Хром в метаболизме глюкозы - Chromium in glucose metabolism

Хром считается важным элементом, участвующим в регуляции уровня глюкозы в крови в организме. Однако более поздние обзоры поставили это под сомнение.

Считается, что он взаимодействует со связывающим веществом с низкомолекулярным хромом (LMWCr), усиливая действие инсулина . Сегодня использование хрома в качестве пищевой добавки для лечения сахарного диабета 2 типа все еще вызывает споры. Это связано с тем, что большинство клинических исследований , которые проводились вокруг хрома, проводились только в течение коротких периодов времени на небольших выборочных популяциях и, в свою очередь, дали разные результаты. Чтобы лучше понять потенциальную роль хрома в лечении диабета II типа, необходимо провести долгосрочные испытания в будущем.

История

Представление о хроме как о потенциальном регуляторе метаболизма глюкозы возникло в 1950-х годах, когда Уолтер Мертц и его коллеги провели серию экспериментов, контролирующих диету крыс . Экспериментаторы подвергли крыс рациону с дефицитом хрома и стали свидетелями неспособности организмов эффективно реагировать на повышенный уровень глюкозы в крови. Затем они включили в рацион этих крыс « кислотно-гидролизованные свиные почки и пивные дрожжи » и обнаружили, что теперь крысы могут эффективно метаболизировать глюкозу. Как свиные почки, так и пивные дрожжи были богаты хромом, поэтому именно с этих результатов было начато изучение хрома как регулятора уровня глюкозы в крови.

Идея использования хрома для лечения диабета II типа впервые возникла в 1970-х годах. У пациента, получавшего полное парентеральное питание (ПП), развились «тяжелые признаки диабета», и ему вводили добавки хрома на основании предыдущих исследований, которые доказали эффективность этого металла в модулировании уровня глюкозы в крови. Пациентам вводили хром в общей сложности в течение двух недель, и к концу этого периода их способность метаболизировать глюкозу значительно увеличилась; им также теперь требовалось меньше инсулина («потребность в экзогенном инсулине снизилась с 45 единиц в день до нуля»). Именно эти эксперименты, проведенные в 1950-х и 1970-х годах, заложили основу для будущих исследований хрома и диабета.

В 2005 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило квалифицированное заявление о вреде для здоровья пиколината хрома с требованием очень конкретной формулировки на этикетке: «Одно небольшое исследование предполагает, что пиколинат хрома может снизить риск инсулинорезистентности и, следовательно, может снизить риск диабет 2 типа. Однако FDA заключает, что существование такой взаимосвязи между пиколинатом хрома и либо инсулинорезистентностью, либо диабетом 2 типа весьма сомнительно ». В 2010 году пиколинат хрома (III) был одобрен Министерством здравоохранения Канады для использования в пищевых добавках. Утвержденные заявления на этикетке включают: «... обеспечивает поддержку здорового метаболизма глюкозы». Европейский орган по безопасности пищевых продуктов (EFSA) одобрил требования в 2010 году , что хром способствовал нормальным макроэлементам обмена и поддержанию нормальной концентрации глюкозы в крови.

Обзор метаанализов 2016 года пришел к выводу, что, хотя может наблюдаться умеренное снижение уровня глюкозы в плазме натощак или гилированного гемоглобина, которое достигает статистической значимости, изменения редко бывают достаточно значительными, чтобы можно было ожидать, что они будут иметь отношение к клиническому исходу.

Исследования на людях

Глядя на результаты четырех метаанализов, один сообщил о статистически значимом снижении уровня глюкозы в плазме натощак (ГПН) и незначительной тенденции к снижению уровня гемоглобина A1C (HbA1C). Второй сообщил о том же, третий сообщил о значительном снижении обоих показателей, а четвертый сообщил об отсутствии каких-либо преимуществ. В обзоре, опубликованном в 2016 году, было перечислено 53 рандомизированных клинических испытания, которые были включены в один или несколько из шести метаанализов . Он пришел к выводу, что, хотя может наблюдаться умеренное снижение ГПН и / или HbA1C, которое достигает статистической значимости в некоторых из этих метаанализов, в нескольких проведенных испытаниях снижение достаточно велико, чтобы можно было ожидать, что оно будет иметь отношение к клиническому исходу.

Предлагаемый механизм действия

Механизм действия, посредством которого хром способствует регулированию уровня глюкозы в крови, плохо изучен. Недавно было высказано предположение, что хром взаимодействует с низкомолекулярным хромом (LMWCr) связывающим веществом, чтобы усилить действие инсулина. LMWCr имеет молекулярную массу 1500 и состоит исключительно из четырех аминокислотных остатков глицина , цистеина , аспарагиновой кислоты и глутамата . Это встречающийся в природе олигопептид , который был очищен из многих источников: печени кролика , почек свиней и порошка почек, бычьей печени, молозива , печени собак , крыс и мышей. LMWCr, широко распространенный у млекопитающих, способен прочно связывать четыре иона хрома. Константа связывания этого олигопептида для ионов хрома очень велика (K ≈ 10 21 M -4 ), что позволяет предположить, что он является сильным и прочно связывающимся. LMWCr существует в неактивной или апо-форме в цитозоле и ядре инсулино-чувствительных клеток.

Когда концентрация инсулина в крови повышается, инсулин связывается с внешней субъединицей белков рецептора инсулина и вызывает конформационные изменения. Это изменение приводит к аутофосфорилированию остатка тирозина, расположенного на внутренней ß-субъединице рецептора, тем самым активируя киназную активность рецептора. Повышение уровня инсулина также сигнализирует о перемещении рецепторов трансферрина из везикул инсулиночувствительных клеток к плазматической мембране. Трансферрин, белок, ответственный за движение хрома по телу, связывается с этими рецепторами и интернализуется в процессе эндоцитоза. Затем pH этих везикул, содержащих молекулы трансферрина, снижается (что приводит к повышению кислотности) под действием протонных насосов, управляемых АТФ, и, как следствие, хром высвобождается из трансферрина. Затем свободный хром внутри клетки блокируется LMWCr. Связывание LMWCr с хромом превращает его в его холо или активную форму, и после активации LMWCr связывается с рецепторами инсулина и помогает в поддержании и усилении тирозинкиназной активности рецепторов инсулина. В одном эксперименте, который был проведен на LMWCr бычьей печени, было определено, что LMWCr может усиливать активность рецепторов протеинкиназ до семи раз в присутствии инсулина. Кроме того, данные свидетельствуют о том, что действие LMWCr наиболее эффективно, когда он связан с четырьмя ионами хрома.

Когда инсулиновый сигнальный путь выключен, рецепторы инсулина на плазматической мембране расслабляются и инактивируются. Холо-LMWCr выводится из клетки и, в конечном итоге, выводится из организма с мочой. LMWCr не может быть превращен обратно в неактивный из-за высокой аффинности связывания этого олигопептида с ионами хрома. В настоящее время механизм замены апо-LMWCr в организме неизвестен.

Смотрите также

Рекомендации