Роля на митохондриалната дисфункция за развитие на инсулинова резистентност

Инсулиновата резистентност представлява състояние, при което клетките в мускулите, мазнините и черния дроб не реагират нормално на инсулина и не могат да поемат глюкоза от кръвта. В основата на този проблем стои хормонът инсулин, като от него зависи да поддържа нивата на кръвната захар нормални.

Инсулиновата резистентност е характерна за затлъстяването, диабет тип 2 и компонентите на кардиометаболитния синдром, включително хипертония и дислипидемия, които колективно допринасят за значителен риск от сърдечно-съдови заболявания. Метаболитните действия на инсулина в класически инсулинови целеви тъкани (напр. скелетни мускули, мазнини и черен дроб), както и действията в други места (напр. сърдечно-съдова тъкан), помагат да се обясни защо инсулиновата резистентност и метаболитната дисрегулация са централни в патогенезата на кардиометаболитен синдром и сърдечно-съдови заболявания.

С по-прости за разбиране думи, метаболизмът на глюкозата и липидите до голяма степен зависи от митохондриите за генериране на енергия в клетките. Когато е налице митохондриална дисфункция поради ред причини, тя възпрепятства инсулиновата сигнализация и насърчава развитието на инсулиновата резистентност. Освен че предразполага към затлъстяване и диабет тип 2, инсулиновата резистентност удвоява риска от голямо депресивно разстройство, според проучване на университета Станфорд от 2021 година. 

Макар и по-сложна за разбиране, тази тема определено е интересна и е важно да имаме по-добро разбиране за проблема, тъй като инсулиновата резистентност и затлъстяването често вървят ръка за ръка. А затлъстяването е достигнало епидемични размери в световен мащаб и честотата му нараства, засягайки както възрастни, така и все повече деца. Освен това чрез разбиране на проблема ще имаме и повече възможности да действаме превантивно и да намалим риска от развитие на изброените заболявания.

Същност на инсулиновата резистентност

Какво представлява инсулиновата резистентност?

Инсулинът е хормон, който играе ключова роля в регулирането на кръвната захар. Той „отключва“ клетките в организма, за да могат да поемат глюкоза от кръвта и да я използват за енергия или да я съхраняват за по-късно.

Инсулинова резистентност възниква, когато клетките на мускулите, мастната тъкан и черния дроб спрат да реагират нормално на инсулина. В резултат те не могат ефективно да поемат глюкозата от кръвта. Това води до компенсаторно повишаване на производството на инсулин от панкреаса.

С течение на времето организмът привиква към постоянно повишените нива на инсулин и чувствителността към него намалява още повече. Така се създава порочен кръг, който увеличава риска от развитие на предиабет и диабет тип 2.

Как функционира инсулинът и как се развива проблемът?

При нормални условия процесът протича в няколко стъпки:

  • Храната се разгражда до глюкоза – основният източник на енергия за организма.
  • Глюкозата навлиза в кръвния поток, което стимулира панкреаса да отдели инсулин.
  • Инсулинът подпомага навлизането на глюкозата в мускулните, мастните и чернодробните клетки.
  • След като нивата на кръвната захар спаднат, панкреасът намалява производството на инсулин.

Когато клетките станат резистентни към действието на инсулина, глюкозата остава в кръвта. Панкреасът започва да произвежда още повече инсулин, за да компенсира намаления клетъчен отговор. Докато той успява да поддържа баланс, кръвната захар остава в норма.

Но ако резистентността се задълбочи и компенсаторният механизъм се изчерпи, се развива хипергликемия (повишена кръвна захар), която с времето може да премине в предиабет и диабет тип 2.

Най-честите симптоми, свързани с инсулинова резистентност, включват:

  • Повишена жажда
  • Често уриниране
  • Повишен апетит
  • Замъглено зрение
  • Главоболие

Митохондриална функция, оксидативен стрес и клетъчно увреждане

Митохондриите често са наричани „електростанции на клетката“ и с право. Те превръщат енергията, приета от храната, в използваема клетъчна енергия под формата на аденозин трифосфат (АТФ) чрез процеса окислително фосфорилиране. Митохондриалната функция е от съществено значение и за глюкозо-стимулираната секреция на инсулин в панкреатичните β-клетки.

Освен че произвеждат АТФ, митохондриите са и основен източник на ендогенни реактивни кислородни видове (ROS). Когато електронният транспорт в електрон-транспортната верига бъде нарушен, електрони могат да се прехвърлят към кислорода (O₂), което води до образуване на супероксид. Той впоследствие се преобразува до водороден пероксид (H₂O₂) чрез ензимите супероксиддисмутаза-1 (SOD1) и супероксиддисмутаза-2 (SOD2), а водородният пероксид се разгражда до вода чрез глутатион пероксидаза (GPX-1).

При наличие на свободни железни или медни йони обаче водородният пероксид може да се трансформира в силно реактивни хидроксилни радикали. Когато приемът на калории е прекомерен или капацитетът на окислителното фосфорилиране е ограничен, се увеличава вероятността от свръхобразуване на ROS. Тези реактивни кислородни видове увреждат протеини, липиди и митохондриална ДНК (mtDNA), което допълнително засилва оксидативния стрес.

Митохондриалната ДНК е особено уязвима към окислително увреждане и мутации. С възрастта тези увреждания се натрупват и могат да играят роля в процесите на стареене и развитието на диабет.

Митохондриите са и ключови регулатори на апоптозата (програмирана клетъчна смърт). При клетъчен стрес те отварят т.нар. митохондриален преходен поров канал (mtPTP), което позволява освобождаването на протеини като цитохром C и активиране на апоптозата. Повишеният калориен прием и липсата на физическа активност могат да засилят този процес чрез повишено производство на ROS.

Митохондриална дисфункция и развитие на инсулинова резистентност

В скелетните мускули нарушената митохондриална функция, намаленият синтез на АТФ и повишеното производство на ROS са пряко свързани с развитието на инсулинова резистентност, затлъстяване и диабет. Дисбалансът между енергийното производство и използването на енергията води до нарушен клетъчен метаболизъм – основен механизъм в развитието на метаболитния синдром.

Повишените нива на глюкоза стимулират допълнително свръхпроизводството на ROS, което причинява структурни промени в митохондриите. Инхибирането на инсулиновия сигнален път води до натрупване на липиди и свободни мастни киселини (FFA), което задълбочава инсулиновата резистентност и други метаболитни нарушения.

Свободните мастни киселини допринасят и за чернодробна инсулинова резистентност чрез потискане на инсулиново-медиираното инхибиране на глюконеогенезата. Същевременно те поддържат между 30% и 50% от базалната секреция на инсулин и усилват глюкозо-стимулираната инсулинова секреция.

През последното десетилетие множество изследвания при хора и животни показват промени в маркерите на митохондриалния метаболизъм при индивиди с инсулинова резистентност. Това доведе до теорията, че нарушените митохондриални окислителни функции – особено в скелетните мускули – водят до прекомерно натрупване на липиди и развитие на инсулинова резистентност.

Как да разберете дали имате проблеми с инсулина

Инсулиновата резистентност обикновено се предизвиква от комбинация от фактори, включително телесно тегло, възраст, генетика, етническа принадлежност, заседнал начин на живот, тютюнопушене и вероятно дори недоспиване. 

Конкретни признаци, които могат да показват, че имате или е вероятно да развиете инсулинова резистентност, включват:

  • Голяма обиколка на талията – според експертите, най-добрият начин да разберете дали сте изложени на риск от инсулинова резистентност включва рулетка и моментът на истината пред огледалото в банята. Обиколка на талия, която е 88 см. или повече за жените и 100 см. или повече за мъжете увеличава вероятността от инсулинова резистентност и метаболитен синдром;
  • Високи триглицериди. Нива от 150 или по-високи се считат за проблемни;
  • Ниски нива на HDL („добър“) холестерол. Нива на липопротеини с висока плътност под 50 за жени и 40 за мъже се считат за проблемни;
  • Високо кръвно налягане. Показания от 130/85 mmHg или по-високи се считат за проблемни;
  • Висока кръвна захар на гладно. Нива от 100 до 125 mg/dl (преддиабетен диапазон) или над 125 (диабет) се считат за проблемни.

Други фактори, замесени в развитието на инсулинова резистентност, също включват физиологични стресори, системно възпаление и оксидативен стрес. 

Рискови фактори за развитие на инсулинова резистентност

Разбирането на рисковите фактори за инсулинова резистентност може да помогне за предотвратяване, забавяне или намаляване на риска от развитие на ИР. Ако сте наясно за какво да внимавате, можете да промените или дори да премахнете някои от факторите, свързани с навиците на начина на живот. Рисковите фактори за инсулинова резистентност включват:

  • Възраст над 45 или повече години
  • Висок ИТМ
  • Наследствен компонент – родител или брат или сестра с диабет
  • Заседнал начин на живот
  • Лична анамнеза за гестационен диабет
  • Лична анамнеза за сърдечно заболяване или инсулт
  • Медицински състояния като високо кръвно налягане и висок холестерол
  • Синдром на поликистозни яйчници (PCOS)

Квалифицирана медицинска диагностика и лечение в Detox Center

Ако вече сте диагностицирани с инсулинова резистентност или имате съмнения за такава, но не сте се изследвали или търсите второ професионално мнение, може да разчитате на лекарите в в Detox Center. Тук ще направим цялостна диагностика и ще проведем необходимите лабораторни изследвания, за да установим актуалното състояние и да очертаем индивидуален план за лечение. Орален Глюкозо-толерансен Тест (ОГТТ), тест HbA1c, пълна кръвна картина и други са част от необходимите изследвания за потвърждаване или отхвърляне на инсулинова резистентност. 

За вашите въпроси и запитвания оставаме на разположение на 029531387, както и в страницата на Detox Center във Facebook.

Използвани източници

  1. Incident Major Depressive Disorder Predicted by Three Measures of Insulin Resistance: A Dutch Cohort Study https://ajp.psychiatryonline.org/doi/10.1176/appi.ajp.2021.20101479 
  2. Wallace D. C. (2005). A mitochondrial paradigm of metabolic and degenerative diseases, aging, and cancer: a dawn for evolutionary medicine. Annual review of genetics, 39, 359–407. https://doi.org/10.1146/annurev.genet.39.110304.095751
  3. Greaves, L. C., & Turnbull, D. M. (2009). Mitochondrial DNA mutations and ageing. Biochimica et biophysica acta, 1790(10), 1015–1020. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2009.04.018
  4. Tan, C., Tuch, B. E., Tu, J., & Brown, S. A. (2002). Role of NADH shuttles in glucose-induced insulin secretion from fetal beta-cells. Diabetes, 51(10), 2989–2996. https://doi.org/10.2337/diabetes.51.10.2989 
  5. Bhatti, J. S., Bhatti, G. K., & Reddy, P. H. (2017). Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in metabolic disorders – A step towards mitochondria based therapeutic strategies. Biochimica et biophysica acta. Molecular basis of disease, 1863(5), 1066–1077. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2016.11.010 
  6. Xin YL, Wang Y, Chi J, Zhu X, Zhao H, Zhao S, Wang Y. Elevated free fatty acid level is associated with insulin-resistant state in nondiabetic Chinese people. Diabetes Metab Syndr Obes. 2019;12:139-147 https://doi.org/10.2147/DMSO.S186505 
  7. Kovacs, P., & Stumvoll, M. (2005). Fatty acids and insulin resistance in muscle and liver. Best practice & research. Clinical endocrinology & metabolism, 19(4), 625–635. https://doi.org/10.1016/j.beem.2005.07.003 

Свързани публикации