Інсулінотропні ефекти сироватки: механізми дії, останні клінічні випробування та клінічне застосування

Кафедра харчування та харчових наук

Техаський жіночий університет

Стара головна будівля 307, поштова скринька 425888, Дентон, Техас 76204-5888 (США)

Статті, пов’язані з "

Facebook
Twitter
LinkedIn
Електронна пошта

Анотація

Передумови: Інсулінотропний ефект сироваткового білка до кінця не вивчений і має клінічні наслідки в регуляції хронічної та гострої гіперглікемії. Короткий зміст: Цей огляд описує склад сироваткового білка та потенційні механізми, за допомогою яких сироватка надає інсулінотропну дію, включаючи збільшення швидкості спорожнення шлунка, вплив на інкретинові гормони, особливо інгібуючий шлунковий пептид та глюкагоноподібний поліпептид-1, та роль сироватки як дипептидилпептидази IV інгібітор. Оглядаються останні клінічні дані щодо використання концентрату, ізоляту та гідролізату сироваткового протеїну при лікуванні діабету 2 типу та у дорослої популяції з гострим доглядом. Ключові повідомлення: Механізм, за допомогою якого білок сироватки здійснює свою інсулінотропну дію, є багатофакторним. Збільшення доказів підтверджує можливе використання сироваткового білка в лікувально-дієтичній терапії для управління глікемією; однак необхідні додаткові дослідження, щоб визначити найбільш підходящу дозу, форму та спосіб введення сироватки.

Вступ

Нещодавно все більше досліджень було зосереджено на потенційному інсулінотропному ефекті сироваткового білка у здорових людей та пацієнтів з гіперглікемією. Дослідження показують, що споживання сироваткового білка позитивно впливає на глікемічну відповідь та підвищує чутливість до інсуліну [1,2,3,4,5]. Ефективні дози сироваткового білка, необхідні для індукції сприятливих змін рівня глюкози після їжі або секреції інсуліну, коливаються від 10 до 55 г, якщо їх отримують під час їжі або як попереднє навантаження [3,6]. Поліпшена постпрандіальна глікемія посилює загальний гомеостаз глюкози у пацієнтів із цукровим діабетом 2 типу (T2DM) [2,7], можливо, відкладаючи потребу в медичному лікуванні [2,8]. Зниження рівня глікемії після їжі, спричинене добавкою сироватки, подібне до очікуваного від фармакологічних препаратів [3]. Нещодавно дослідження прийшли до висновку, що попереднє навантаження на сироватку слід розглядати як довгострокову стратегію лікування у пацієнтів із СД2 [9,10]. Однак, щоб бути ефективним, сироватковий білок повинен залишатися постійною частиною раціону [6]. Додаткові дослідження показують потенційні переваги сироватки у лікуванні гострої гіперглікемії [11,12,13,14].

Гіперінсулінемія пов’язана з ожирінням через її роль у синтезі жирних кислот та зменшенні вивільнення жирних тканин жирової тканини [4]. Однак підвищений інсулін, спричинений споживанням сироваткового білка, не збільшує жирову масу [4]. Метою цього огляду є вивчення ймовірних механізмів, за допомогою яких білок сироватки надає свою інсулінотропну дію, перегляд доказів його ролі у лікуванні глікемії при хронічній та гострій гіперглікемії. Спочатку буде описано склад сироваткового білка та його потенційний інсулінотропний механізм. Після цього будуть підсумовані нещодавні клінічні випробування, які оцінювали інсулінотропний ефект сироватки при різних формах та типах гідролізу у пацієнтів з діабетом 2 типу та тих, хто страждає на гостру гіперглікемію.

Склад сироваткового білка

Сироватковий білок, що міститься в рідкій частині молока, видаляється з казеїну в процесі виробництва сиру. Сироватка комерційно доступна у різноманітних формах, включаючи концентрат сироваткового білка (WPC), ізолят сироваткового білка (WPI), сироваткову сироватку з лактозою, частково і широко гідролізовану сироватку та демінералізований сироватковий білок [6]. Дослідження дали однозначні результати щодо ефективної форми сироваткового білка. Механізм, за допомогою якого сироватка покращує глікемічну реакцію, залишається спекулятивним, коли ефективна доза змінюється залежно від дослідження, залежно від типу сироватки та експериментальної методології.

Сироватковий білок складається з β-лактоглобуліну (45-57%), α-лактальбуміну (15-25%), імуноглобуліну (10-15%), глікомакропептиду (10-15%), бичачого сироваткового альбуміну (10%), лактоферину ( ∼1%) та лактопероксидази (8,5% порівняно з пацієнтами з порушеннями толерантності до глюкози (IGT) або нормальної толерантності до глюкози (NGT). У пацієнтів з легкою гіперглікемією не спостерігалося значного збільшення активності DPP-IV порівняно з пацієнтами з IGT або NGT. Хоча, як відомо, активність DPP-IV знижує рівні GIP та GLP-1, Mannucci et al. [45] стверджує, що не можна припускати, що це механізм, за допомогою якого рівні DPP-IV корелюють з HbA1c, оскільки кореляція була також виявлено у пацієнтів із СД типу 1, у яких дисфункціональні β-клітини не секретують інсулін.Результати дослідження показали, що підвищена активність DPP-IV відбувається лише у періоди значної гіперглікемії. гормонів інкретину на ранніх стадіях діабету. Однак точний механізм дії (MoA) залишається незрозумілим.

Сільвейра та ін. [46] визначив, що для того, щоб сироватковий білок пригнічував активність DPP-IV, пептиди повинні гідролізуватися або за допомогою гідролізу in vitro, або перетравлення in vivo. Неперетравлений сироватковий білок, здається, не пригнічує активність DPP-IV. Однак тип гідролізу, точніше тип протеази, що використовується при гідролізі, впливає на інгібуючу активність DPP-IV.

Гідроліз сироваткового білка пепсином та трипсином призводить до вивільнення пептидів, які інгібують DPP-IV у моделях in vitro та in vivo [22,23,46]. Сільвейра та ін. [46] знайшли пептиди, отримані з фракцій β-лактоглобуліну сироваткового білка, гідролізованого трипсином, інгібуючим DPP-IV. В іншому дослідженні in vitro β-лактоглобулін, який отримував трипсин, значно знижував активність DPP-IV; однак прийом β-лактоглобуліну, який не оброблявся трипсином, не мав ефекту [47]. Більш недавнє дослідження in vitro, проведене Power-Grant et al. [25] повідомляв, що ефективність гідролізатів сироватки на інгібування DPP-IV зростала із збільшенням ступеня гідролізу. Сироватковий гідроліз як 32% (DH32), так і 45% (DH45) був значно більш потужним, ніж негідролізований WPC, при зниженні активності DPP-IV. Результати інгібуючих концентрацій гідролізатів були подібними до попередніх досліджень [22,48,49]. На моделі миші також виявлено, що гідролізований трипсином β-лактоглобулін знижує рівень глюкози в крові [42].

Гідролізований проти інтактної сироватки

Power-Grant та ін. [25] оцінив інтактний сироватковий білок проти інгредієнтів сироваткового білка при 32% гідролізі (DH32) та 45% гідролізі (DH45) щодо інсулінової відповіді. DH32, з більш високими концентраціями вільного аргініну та лізину, амінокислоти, які раніше показали, що значно збільшують секрецію інсуліну, надавали інсулінотропну дію in vitro. Автор припускає, що інсулінотропні ефекти, хоча поки що невідомі, не пов'язані виключно зі ступенем гідролізу, а можуть бути пов'язані з наявністю інсулінотропних амінокислот або пептидів.

Інсулінотропні ефекти сироватки

Інсулінотропні ефекти сироваткового білка: гострий догляд

Інсулінорезистентність та гіперглікемія часто зустрічаються в умовах гострої допомоги та суттєво збільшують ризик ускладнень та смерті [11]. Перроне та ін. [12] вивчав вплив напою з сироватки та вуглеводів (14 та 84% відповідно) на реакцію гострої фази та резистентність до інсуліну після запланованої холецистектомії або пахової грижі. Результати показали покращену реакцію гострої фази на травму із значно нижчим післяопераційним С-реактивним білком, і, хоча альбумін знизився в обох групах, лише зниження контрольної групи було значним. Середні зміни між передопераційним та післяопераційним HOMA-IR (контроль: 4,8 ± 1,1, сироватка/CHO: -2,5 ± 1,5; p = 0,001), інсуліном (контроль: 15,5 ± 3,8, сироваткою/CHO: -8,8 ± 4,6; p