мембране», — говорит Семенкович. «Удивительно, но мы обнаружили, что это неверно». Вместо этого исследователи обнаружили, что для NOS требуется пальмитат, синтезируемый синтазой жирных кислот (FAS), ферментом, который регулируется инсулином.Без FAS NOS не может правильно прикрепиться к эндотелию. Люди с диабетом имеют низкий уровень FAS из-за дефицита инсулина или резистентности, и этот дефицит FAS может быть причиной их повышенной уязвимости к повреждению кровеносных сосудов.
Исследователи выявили эту ассоциацию, изучая мышей с нокаутом (генетически модифицированных для отключения определенного гена), у которых отсутствует FAS в их эндотелиальных клетках. Эти так называемые мыши FASTie имели нормальные общие уровни NOS, но были дефицитными по NOS, прикрепленным к эндотелию.Молекулярные исследования подтвердили, что FAS и NOS физически связываются друг с другом.
Мыши FASTie имели «протекающие» кровеносные сосуды и нарушение ангиогенеза, что означало, что они были менее способны восстанавливать кровоток после повреждения артерии. У людей с диабетом нарушение ангиогенеза связано с заболеванием периферических сосудов, которое часто приводит к ампутации конечностей.
«Эти данные раскрывают удивительно простой механизм, лежащий в основе повреждения кровеносных сосудов при диабете», — говорит Семенкович. Он предполагает, что восстановление активности ФАС будет новым терапевтическим подходом к противодействию повреждению сосудов при диабете.
«Определение нового метода лечения сосудистых осложнений диабета имеет решающее значение, поскольку риск развития диабета увеличивается в масштабах эпидемии», — говорит Джордж Кинг, главный научный сотрудник Центра диабета Джослина в Бостоне, который не принимал участия в исследовании. изучение. По словам Кинга, роль ФАС и липидных аномалий является «новой захватывающей идеей» в понимании эндотелиальной дисфункции, но их конкретный вклад в микрососудистые осложнения диабета менее очевиден.
Существуют серьезные препятствия, которые необходимо преодолеть при превращении этих принципиальных открытий в терапевтические приложения. Модель диабетических мышей не всегда хорошо переносится на людей, и обычно используемые нокаут-мыши представляют собой экстремальное состояние. Остается вопрос, говорит Кинг: «Сможете ли вы внести меньшие изменения, оставаясь при этом эффективными?»
Ясно то, что механизм FAS – NOS — лишь один из множества факторов, способствующих этому. Помимо изучения причинных механизмов, исследовательские группы также изучают защитные агенты, такие как антиоксиданты, которые помогают организму бороться с повреждениями.
Сложность понимания и лечения сосудистых заболеваний, связанных с диабетом, отражает лабиринтную сложность самого диабета. Это заболевание, поражающее большое количество метаболитов, являющихся основой топлива организма. Кроме того, диабет поражает многие ткани, которые по-разному обрабатывают топливный обмен. «Маловероятно, что один единственный путь вызовет все осложнения», — говорит Кинг.
Как происходит повреждение кровеносных сосудов из-за высоких концентраций глюкозы — ScienceDaily
Механизм в клетках, выстилающих наши кровеносные сосуды, который помогает им перерабатывать глюкозу, становится неконтролируемым при диабете и может быть связан с образованием тромбов и воспалением. по мнению исследователей из Уорикского университета.
Об этом сообщается в новом исследовании Scientific Reports , проведенном доктором Наилой Раббани из Медицинской школы Уорика. При дальнейших исследованиях результаты могут помочь определить новые способы предотвращения повреждения органов в результате осложнений при диабете.
В исследовании изучается влияние нормальных и высоких концентраций сахара глюкозы на эндотелиальные клетки человека, которые образуют выстилку наших кровеносных сосудов. Увеличивая концентрацию глюкозы в культуральной среде, исследователи смоделировали влияние гипергликемии на этот тип клеток.
Гипергликемия — это состояние, при котором у человека наблюдается аномально высокий уровень глюкозы в крови, и обычно оно вызвано диабетом.
Исследователи подтвердили, что метаболизм глюкозы в эндотелиальных клетках увеличивается при высоких концентрациях глюкозы. Они впервые показали, что это происходит потому, что фермент, который метаболизирует глюкозу в этих клетках, называемый гексокиназой-2 (HK2), разлагается медленнее при высокой концентрации глюкозы и, таким образом, метаболизирует больше глюкозы, чем обычно.Повышенный метаболизм глюкозы является движущей силой метаболической дисфункции эндотелиальных клеток при модельной гипергликемии.
Им удалось скорректировать этот эффект с помощью новой пищевой добавки, ранее разработанной исследовательской группой, под названием индуктор глиоксалазы 1 или индуктор Glo1.
Они также обнаружили, что эффект HK2 был основным механизмом, увеличивающим образование реактивного вещества, полученного из глюкозы, под названием метилглиоксаль (MG), который, как известно, увеличивается при диабете и связан с повреждением клеток крови, почек, сетчатки и нервов в руках и ногах. при сахарном диабете — так называемое сосудистое осложнение диабета.
MG связывает и модифицирует белки, вызывая их неправильную укладку. В этом исследовании исследователи идентифицировали 222 протеина, восприимчивых к модификации MG, и это активирует систему наблюдения за качеством протеина, называемую «развернутый протеиновый ответ», которая удаляет поврежденные протеины. Когда развернутый белковый ответ перегружен высоким уровнем неправильно свернутого белкового субстрата, это вызывает воспалительный ответ и повышается риск образования тромба. Эти процессы способствуют повреждению кровеносных сосудов, участвующих в развитии сосудистых осложнений диабета.
Д-р Наиля Раббани из Медицинской школы Уорика сказала: «Механизмы чувствительности органов к повреждению высокими концентрациями глюкозы при диабете все еще плохо изучены, и необходимо срочно улучшить лечение диабетических осложнений. Наше исследование обеспечивает шаг вперед в понимании этих механизмов.
«Наше исследование выявило вероятный ключевой шаг, повышение HK2, в инициировании развития повреждения кровеносных сосудов при гипергликемии, связанного с сосудистыми осложнениями диабета, такими как заболевание почек, повреждение сетчатки глаз и нервов рук. и ноги, а также повышенный риск сердечных заболеваний — основной причины преждевременной смерти при диабете.Важно отметить, что мы показали, как новый тип лечения, индуктор Glo1, может исправить это и заслуживает рассмотрения в поисках улучшенных методов лечения диабетических осложнений ».
Исследование проводилось в сотрудничестве с профессором Полом Торналли, ныне директором Исследовательского центра диабета Катарского института биомедицинских исследований (QBRI) Университета Хамада бин Халифа (HBKU) в Катаре. В настоящее время исследовательская группа работает над подтверждением и развитием этого исследования, чтобы получить дополнительные доказательства важности HK2 и MG в клеточной дисфункции и повреждении органов при диабете, а также преимущества лечения с помощью индуктора Glo1 при диабете и диабетических осложнениях.
Исследование финансировалось Университетом Таиф, Саудовская Аравия; Уорикский университет, Великобритания; и QBRI, HBKU, часть Катарского фонда, Катар.
История Источник:
Материалы предоставлены Уорикским университетом . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.
Кровеносные сосуды
Кровеносные сосуды жизненно важны для организма и играют ключевую роль в диабете, помогая транспортировать глюкозу и инсулин.
Кровеносные сосуды могут быть повреждены из-за высокого уровня глюкозы в крови, а это, в свою очередь, может вызвать повреждение органов, таких как сердце и глаза, если серьезно повреждены кровеносные сосуды.
О кровеносных сосудах
Три основных типа кровеносных сосудов:
- Артерии
- Капилляры
- Вены
Артерии несут кровь к органам и мышцам. Капилляры — это очень маленькие кровеносные сосуды, которые переносят кислород и питательные вещества к клеткам и собирают продукты жизнедеятельности клеток.
Вены — это кровеносные сосуды, по которым дезоксигенированная кровь доставляется обратно к сердцу.
Роль кровеносных сосудов в уровне сахара в крови
Кровеносные сосуды играют важную роль при диабете, поскольку они переносят глюкозу в крови, а также гормоны, такие как инсулин. Избыток глюкозы в крови приводит к симптомам диабета.
Организму необходим инсулин, чтобы глюкоза могла проходить из кровеносных сосудов в клетки, которым нужна энергия.
При диабете 1 типа
При нелеченном диабете 1 типа в крови недостаточно инсулина, чтобы помочь транспортировать глюкозу в клетки организма.
Диабет 2 типа
При диабете 2 типа основная проблема заключается в том, что организм не может адекватно реагировать на присутствие инсулина, и это также предотвращает транспортировку глюкозы из крови в клетки.
Как диабет повреждает кровеносные сосуды
Известно, что высокий уровень глюкозы в крови в течение длительного периода времени приводит к повреждению кровеносных сосудов. Как происходит повреждение, не так хорошо изучено, но исследователи выдвинули гипотезу о том, как это может произойти.
Медицинская теория отмечает, что молекулы, известные как конечные продукты гликирования (AGE), участвуют в повреждении кровеносных сосудов. AGE — это результат гликозилирования жиров и белков в результате воздействия глюкозы.
Исследователи обнаружили более высокие уровни AGE в крови людей, у которых развились диабетические осложнения. [52]
Кровеносные сосуды и диабетические осложнения
Если будет повреждено значительное количество кровеносных сосудов, питающих органы, пораженные органы не смогут эффективно функционировать.
При диабете наиболее подверженными риску повреждения кровеносных сосудов органами являются сердце, мозг, глаза, нервы и почки. Повреждение органа, полученное в результате высокого уровня глюкозы в крови, называют диабетическим осложнением.
Атеросклероз — закупорка кровеносных сосудов
Если кровеносные сосуды повреждаются, организм будет пытаться защитить от дальнейшего ущерба, откладывая холестерин.
Однако, если слишком много холестерина откладывается в кровеносных сосудах, это может привести к сужению кровеносных сосудов, повышению кровяного давления и увеличению риска закупорки артерий — атеросклероза.
Забитые артерии могут привести к серьезным последствиям для здоровья, таким как сердечные заболевания и инсульт, поэтому важно принимать меры, чтобы поддерживать кровеносные сосуды в здоровом состоянии.
Поддержание здоровья кровеносных сосудов
Эксперты в области здравоохранения рекомендуют следующие шаги, чтобы сохранить ваши кровеносные сосуды в здоровом состоянии:
Диабет и ваши глаза, сердце, нервы, ступни и почки
Диабет — серьезное заболевание, которое может повлиять на твои глаза, сердце, нервы, ступни и почки.Важно понимать, как диабет влияет на ваше тело. Это может помочь вам следовать плану лечения и оставаться максимально здоровым.
Как начинаются проблемы со здоровьем от диабета?
Если диабет недостаточно контролируется, уровень сахара в крови повышается. Это называется «гипергликемия» (высокий уровень сахара в крови). Высокий уровень сахара в крови может вызвать повреждение очень мелких кровеносных сосудов в вашем теле. Представьте, что происходит с сахаром, если его оставить на ночь без упаковки. Он становится липким.А теперь представьте, как сахар «прилипает» к вашим мелким кровеносным сосудам и затрудняет доступ крови к вашим органам. Повреждение кровеносных сосудов чаще всего происходит в глазах, сердце, нервах, стопах и почках. Давайте посмотрим, как происходит это повреждение.
- Глаза. Наличие высокого уровня сахара в крови в течение длительного времени может повредить крошечные кровеносные сосуды в ваших глазах. Это может привести к проблемам со зрением или слепоте.
- Сердце. Высокий уровень сахара в крови может также повредить более крупные кровеносные сосуды в вашем теле, которые снабжают кислородом ваше сердце и мозг.Жир также может накапливаться в кровеносных сосудах. Это может привести к сердечному приступу или инсульту.
- Нервы. Нервы передают важные сообщения между мозгом и другими частями тела. Высокий уровень сахара в крови в течение многих лет может повредить кровеносные сосуды, доставляющие кислород к некоторым нервам. Поврежденные нервы могут перестать посылать болевые сигналы.
- футов. Диабет может навредить ногам двумя способами. Во-первых, это может повредить нервы вашего тела. Повреждение нервов мешает вам чувствовать боль или другие проблемы в ногах.Другой способ, которым диабет может вызвать повреждение ваших ног, — плохое кровообращение. Плохой кровоток затрудняет заживление язвы или инфекции. Если язвы не заживают и не заражаются, это может привести к ампутации.
- Почки. Думайте о своих почках как о кофейном фильтре. Они удерживают все необходимое внутри вашего тела, но отфильтровывают отходы и лишнюю жидкость. Ваши почки заполнены крошечными кровеносными сосудами. Со временем из-за высокого уровня сахара в крови эти кровеносные сосуды сужаются и закупориваются.Поскольку ваши почки получают меньше крови, из вашего тела выводится меньше отходов и жидкости. Заболевание почек, вызванное диабетом, называется «диабетической болезнью почек». Это причина номер один почечной недостаточности в Соединенных Штатах.
Насколько серьезно заболевание почек?
Заболевание почек — это очень серьезно, даже без диабета. Без лечения это может привести к:
- Болезни сердца и сосудов. Болезнь сердца часто встречается у людей с заболеванием почек.Фактически, большинство людей с заболеванием почек умирают не от почечной недостаточности — они умирают от болезней сердца.
- Высокое кровяное давление. Ваши почки помогают контролировать кровяное давление. Но если ваши почки повреждены, они могут не справиться с этой задачей.
- Анемия (низкое количество кровяных телец) . Анемия означает, что вашему организму не хватает красных кровяных телец. Красные кровяные тельца переносят кислород из легких во все части тела. Большинство людей с заболеванием почек заболевают анемией.
- Минеральные и костные расстройства. Заболевание почек приводит к тому, что кости теряют кальций. Некоторое количество кальция может попадать в те части вашего тела, где ему не место, например, в сердце и кровеносные сосуды. Это может привести к сердечным заболеваниям.
- Почечная недостаточность. Ваши почки фильтруют отходы из вашей крови и управляют другими функциями вашего тела. Выделяют пять стадий заболевания почек. Лечение на ранних стадиях может помочь предотвратить обострение заболевания почек. В случае отказа почек вам потребуется лечение диализом на всю оставшуюся жизнь или пересадка почки.Чтобы узнать больше о диализе или трансплантации почки, позвоните в справочную линию для пациентов NKF Cares по бесплатному телефону 855.NKF.CARES (855.653.2273) или напишите по адресу [email protected].
- Серьезные проблемы с диабетом. Заболевание почек усугубляет диабет. Если у вас также есть заболевание почек, у вас больше шансов заболеть сердечным заболеванием, инсультом, слепотой, повреждением нервов и ампутацией стопы из-за диабета.
Как узнать, есть ли у меня заболевание почек?
Повреждение почек может привести к попаданию белка в мочу.Этот белок называется «альбумин». Ваш лечащий врач может проверить вашу мочу на альбумин. Этот тест помогает выявить повреждение почек на ранней стадии у людей с диабетом. Вам следует сдавать этот простой анализ мочи не реже одного раза в год.
Что произойдет, если у меня заболевание почек?
Ваш лечащий врач составит для вас специальный план лечения. Это может включать прием лекарств, ограничение потребления соли и определенных продуктов, физические упражнения и многое другое. Вам также понадобятся регулярные осмотры, чтобы контролировать функцию почек.Заболевание почек или диабет не означает, что ваши почки откажутся. Раннее обнаружение и лечение может помочь предотвратить обострение заболевания почек.
Как я могу предотвратить заболевание почек и другие проблемы, связанные с диабетом?
Контроль уровня сахара в крови — лучший способ защитить ваши глаза, сердце, нервы, ступни и почки. Это снижает риск возникновения всех проблем со здоровьем, связанных с диабетом. Это верно для всех людей с диабетом — с повреждением почек или без него. Спросите своего врача, что вам нужно делать, чтобы контролировать уровень сахара в крови.
Что еще я могу сделать, чтобы защитить глаза, сердце, нервы, ступни и почки от диабета?
Совместно со своим лечащим врачом разработайте план лечения, который поможет вам контролировать диабет.
- Регулярно выполняйте физические упражнения.
- Похудей, если нужно.
- Ешьте здоровую пищу и следуйте своему плану питания при диабете.
- Принимайте все лекарства в соответствии с указаниями врача.
- Регулярно проверяйте глаза.
- Регулярно проверяйте ноги.Обязательно носите подходящую обувь и каждый день проверяйте ноги на предмет повреждений, волдырей или покраснений.
- Если вы курите, узнайте у своего поставщика медицинских услуг, как помочь вам бросить курить.
Где я могу получить дополнительную информацию?
У Национального фонда почек есть бесплатные буклеты с дополнительной информацией о диабете. Позвоните по бесплатному национальному номеру 855.653.2273 и попросите бесплатные буклеты по диабету. Вы можете увидеть эти и другие названия на www.kidney.орг / магазин .
Дата пересмотра: ноябрь 2014 г.
Если вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, свяжитесь с нами .
Исследование показывает, как высокий уровень глюкозы повреждает сосудистую систему
Диабет, характеризующийся повышенным уровнем глюкозы в организме, в конечном итоге приводит к определенным осложнениям, включая сердечно-сосудистые заболевания. Новое исследование показывает клеточную связь между диабетом и сужением кровеносных сосудов, что повышает риск хронических и потенциально смертельных заболеваний, включая инсульт и сердечные заболевания.
Группа исследователей из Калифорнийского университета — Davis Health обнаружила связь между диабетом и сосудистыми заболеваниями, одним из основных его осложнений.
Исследователи надеются, что результаты исследования помогут разработать новые методы лечения диабета, помимо контроля и мониторинга уровня сахара в крови. Связь на клеточном уровне может помочь новым методам лечения воздействовать на молекулярный источник повреждающего воздействия высокого уровня сахара в крови на кровеносные сосуды.
Команда лаборатории Navedo определяет, как диабет увеличивает риск серьезных заболеваний, таких как сердечные заболевания и инсульт.Слева направо: Дебаприя Гош, Гопиредди Редди, Арсалан Сайед, Мануэль Наведо, Мадлен Ньевес-Синтрон и Тханьмаи Ли. Кредит изображения: UC Regents / UC Davis Health
Протеинкиназа А увеличивает активность кальциевых каналов и сужение кровеносных сосудов
В прошлом команда провела аналогичное исследование, анализируя гипергликемию или высокий уровень глюкозы в крови и то, как она запускает фермент, известный как протеинкиназа A (PKA), который, в свою очередь, усиливает действие кальциевых каналов, что приводит к сужению кровеносных сосудов.
«Это было сюрпризом, поскольку ПКА обычно ассоциируется с расширением кровеносных сосудов и на самом деле не находилась в поле нашего зрения. Мы хотели понять молекулярные процессы, которые вызвали эту противоположную реакцию», — сказал Мануэль Наведо, профессор фармакологии в UC Davis Health.
Но механизм, с помощью которого глюкоза активирует ПКА, остается неясным, отметили исследователи. В исследовании, опубликованном в журнале The Journal of Clinical Investigation, , они показали, что повышение уровня внеклеточной глюкозы запускает циклический аденозинмонофосфат (цАМФ), вторичный мессенджер, который жизненно важен для биологических процессов и клеточный мессенджер, играющий критическую роль в функции сосудистых клеток, производстве в артериальных миоцитах. , который особенно зависел от активности аденилатциклазы 5 (AC5).
Чтобы подтвердить свои выводы, команда провела эксперименты по влиянию повышенного содержания глюкозы на артериальные клетки и сосуды головного мозга, которые контролируют и поддерживают кровоток в сосудах. Исследователи протестировали их на лабораторных мышах, двух моделях диабета и генетически модифицированной мыши.
В частности, они сосредоточились на связи между PKA и аденилатциклазой (AC), ферментом, участвующим в производстве циклического AMP (cAMP). Они обнаружили, что AC5 способствует активации цАМФ и PKA, стимулируя увеличение активности кальциевых каналов и последующее сужение сосудов кровеносных сосудов.Кроме того, они обнаружили, что AC5 имеет решающее значение для сужения кровеносных сосудов во время диабета.
Сосудистые осложнения при сахарном диабете
Сосудистые осложнения при диабете являются основными факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний, таких как гипертония, болезни сердца и инсульт. Эти осложнения часто связаны с повышенным уровнем глюкозы в крови или гипергликемией.
Команда планирует провести дальнейшие испытания воздействия цепной реакции AC5 на людей.Исследование может открыть путь к новым подходам к лечению, направленным на снижение сосудистых осложнений диабета.
В клиниках и больницах много пациентов, которые борются с диабетом и его осложнениями, особенно с теми, которые поражают жизненно важные органы тела, включая сердце, почки и мозг. Исследование сосудистых эффектов повышенного уровня сахара в крови на клеточном уровне может открыть двери для новых методов лечения для борьбы с диабетом и сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Что такое диабет?
Диабет — это заболевание, которое возникает, когда уровень глюкозы в крови, также называемый сахаром в крови, слишком высок. Инсулин, гормон, вырабатываемый и высвобождаемый поджелудочной железой, помогает клеткам абсорбировать глюкозу и использовать ее для получения энергии.
При диабете поджелудочная железа не вырабатывает достаточно инсулина или вообще не вырабатывает инсулин. В результате глюкоза остается в крови. Хотя глюкоза является основным источником энергии в организме, если она не проникает в клетки и остается в крови, она может оказывать пагубное воздействие на различные органы тела.
В конечном итоге слишком много глюкозы или сахара в крови может привести к осложнениям, включая, среди прочего, заболевание почек, сердечно-сосудистые заболевания, невропатию и потерю зрения.
Во всем мире число людей с диабетом увеличилось со 108 миллионов в 1980 году до ошеломляющих 422 миллионов в 2014 году. За последние годы это число увеличилось, особенно в странах со средним и низким уровнем доходов.
Только в 2016 году около 1,6 миллиона смертей были связаны с диабетом и еще 2.2 миллиона случаев смерти были связаны с высоким уровнем глюкозы в крови в 2012 году.
Ссылка на журнал:
Сайед, А., Редди, Г., Гош, Д., Прада, депутат, Нисториак, М., Моротти, С., Гранди, Э., Сириш, П., Хаимвимонват, Н., Ад, Дж., Сантана, Л., Сян, Ю., Ньевес-Цинтрон, М., и Наведо, М. (2019). Генерированный аденилатциклазой 5 цАМФ контролирует реактивность сосудов головного мозга во время диабетической гипергликемии. Журнал клинических исследований. https://www.jci.org/articles/view/124705
Невидимый урон вашему телу
Они сталкиваются с наибольшей угрозой диабета.Это может быть смертельно опасно.
Диабет влияет на ваше сердце и все ваше кровообращение. Это включает мелкие кровеносные сосуды в вашем почки, глаза и нервы, а также большие, которые питают ваше сердце и мозг и сохранить тебе жизнь.
Повреждение начинается с высокого уровня сахара в крови (глюкозы) и инсулина. Это запускает цепные реакции, которые заставляют ваше тело работать больше, чтобы исправить высокий уровень сахара в крови. Но годы диабета сломают эту защиту.
Диабет изменяет работу кровеносных сосудов в мышцах. Это может ослабить ваше сердце, вашу самую важную мышцу. И если ваше тело не может очень хорошо использовать или получать глюкозу и питательные вещества, у вашего сердца могут быть проблемы с потреблением достаточного количества энергии. Это может подвергнуть вас риску сердечной недостаточности, когда сердце не перекачивает кровь так, как должно.
Кроме того, у вас может быть воспаление в кровеносных сосудах и во всем теле. Это может привести к сгущению крови и повысить риск образования тромбов.Ваши кровеносные сосуды (эндотелий) воспаляются, и вредные клетки могут проникнуть в их внутреннюю оболочку. Поврежденный эндотелий обычно не расширяется и не расслабляется.
Вдобавок ко всему, у большинства людей с диабетом также слишком много триглицеридов и холестерина ЛПНП («плохой») и слишком мало холестерина ЛПВП («хороший»). Воспаленные кровеносные сосуды могут задерживать холестерин и образовывать бляшки, делая ваши артерии более твердыми и суженными. Это называется атеросклерозом. Скопление холестерина в артериях снижает кровоток.Все эти изменения повышают вероятность сердечного приступа.
Очень важно контролировать уровень сахара в крови, артериальное давление и холестерин. Иногда достаточно изменить образ жизни, но правильные лекарства могут помочь вам справиться с этими осложнениями и предотвратить их. Вы можете обратиться к профилактическому кардиологу, если у вас есть сильная семейная история проблем с сердцем или сердечно-сосудистых заболеваний.
Влияние на ангиогенез, ремоделирование сосудов и заживление ран
Эндотелий сосудов представляет собой внутреннюю выстилку кровеносных сосудов, которая служит связующим звеном между кровью и клетками гладких мышц.Эндотелий является ключевым фактором здоровья сосудов, а не только барьером между содержимым просвета и сосудом. Эндотелиальная дисфункция, которая часто связана с нарушением зависимой от эндотелия NO-опосредованной релаксации, встречается как на клеточных, так и на экспериментальных моделях диабета [93–95]. Точно так же большинство клинических исследований показали нарушение эндотелий-зависимой вазодилатации у пациентов с диабетом [96–98]. Таким образом, пониженный уровень NO может лежать в основе атерогенной предрасположенности к диабету.Многие из метаболических состояний, связанных с диабетом, включая гипергликемию, избыточное высвобождение свободных жирных кислот и инсулинорезистентность, опосредуют нарушения функции эндотелиальных клеток, влияя на синтез или деградацию NO [99].
Дисфункция эндотелия, связанная с инсулинорезистентностью, по-видимому, предшествует развитию явной гипергликемии у пациентов с сахарным диабетом 2 типа [100, 101]. Окислительный стресс и инсулинорезистентность имеют прямую связь, опосредуя диабетические сердечно-сосудистые осложнения.Инсулин играет критическую роль в поддержании физиологической функции эндотелия благодаря своей способности стимулировать высвобождение NO посредством каскада, который включает активацию передачи сигналов PI3K-Akt и последующее фосфорилирование серина eNOS. Ключевыми характеристиками инсулинорезистентности являются снижение передачи сигналов PI3K, повышенная активность митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK) и повышенная секреция ЕТ-1, как следствие эндотелиальной дисфункции [102].
Большинство случаев смерти пациентов с диабетом происходит из-за сосудистой дисфункции.Исследования показали, что эндотелиальная дисфункция, представленная нарушением эндотелий-зависимой NO-опосредованной релаксации, возникает при диабете [98, 103]. Первые свидетельства эндотелиальной дисфункции у людей были зарегистрированы в кавернозных телах полового члена у пациентов с ИЗСД и ИНСД [104]. Высокие концентрации глюкозы были связаны с дисфункцией эндотелия in vivo и in vitro [95, 105]. Механизмы, лежащие в основе этой эндотелиальной дисфункции, могут включать снижение активности и / или экспрессии eNOS или повышенную деградацию NO, вторичную по отношению к усиленному производству супероксида.Более свежие данные подтверждают концепцию деградации NO, поскольку обработка сосудов диабетических животных с помощью СОД улучшала эндотелиально-зависимую релаксацию, а использование витамина С (другого известного антиоксиданта) у пациентов с инсулиннезависимым диабетом заметно увеличивало эндотелиально-зависимую релаксацию. в артериолах предплечья [105, 106]. Механизмы, участвующие в снижении биодоступности NO и эндотелиальной дисфункции при диабете, изображены на. Посттрансляционная модификация eNOS посредством гексозаминового пути, подавление экспрессии eNOS и S-нитрозилирование eNOS были основными причинами диабетической эндотелиальной дисфункции [107–109].
4.2.1. Причины снижения выработки NO, ведущие к ECD
(1) Снижение биодоступности NO —
Оксид азота является ключевой сигнальной молекулой, продуцируемой эндотелиальными клетками сосудов, которая играет жизненно важную роль в поддержании сосудистого тонуса и других физиологических процессов сотовый. Воздействие на клетки высокого уровня глюкозы, наблюдаемое при диабете, вызывает образование активных форм кислорода (АФК) [110]. Еще одна серьезная аномалия, которая часто встречается при диабете, — это снижение биодоступности NO [111].Ряд исследований предполагает, что снижение биоактивности NO, связанное с гипергликемией и диабетом, происходит либо из-за тушения нормально высвобождаемого NO, либо из-за нарушения активности NOS [100]. Снижение продукции NO в сосудах связано с разобщением eNOS из-за ROS, уменьшением кофакторов eNOS, таких как L-аргинин и тетрагидробиоптерин (Bh5), и неправильной активностью Bh5, продуцирующего фермент GTP циклогидролазу I [112, 113].
(2) Фосфорилирование eNOS —
Дефекты передачи сигналов Akt / eNOS могут играть основную роль в эндотелиальной дисфункции при сахарном диабете 2 типа.Исследования показали, что фосфорилирование Akt / eNOS снижено в аортах животных с диабетом, а также у пациентов с диабетом 2 типа [114]. Активация NO, происходящего из eNOS пути PI3K-Akt, приводит к улучшению функции эндотелия и восстановлению поврежденных клеток миокарда [115]. Недавние исследования нарушения гена eNOS на мышах показали, что дефицит приводит к резистентности к инсулину, что приводит к гипертонии и гиперлипидемии [116]. Дальнейшие биохимические исследования на инсулино-чувствительных клетках выявили зависимую от фосфорилирования сигнальную роль в стимулированной инсулином активации eNOS [117].Чен и Стиннетт показали в исследованиях на диабетических мышах, что высокий уровень глюкозы усиливает экспрессию Ang-2 и снижает экспрессию Tie-2, что приводит к значительному нарушению Ang-1-индуцированного фосфорилирования Akt и eNOS, что приводит к нарушению миграции и прорастания эндотелиальных клеток [118 ]. Перенос гена Ang-1 восстанавливает экспрессию Tie-2 и устраняет эти нарушения при диабете.
Модификации белка O-GlcNA-цилирования приводят к нескольким диабетическим осложнениям. Исследования показывают, что O-GlcNA-цилирование eNOS в эндотелиальных клетках участвует в микро- и макрососудистых осложнениях [119].На модели крыс с диабетом Musicki et al. показали, что модификации O -GlcNA-цилирования вызывают дисфункцию eNOS в половом члене, тем самым влияя на фосфорилирование eNOS по остатку Ser1177, что способствует эректильной дисфункции и долгосрочным проблемам со здоровьем полового члена у пациентов с диабетом [120]. В другом исследовании Cho et al. показали на модели мышей с диабетом, что нарушение эректильной функции было вызвано повышением экспрессии Rho-киназы 2 (ROCK2) и субъединицы 1, нацеленной на миозинфосфатазу (MYPT1), и снижением фосфорилирования eNOS.Лима и др. показали, что повышенные уровни O-GlcNAc способствуют повреждению органов-мишеней и сужению сосудов при диабете, одновременно со снижением eNOS (Ser1177) и фосфорилирования Akt (Ser473) [121]. Эти исследования показывают, что нацеливание на аномальное O-GlcNAцилирование, то есть связанное с диабетом, может усилить фосфорилирование eNOS и тем самым восстановить вазорегуляцию.
Taguchi et al. продемонстрировали на модели мышиного диабета, индуцированного стрептозотоцином, что GRK2 активируется в условиях диабета, нарушая активность Akt / eNOS, ингибируя их фосфорилирование.Однако фосфорилирование Akt по Thr308 было нормализовано, а фосфорилирование eNOS по Ser1177 было увеличено ингибитором GRK2 [122]. Снижение фосфорилирования как остатков Thr495, так и Ser1177 в печени мышей с диабетом наблюдалось Elrod et al., Хотя не было различий в общем белке eNOS в печени [123]. Sasso et al. продемонстрировали, что в сердцах больных диабетом с хронической ишемической болезнью сердца (ИБС) наблюдается подавление VEGF-зависимой внутриклеточной передачи сигналов и фосфорилирования eNOS [124].Они сообщили о снижении фосфорилирования рецептора VEGF Flk-1, сопровождаемом снижением фосфорилирования Akt и снижением фосфорилирования и экспрессии белка eNOS. Исследования также показывают, что существует влияние посттрансляционных модификаций, приводящих к снижению активности eNOS при диабете [107, 125].
Терапия на основе NO была подтверждена многочисленными исследованиями на различных моделях животных [126–128]. Calvert et al. показали, что у мышей с диабетом в условиях печеночного и сердечного I / R лечение метформином усиливало активацию AMPK и значительно увеличивало фосфорилирование eNOS по остатку серина 1177 [129].Другое исследование Penumathsa et al. На крысах с диабетом. продемонстрировали, что лечение никотин-связанным хромом (NBC) опосредует транслокацию Glut-4, приводящую к диссоциации взаимодействия Cav-1 / eNOS с последующим повышенным фосфорилированием AMPK, Akt и eNOS [130]. Ahanchi et al. продемонстрировали, что NO оказывает защиту на модели баллонного повреждения сонной артерии крыс у крыс с диабетом 2 типа с ожирением. Их результаты показывают, что местное введение NO не только предотвращает неоинтимальную гиперплазию после повреждения артерии, но также снижает продукцию ROS и гибель клеток и ингибирует пролиферацию VSMC у этих животных [128].В совокупности эти исследования показывают, что опосредованная диабетом эндотелиальная дисфункция потенциально изменяет фосфорилирование eNOS и, следовательно, продукцию NO. Повышение фосфорилирования Akt / eNOS или ингибирование факторов, участвующих в репрессии eNOS, может исправить сосудистые осложнения во время диабета. Фосфорилирование Akt / eNOS играет важную роль в исправлении сосудистых дефектов во время патологии диабета; однако необходимы дальнейшие исследования для изучения различных сайтов, вовлеченных в фосфорилирование eNOS во время диабетических осложнений, которые влияют на продукцию NO и, следовательно, на эндотелиальную дисфункцию.
(3) eNOS Uncoupling —
Эндотелиальная NOS (eNOS), производная оксида азота (NO) в эндотелиальных клетках, регулирует тонус сосудов и играет ключевую роль в поддержании здоровья эндотелия. Данные, полученные на мышах с нокаутом eNOS, говорят о том, что функциональная eNOS имеет решающее значение для поддержания здоровья сосудов [131, 132]. Правильное функционирование эндотелия часто связано с производством и биодоступностью NO и относительной регуляцией ROS. Эндотелиальная дисфункция возникает при сниженной биодоступности NO.Это снижение биодоступности NO и эндотелиальная дисфункция наблюдается в условиях гипергликемии как in vitro , так и in vivo [95, 97]. Уменьшение эндотелиально-зависимой артериальной релаксации наблюдается во время диабета на животных моделях, а также у людей [133].
Эндотелиальная NOS действует как активный ферментный комплекс, продуцирующий NO в его «гомодимерном» состоянии в физиологических условиях, в то время как фермент неактивен и не может продуцировать NO при патологических условиях.Даже несмотря на то, что сопутствующее повышение уровней eNOS наблюдается при патологических состояниях [134, 135], это состояние может генерировать супероксидные анионы из мономеризованного eNOS вместо NO, состояние, называемое «разобщение eNOS» [136]. Исследования показывают, что функция эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS) нарушается при диабете в результате снижения биодоступности NO и увеличения сосудистой генерации активных форм кислорода [13, 137, 138]. Расщепление эндотелиальной NOS и нитрозативный стресс наблюдались при сосудистых аномалиях, таких как гипертензия, атеросклероз и диабет [136].
(4) Тетрагидробиоптерин (Bh5) —
Эндотелиальный БДУ должен находиться в состоянии активного димера, чтобы продуцировать NO. Регулирование димерного комплекса eNOS важно для правильного функционирования eNOS. L-аргинин и Bh5 являются двумя критическими факторами, которые поддерживают димерное состояние eNOS, позволяя потоку электронов через гомодимер генерировать NO из комплекса двухвалентного железа [134, 135, 139]. Bh5 является метаболитом, который служит критическим кофактором и ингибирует образование супероксида из гемовой группы в оксигеназном домене eNOS [112].Bh5 действует как окислительно-восстановительный регулятор eNOS, стимулируя и стабилизируя мономеры белка eNOS в активную гомодимерную форму [140], которая, в свою очередь, поддерживает здоровое состояние эндотелия. При пониженных уровнях L-аргинина или Bh5 eNOS функционирует в «несвязанном» состоянии, в котором электроны, производные НАДФН, добавляются к молекулярному кислороду, а не к L-аргинину, производя больше O 2 — в качестве продукта. O 2 — , генерируемый eNOS, был вовлечен во множество экспериментальных и клинических состояний сосудистых заболеваний, включая диабет, гипертензию и атеросклероз [141].
Расцепление eNOS и эндотелиальная дисфункция очевидны на экспериментальных моделях диабета и у пациентов с диабетом [77, 84], несмотря на то, что экспрессия eNOS фактически повышена. Гипергликемия приводит к дефициту Bh5 и дисфункции eNOS, характеризующейся уменьшением NO с одновременным увеличением продукции супероксида [111, 142, 143]. Исследования in vitro показали, что высокие уровни глюкозы снижают активность NO и повышают уровни супероксида в сочетании с уменьшением димеризации eNOS в эндотелиальных клетках [144–146].Гипергликемия приводит к значительному снижению как общего количества биоптеринов, так и Bh5. Постулируется, что биодоступность Bh5 ограничивает несколько сосудистых заболеваний, включая диабет. Пероксинитрит, мощный окислитель, быстро окисляет Bh5 до Bh4, а затем до Bh3 [143, 147], который может конкурировать с L-аргинином за eNOS, что приводит к нарушению биоактивности eNOS [139].
Есть несколько исследований, которые предполагают роль Bh5 в гомодимеризации eNOS. Исследование eNOS крупного рогатого скота, выраженное в E.coli предположил, что Bh5 влияет на гемовое окружение и стабилизирует белок eNOS [148]. В другом исследовании было показано, что экзогенно добавленный Bh5 увеличивает как активность eNOS, так и димеризацию [149]. Интересно отметить, что уровни экспрессии белка eNOS увеличиваются в эндотелиальных клетках в ответ на высокий уровень глюкозы [113, 146], что указывает на разъединение eNOS из-за снижения Bh5. Хотя исследования показывают, что Bh5 облегчает перенос электронов и поддерживает димеризованное состояние фермента, полная роль Bh5 в регуляции eNOS в настоящее время неизвестна.
Bh5 оказался признанным терапевтическим средством при гиперфенилаланинемии. Его потенциал также был оценен с точки зрения терапевтической эффективности в обращении эндотелиальной дисфункции. Исследования показывают, что терапевтические вмешательства Bh5 для улучшения функции эндотелия имеют ограниченный успех на животных моделях диабета 2 типа и в исследованиях на людях [150–152]. Напротив, исследования показали, что добавление этого кофактора восстанавливает eNOS-опосредованное образование NO и эндотелиальную функцию при гипертензии, гиперхолестеринемии и диабете [135, 139, 141].Экспериментальные и клинические данные свидетельствуют о том, что Bh5 или L-аргинин могут действовать как терапевтическое средство для восстановления индуцированной диабетом эндотелиальной дисфункции [138, 151, 153]. Пипер показал, что обработка in vitro Bh5 над кольцами аорты диабетических крыс восстанавливает эндотелиальную функцию [154]. Heitzer et al. показали, что ослабленная эндотелий-зависимая вазодилатация в предплечье у диабетических пациентов была значительно улучшена при одновременном лечении Bh5, но не эндотелий-независимыми ответами вазодилатации [151].Наконец, Cai et al. показали на HAEC, культивированном с высоким содержанием глюкозы, что Bh5 восстанавливает физиологически нормальную ферментативную активность eNOS [155]. В совокупности эти результаты предполагают, что добавление Bh5 может быть полезным для облегчения сосудистых осложнений за счет восстановления эндотелиальных функций / активности eNOS у пациентов с диабетом 2 типа.
(5) GTP Cyclohydrolase —
Хотя известно, что Bh5 является важным кофактором активности всех ферментов NOS, его синтез также важен для здоровья сосудов [156].Bh5-синтезирующий фермент GTP-циклогидролаза I (GCH) и Bh3-восстанавливающий фермент дигидрофолатредуктаза (DHFR) противодействуют внутриклеточному истощению Bh5. GCH является первым ферментом, ограничивающим скорость биосинтеза Bh5 de novo через катализаторы GTP [157]. GCH постоянно продуцируется в эндотелиальных клетках, и его активность имеет решающее значение для биодоступности Bh5 и правильной функции эндотелия. Исследования показывают, что генетическая сверхэкспрессия GCH может предотвратить дисфункцию эндотелия при диабете [142, 158, 159].
Ранее сообщалось, что инсулин может увеличивать активность GCH в ECs посредством PI3K-зависимого пути и что индуцированная инсулином вазодилатация зависит от биосинтеза Bh5 [160–162].Однако эти механизмы могут быть нарушены в инсулинорезистентном состоянии. Гиперфенилаланинемические (Hph-1) мыши являются мутантами с частично сниженной активностью GCH. Исследования на мышах Hph-1 предполагают, что дефицит Bh5 ведет к гипертонии, усилению оксидативного стресса сосудов и снижению активности eNOS, что демонстрирует, что пониженные уровни Bh5 приводят к разъединению eNOS в отсутствие сосудистых заболеваний [163]. Из этих исследований ясно, что усиленный биосинтез эндотелиального Bh5 за счет сверхэкспрессии трансгенного GCH может изменить разобщение eNOS и может улучшить здоровье сосудов.Mitchell et al. сообщили на индуцированной глюкокортикоидами модели гипертензии на крысах, что уровни мРНК GCH были снижены, а нарушенная эндотелий-зависимая релаксация могла быть восстановлена путем инкубации сосудов в сепиаптерине (предшественнике Bh5). Это предполагает, что снижение биодоступности Bh5 является причиной разобщения eNOS и сосудистой дисфункции [164]. Другие исследования на мышах с гипертонической болезнью DOCA-соли также показали, что снижение уровня Bh5 связано со снижением активности GCH [165]. Повышенная активность GCH за счет доставки экзогенного гена или добавок Bh5 обратила вспять дефицит Bh5 и эндотелиальную дисфункцию за счет снижения уровня супероксида.
Изучение изолированных колец аорты у крыс с диабетом показало, что избыточная экспрессия GCH путем переноса гена устраняет индуцированный диабетом дефицит Bh5 и восстанавливает биодоступность NO [159]. В другом исследовании Meininger et al. показали, что активность GCH-I заметно снижена на животных моделях диабета 1 и 2 типов, что способствует эндотелиальной дисфункции [159, 166–168]. Alp et al. показали, что увеличение эндотелиальных уровней Bh5, биодоступности NO и снижение продукции эндотелиального супероксида наблюдались на модели диабета у трансгенных мышей с гиперэкспрессией GCH человека по сравнению с диабетическими мышами дикого типа [158].Эти исследования убедительно показывают, что истощение Bh5, биодоступность NO и повышенная выработка эндотелиального супероксида взаимосвязаны при диабетическом состоянии. В то время как предотвращение снижения уровней Bh5 за счет сверхэкспрессии GCH восстанавливает функцию сосудов, другие механизмы, такие как фосфорилирование эндотелиального GCH, еще предстоит изучить при диабете и других сосудистых осложнениях.
(6) Аргиназа —
Дисфункция сосудов является основной причиной заболеваемости и смертности у пациентов с диабетом [169].Снижение доступности L-аргинина считается причиной сосудистой дисфункции при диабете и других заболеваниях. Аргиназа, которая катализирует L-аргинин до мочевины и орнитина, напрямую конкурирует с NOS за L-аргинин. Повышение активности аргиназы приводит к снижению клеточных уровней аргинина и его доступности для eNOS, тем самым уменьшая продукцию NO и генерацию супероксида eNOS [170, 171]. Повышенная активность аргиназы вызывает ряд сосудистых дисфункциональных состояний, включая диабетическую эректильную дисфункцию [172–175].
Существует два варианта аргиназы млекопитающих, аргиназа I и II, которые по-разному экспрессируются в различных тканях [173, 176, 177]. Аргиназа I локализована в цитоплазме и заметно экспрессируется в печени, тогда как аргиназа II находится в митохондриях и экспрессируется в почках. Активность аргиназы увеличивается в печени диабетических крыс [178, 179]. Отчеты животных и пациентов с диабетом демонстрируют, что активность аргиназы увеличивается в условиях диабета [180, 181], в то время как снижение передачи сигналов инсулина связано с диабетической инсулинорезистентностью.Важно отметить, что инсулин подавляет экспрессию генов ферментов цикла мочевины, поэтому повышенная активность аргиназы может быть связана со снижением передачи сигналов инсулина, что требует дальнейшего изучения.
Повышенная экспрессия аргиназы снижает синтез NO при диабете, что приводит к нарушению нормальных функций эндотелия, таких как реакции ремоделирования сосудов [182]. Это предполагает важную роль аргиназы, ведущую ко многим сосудистым осложнениям, наблюдаемым при диабете [183]. Сообщалось, что аргиназа I активируется в коронарных микрососудах свиней, что, как следствие, приводит к уменьшению вазодилатации [175].В другом исследовании Zhang et al. показали на свиньях с экспериментальной гипертензией, что NO-опосредованная дилатация коронарных артериол снижается из-за повышенной активности аргиназы I, что приводит к ограниченной доступности L-аргинина [173]. Romero et al. показали, что в коронарных артериях диабетических крыс активность аргиназы I приводит к снижению NO-опосредованного ответа, способствующего дисфункции эндотелия сосудов, из-за снижения доступности L-аргинина для eNOS [184]. Недавно Grönros et al. продемонстрировали, что крысы Goto-Kakizaki (GK) с диабетом 2 типа имеют повышенную экспрессию аргиназы II наряду с дисфункцией микрососудов коронарной артерии [185].Важно отметить, что функция микрососудов нормализовалась после ингибирования аргиназы, подчеркивая, что активность аргиназы отвлекает аргинин от NOS и что ингибирование аргиназы увеличивает биодоступность NO и коронарную микрососудистую функцию у крыс с диабетом GK 2 типа.
Исследования пациентов показывают, что диабет связан с нарушением вазодилататорной функции коронарных артерий и вазоспазмом, что указывает на коронарную эндотелиальную дисфункцию [186–188]. Недавно Beleznai et al. продемонстрировали, что у пациентов с диабетом аргиназа I активируется в коронарных артериолах, что препятствует NO-опосредованным вазомоторным ответам [189].В этом исследовании авторы обнаружили, что присутствие N G -гидрокси-1-аргинин, селективный ингибитор аргиназы, или применение L-аргинина восстанавливали индуцированную ACh коронарную дилатацию у пациентов с СД. Интересно, что у недиабетических пациентов с другими сосудистыми аномалиями ни ингибирование аргиназы, ни добавление L-аргинина не показали каких-либо изменений в сосудистых ответах, что указывает на то, что аргиназа нацелена на ACh-опосредованный ответ. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы установить роль инсулина и других патологических факторов, на которые влияет повышенная экспрессия аргиназы 1 при диабете.Эти данные предполагают, что нацеливание на аргиназу может быть полезным лечением диабетической эндотелиальной дисфункции.
(7) Роль пероксинитрита в биодоступности NO и эндотелиальной дисфункции —
Было показано, что диабет увеличивает образование в сосудах пероксинитрита продукта реакции NO / супероксид. Доступно несколько экспериментальных и клинических исследований, которые демонстрируют образование пероксинитрита в различных тканях во время диабета, особенно в эндотелии [190–194].Более того, существуют различные механизмы, лежащие в основе диабетических осложнений, вызванных пероксинитритом [195].
Повышенные уровни пероксинитрита в условиях высокого уровня глюкозы снижают продукцию Bh5, а также снижают экспрессию фермента GCH, продуцирующего Bh5, что способствует разобщению eNOS [168, 196]. В частности, пероксинитрит быстро окисляет активный Bh5 до неактивного дигидробиоптерина (Bh3), что приводит к разобщению eNOS [197]. Кроме того, пероксинитрит вызывает разобщение eNOS посредством 26S протеасомозависимой деградации GCH, что приводит к высвобождению цинка из цинк-тиолатного кластера eNOS, что предположительно ведет к образованию дисульфидных связей между мономерами [146].Окислительная потеря Bh5 может опосредовать некоторые из наблюдаемых эффектов повышенной продукции активных форм кислорода на эндотелиальную функцию при заболеваниях сосудов [143, 197].
Пероксинитрит воздействует на различные биомолекулы, приводя к сердечно-сосудистой дисфункции через несколько механизмов [25]. Один из них включает активацию ядерного фермента поли (АДФ-рибоза), полимеразы (PARP-1), который участвует в развитии диабетических сердечнососудистых дисфункций [192]. PARP-1 приводит к продукции медиаторов воспаления, таких как индуцибельная синтаза оксида азота (iNOS), молекула межклеточной адгезии-1 (ICAM-1) и главный комплекс гистосовместимости класса II [198, 199].NF- κ B является ключевой молекулой в регуляции изменений экспрессии этих белков. Избыточная продукция пероксинитрита может увеличивать iNOS за счет активации NF- κ B в эндотелиальных клетках [200]. Нагай и др. также показали, что пероксинитрит увеличивает N ε — (карбоксиметил) лизин (CML), основной антигенный конечный продукт продвинутого гликирования (AGE), который активирует сигнальные пути клеток, такие как NF- κ B, для усиления экспрессии молекулы адгезии сосудистых клеток. 1 (VCAM) [201], который участвует в воспалении сосудов.Таким образом, данные различных исследований, упомянутых выше, предполагают, что пероксинитрит является основным медиатором повреждения сосудов в условиях диабета, и указывают на то, что эффективная нейтрализация образования пероксинитрита может быть полезной для восстановления биодоступности NO и здоровья сосудов.
(8) Глутатионилирование —
Белок S-глутатионилирование образуется путем прямого окисления белка и восстановленного глутатиона (GSH), путем тиол-дисульфидного обмена между белком Cys и окисленным глутатионом (GSSG), а также с S- нитрозоглутатион [202].Этот новый путь обеспечивает дополнительный механизм для регулирования внутриклеточного окислительно-восстановительного состояния и образования активных форм кислорода и азота. Недавние исследования указывают на важность окислителей, которые напрямую влияют на функцию тканей, изменяя структуру белков цистеинилтиолов. Уже известно, что множественные способы окисления белок-цистеин, такие как S -тиолирование, S -нитрозилирование, а также внутри- и межмолекулярные дисульфиды белков, играют важную роль в окислительно-восстановительной регуляции [203, 204].Сообщалось, что несколько клеточных сигнальных механизмов были изменены в результате глутатионилирования белка с участием дефектной передачи сигналов инсулина в результате диабетических состояний, которые включают NF κ B, RyR1, K + и каналы АТФ, PKC, альдозоредуктазу, митохондриальный комплекс I, и саркоплазматический / эндоплазматический ретикулум Ca 2+ АТФаза (SERCA) [205–207]. Интересно отметить, что об изменениях этих сигналов сообщалось при дефектной секреции инсулина из клеток β , сенсибилизации к инсулину в периферических тканях, а также при повреждении клеток и тканей, связанных с осложнениями, при диабете [208].Более того, появляется все больше свидетельств функциональных изменений, возникающих в результате этих модификаций глутатионилирования при диабете, причем посттрансляционные модификации белков играют важную роль в поддержании и прогрессировании патогенеза заболевания [208]. S-глутатионилирование белков является основным механизмом передачи сигналов тиоловой окислительно-восстановительной системы и, следовательно, оказывает значительное влияние на патогенез диабета.
Повышенное образование глутатионилированного Hb HbSSG представляет собой изменение кислородной способности гемоглобина и тканеспецифичного глутатионилирования, что может приводить к дифференциальным клеточным ответам.Niwa et al. продемонстрировали, что у пациентов с диабетом и гиперлипидемией наблюдается повышенный уровень HbSSG [209]. Повышенный окислительный стресс, перекисное окисление липидов и истощение глутатиона обычно наблюдаются у пациентов с диабетом без микроангиопатии [210]. Vita et al. продемонстрировали на пациентах с ишемической болезнью сердца, что нарушенная биоактивность эндотелиального NO восстанавливается при доставке L-2-оксо-4-иазолидинкарбоксилата (OTC), внутриклеточного индуктора GSH [211]. Эти исследования подчеркивают роль GSH в регуляции функций эндотелия во время болезненных состояний.S-глутатионилирование eNOS является важным переключателем, обеспечивающим окислительно-восстановительную регуляцию клеточной передачи сигналов, функции эндотелия и тонуса сосудов. Некоторое S-глутатионилирование eNOS может усиливаться при таких состояниях, как гипертензия, с нарушением вазодилатации, которое восстанавливается тиол-специфическими восстанавливающими агентами, обращающими вспять это S-глутатионилирование. Chen et al. недавно показали, что остатки цистеина Cys689 и Cys908 имеют решающее значение для нормальной функции eNOS, которая может быть глутатионилирована с образованием супероксида [125].
Глутатион в его окисленной форме (GSSG), как было показано, регулирует активность нескольких очищенных ферментов, включая карбоангидразу III, протеинкиназу C (PKC) и альдозоредуктазу человека (AR) [212]. В течение многих лет подавление АР при диабете было популярным терапевтическим подходом. Cys298, активный сайт AR для тиоловых модификаций, как известно, регулирует связывание субстрата [213, 214]. S-глутатионилирование AR, особенно по Cys298, подавляет его активность при нормальных концентрациях глюкозы [215, 216].Аналогичным образом, ингибиторы AR оказались эффективными для терапевтического вмешательства при диабете [213]. Сообщалось, что уровень глутаредоксина (Grx) увеличивается в диабетическом сердце и сетчатке крыс [217], поскольку AR является регуляторной мишенью для Grx, Grx-зависимое ингибирование может дополнительно усиливать ингибирование AR. Будущие методы лечения могут быть нацелены на целевое ингибирование AR-опосредованной передачи сигналов глюкозы, не влияя на детоксикацию альдегидов, чтобы предотвратить воспаление, связанное с диабетом, и другие сосудистые аномалии.
Sarco / эндоплазматический ретикулум Ca 2+ -ATPase (SERCA) активно транспортирует цитозольный Ca 2+ в саркоплазматический ретикулум, тем самым подавляя цитоплазматические сигналы Ca 2+ и регулируя колебания кальция в ответ на глюкозу [218]. Оксид азота (NO) стимулирует SERCA к снижению внутриклеточного Ca 2+ , тем самым позволяя расслабить сердечные, скелетные и гладкие мышцы сосудов [205]. Сообщалось, что высокий уровень глюкозы предотвращает индуцированное NO ингибирование миграции VSMC из-за Cys674 в сериновую мутацию SERCA, где этот Cys также подвержен образованию сульфоновой кислоты в VSMC, что приводит к глутатионилированию [219].Эти результаты предполагают сценарий, включающий увеличение количества окисленного тиола, приводящее к модификации деглутатионилированием SERCA-Cys674-SH до сульфоновой кислоты, что приводит к глутатионилированию белка, влияющему на функцию белка.
Инсулин и нижестоящая передача сигналов критически регулируют NO и связанные с ним функции эндотелиальных клеток [220]. Исследования предоставляют доказательства того, что глутатионилирование Cys118 и активация Ras приводят к резистентности эндотелия к инсулину, которая восстанавливается только с избыточной экспрессией Grx, что указывает на роль Grx как целевого лечения при диабете [221].Снижение активности Akt из-за высокого уровня глюкозы было зарегистрировано у крыс с диабетом и эндотелиальных клеток [222]. Изменения активности Akt участвуют во множестве сигнальных каскадов, которые могут регулироваться глутатионилированием или взаимодействием с Grx [223]. Механизм регуляции фосфорилирования Akt с помощью Grx до сих пор не выяснен. Однако группа Мураты предположила, что система GSH / Grx может защищать окисление Akt, вызванное H 2 O 2 , посредством глутатионилирования цистеиновых остатков Akt Cys-297 и Cys-311 [224].Wang et al. считается, что эта защита Akt осуществляется посредством деглутатионилирования вышестоящих активаторов, таких как протеинкиназа A (PKA) [223]. Протеинкиназа C (PKC) является основным путем, который имеет тканеспецифические последствия при диабетических и сосудистых осложнениях [225]. Изоферменты PKC могут быть окислительно инактивированы S-глутатиолированием с участием эндогенных тиолов, таких как GSH [226]. Клинические испытания показали, что рубоксистаурин, ингибитор PKC- β , может вызывать защиту сосудов при диабетической ретинопатии [227]; однако Grx-опосредованное деглутатионилирование PKC может оказаться дополнительной терапевтической мишенью для диабетических сосудистых осложнений.
Синтез NO нарушается в эндотелиальных клетках, истощенных по глутатиону (GSH-), а GSH снижается у пациентов с сахарным диабетом 2 типа (СД2) [228]. Мартина и др. показали, что введение GSH пациентам с СД2 способно улучшить конститутивную активность тромбоцитов NOS (cNOS) вместе с уменьшением ингибитора активатора плазминогена (PAI-1) [229]. Биоактивность NO эндотелиальных клеток относительно чувствительна к манипуляциям с внутриклеточным GSH [230]. Исследования показали, что агенты, управляющие тиолами, изменяют биоактивность эндотелиального NO посредством механизмов, независимых от изменений внутриклеточного GSH [211].В частности, окисление тиола протеина диамидом, по-видимому, имеет важные последствия для биологической активности NO эндотелиальных клеток за счет прямого воздействия на каталитическую активность eNOS [231]. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять различные изменения в остатках тиолов, которые регулируют эндотелиальную активность NO при диабете.
4.2.2. Роль эндотелиальных клеток-предшественников в эндотелиальной дисфункции и диабете
Эндотелиальные клетки-предшественники (EPC) имеют решающее значение для поддержания и восстановления эндотелиальных клеток.Они играют важную роль в ангиогенезе, поскольку они пролиферируют, мигрируют и дифференцируются, и являются источником проангиогенных цитокинов [232]. EPC экспрессируют маркеры как гемопоэтических стволовых клеток (CD34 и CD133), так и эндотелиальных клеток (CD146, vWF и VEGFR2) [233–235]. Дисфункция EPC может вносить вклад в патогенез сосудистых заболеваний. Существуют многочисленные исследования, которые продемонстрировали у пациентов с диабетом и сердечно-сосудистыми заболеваниями, что количество EPC из периферической крови снижается и функция EPC нарушается [73, 88, 236, 237].
Сообщается, что количество циркулирующих EPC снижается при диабете 1 и 2 типа, что, вероятно, участвует в патогенезе сосудистых осложнений [88, 238, 239]. При диабете EPC, полученные из костного мозга, являются дисфункциональными, производя меньше эндотелиальных клеток со сниженным пролиферативным и миграционным потенциалом из-за окислительного стресса [88]. EPC действуют как суррогатный маркер здоровья сосудов и указывают на сердечно-сосудистый риск у здоровых людей [87, 240, 241].У больных сахарным диабетом с сосудистыми осложнениями наблюдается заметное снижение циркулирующих EPC по сравнению с пациентами без васкулопатии, и количество EPC коррелирует с тяжестью сосудистого заболевания [87].
Исследования, проведенные in vitro , показывают, что EPC из диабетических популяций приводят к образованию эндотелиальных клеток с пониженной способностью образовывать трубочки, тем самым подавляя их способность реваскуляризировать поврежденные ткани [239, 242]. Kielczewski et al. продемонстрировано на модели окклюзии почек C57BL / 6J.gfp химерные мыши, у которых белок, связывающий инсулиноподобный фактор роста (IGFBP-) 3, модулирует развитие сосудов, регулируя миграцию EPC и восстанавливая функцию поврежденной сосудистой сети и генерацию NO [243]. В другом исследовании Feng et al. было показано, что окисленные липопротеины низкой плотности (OxLDL), полученные из пуповинного канатика, подавляют выживание EPC и нарушают их функцию, что может приводить к ингибированию eNOS [244]. Недавно Рейнхард и его коллеги сообщили, что у пациентов с диабетом 2 типа, получающих многофакторную терапию, направленную на улучшение гликемического контроля, снижение липидов, снижение артериальной гипертензии и тромбоза, наблюдалось значительное увеличение количества EPC [245].Vasa et al. показали, что у пациентов с ишемической болезнью сердца количество и миграционная активность EPC снижены, что может способствовать нарушению васкуляризации [236]. Соррентино и др. продемонстрировали, что способность к реэндотелизации EPC, полученных от пациентов с диабетом, серьезно нарушена из-за окислительного стресса и снижения биодоступности NO [246]. В другой публикации Thum и соавторы приписали этот дефицит разобщению eNOS в результате снижения уровней тетрагидробиоптерина (Bh5), вызванного дисфункцией EPC у пациентов с диабетом [247].Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы убедиться, что увеличение числа EPC улучшит диабетические аномалии. Было также высказано предположение, что EPC действуют как активаторы зрелых EC за счет секреции ангиогенных факторов [248]. Эти исследования предоставляют доказательства того, что EPC играют решающую роль в регуляции eNOS и эндотелиальных функций при сосудистой дисфункции.
Известно, что в условиях диабета наблюдается повышенный уровень окислительного стресса [15]. Увеличение ROS побуждает EPC продуцировать патологические цитокины, такие как хемоаттрактантный белок-1 моноцитов (MCP-1), фактор некроза опухоли α (TNF- α ), NF- κ B, интерлейкин-8 (IL- 8), повышенные уровни iNOS и пониженные eNOS.Сниженная функциональная активность EPC во время гипергликемии затрагивает путь Akt / eNOS, где передача сигналов подавляется в условиях диабета [249]. Ii et al. объяснили фенотипические различия EPC во время диабета снижением экспрессии тромбоспондина-1 [250]. Есть указание на то, что повышенная регуляция ингибиторов циклин-зависимых киназ (CDK) p16 и p21 приводит к снижению пролиферирующих EPC в условиях гипергликемии [251]. Информация о молекулярных механизмах, влияющих на количество EPC при диабетической или сосудистой дисфункции, по-прежнему скудна и заслуживает дальнейшего исследования, чтобы лучше понять молекулярные механизмы, ответственные за образование и функцию EPC.
Терапевтические стратегии могут использовать способность EPC доставлять цитокины и факторы роста в больную ткань, чтобы вызвать реваскуляризацию. Идентификация ключевых модуляторов физиологически нормального функционирования EPC имеет важное значение для определения потенциальных целей для восстановления правильной функции EPC у диабетических популяций. Клинические испытания Hamano et al. показали, что терапевтический ангиогенез, индуцированный местной имплантацией аутологичных клеток костного мозга, приводит к выздоровлению у пациентов с ишемической болезнью сердца [252].Исследования, проведенные Strauer et al. показали аналогичные эффекты, что предоставило дополнительные доказательства терапевтического потенциала EPC [253]. Недавно Wang et al. продемонстрировали, что дисфункция EPC при диабете может быть вызвана снижением экспрессии супероксиддисмутазы марганца (MnSOD) [254]. В своем исследовании они также заявили, что в диабетических EPC экспрессия протеинфосфатазы 2A (которая инактивирует AMPK) была повышена. Системная гипероксия — это дополнительная терапия для стимуляции заживления ран у пациентов с диабетом, одобренная Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA).Предыдущие исследования показали, что гипероксия увеличивает уровни NO в сосудистых тканях за счет стимуляции NOS [255], а NO, полученный из костного мозга, увеличивает количество циркулирующих EPC в недиабетических моделях [256]. В исследовании, посвященном увеличению количества циркулирующих EPC в модели диабета, Gallagher et al. показали, что гипероксия полностью изменила диабетический дефект мобилизации EPC, который является NO-опосредованным эффектом [257]. Производный из стромальных клеток фактор-1 α (SDF-1 α ), хемокин, который увеличивает миграцию ЭК и ангиогенез, опосредованный NO [258, 259].SDF-1 α опосредует рекрутирование EPC при ишемии, устраняет диабетический дефект в хоминге EPC [257]. Desouza et al. недавно опубликовали, что снижение активности и выживаемости EPC у крыс с диабетом вызвано повышенными уровнями NF- κ B, что приводит к снижению фосфорилирования Akt. Это может быть уменьшено путем нокдауна NF- κ B, который восстанавливает передачу сигналов инсулина, улучшает выживаемость EPC и снижает неоинтимальную гиперплазию [260].
Многочисленные исследования продемонстрировали положительное влияние EPC на процессы заживления ран, ишемической репарации, ишемии конечностей, эндогенного восстановления эндотелия и неоваскуляризации [261–263].Напротив, EPC вносят вклад в патологическую неоваскуляризацию, и недавние исследования показывают, что циркулирующие EPC уменьшаются у пациентов с непролиферативной диабетической ретинопатией (NPDR), но повышаются у пациентов с пролиферативной диабетической ретинопатией (PDR) [264–266]. Эти данные предполагают обратную сторону EPC, что они могут быть связаны с провоспалительными и проангиогенными EPC, которые приводят к патологической неоваскуляризации, наблюдаемой при PDR. Исследования диабетической ретинопатии позволяют изучить возможную роль EPC в ангиогенезе опухолей [267].Lyden et al. продемонстрировали на модели мышей с дефектной опухолью, устойчивой к опухоли, мутантных Id, что ангиогенез опухоли связан с циркулирующими EPCs [268]. Их результаты показывают, что нарушенная VEGF-управляемая пролиферация EPC вызывает дефектный ангиогенез в этой модели на мышах. EPCs индуцируют эндотелиальные клетки, что приводит к формированию неоваскулярных сосудов, за которым следует цитокин-опосредованное рекрутирование проангиогенных муральных клеток в месте роста опухоли [269, 270]. Однако более яркая сторона EPC как терапевтического метода больше, чем его предостережения.Многообещающие результаты, полученные в результате исследований с использованием EPC, требуют будущих исследований терапевтического использования EPC для лечения сосудистых заболеваний у диабетических популяций.
Добавить комментарий