Paresh Dandona

1 Divizia de Endocrinologie, Diabet și Metabolism, Universitatea de Stat din New York la Buffalo și Kaleida Health 3 Gates Circle Buffalo, NY 14209, SUA.

macronutrienți

2 Departamentul de Biochimie și Biologie Moleculară (proiect BK21), Centrul de Cercetare Medicală pentru Bioreacția la Specii Reactive de Oxigen și Institutul de Științe Biomedicale, Școala de Medicină, Universitatea Kyung Hee, Seul 130-701, Coreea.

Husam Ghanim

1 Divizia de Endocrinologie, Diabet și Metabolism, Universitatea de Stat din New York la Buffalo și Kaleida Health 3 Gates Circle Buffalo, NY 14209, SUA.

Ajay Chaudhuri

1 Divizia de Endocrinologie, Diabet și Metabolism, Universitatea de Stat din New York la Buffalo și Kaleida Health 3 Gates Circle Buffalo, NY 14209, SUA.

Sandeep Dhindsa

1 Divizia de Endocrinologie, Diabet și Metabolism, Universitatea de Stat din New York la Buffalo și Kaleida Health 3 Gates Circle Buffalo, NY 14209, SUA.

Sung Soo Kim

2 Departamentul de Biochimie și Biologie Moleculară (proiect BK21), Centrul de Cercetare Medicală pentru Bioreacția la Specii Reactive de Oxigen și Institutul de Științe Biomedicale, Școala de Medicină, Universitatea Kyung Hee, Seul 130-701, Coreea.

Abstract

Odată cu creșterea globală a epidemiei de obezitate și a diabetului de tip 2, cu o creștere concomitentă a bolii aterosclerotice, a devenit necesară o investigație asupra efectelor diferiților macronutrienți și a produselor alimentare. O astfel de investigație ne va permite să înțelegem mai bine relația dintre aportul diferiților macronutrienți și patogeneza mecanismelor care stau la baza reglării sensibilității și rezistenței la insulină, a stresului oxidativ și a inflamației, a reglării foametei și a sațietății și aterogenezei. Această revizuire acoperă primul deceniu de muncă în acest domeniu referitor la consumul de alimente și diete obișnuite, până la rezultatele lor imediate și pe termen lung. Revizuirea acoperă, de asemenea, interesanta zonă nouă a efectelor antiinflamatorii ale anumitor alimente. Sperăm că o înțelegere cuprinzătoare a acestor acțiuni ale macronutrienților și a efectelor lor pe termen lung ne va permite să formulăm combinații de alimente care să ducă la obiceiuri alimentare sănătoase și la îmbunătățirea stării noastre generale de sănătate.

Introducere

Asocierea obezității cu inflamația cronică scăzută și rezistența la insulină este bine stabilită (Hotamisligil și colab., 1993; Festa și colab., 2000). Faptele că obezitatea este cel mai puternic factor de risc pentru diabetul de tip 2 și că concentrațiile crescute/expresia mediatorilor inflamatori la obezi prezic apariția diabetului viitor sunt, de asemenea, bine stabilite (Pradhan și colab., 2001). În plus, diabetul de tip 2 este, de asemenea, cunoscut a fi asociat cu inflamația cronică (Pickup și colab., 1997). Datele recente demonstrează, de asemenea, că mediatorii inflamatori pot interfera cu transducția semnalului insulinei (Hotamisligil și colab., 1996; Ghanim și colab., 2007a). Aceste fapte întăresc importanța inflamației în patogeneza rezistenței la insulină și a diabetului de tip 2. Deci, care este legătura dintre aceste fapte și care este originea acestei inflamații?

Aportul de macronutrienți, stresul oxidativ și inflamația

Deoarece relația dintre obezitate și rezistența la insulină este una dinamică, iar creșterea în greutate duce la creșterea rezistenței și la scăderea în greutate la o reducere a rezistenței la insulină, este posibil ca aportul de macronutrienți să fie crucial și central în aceste relații. Acest concept ne-a determinat să investigăm dacă aportul de macronutrienți duce la o creștere a inflamației, iar restricția calorică duce la o reducere a inflamației. Deoarece stresul oxidativ și generarea de specii reactive de oxigen (ROS) conduc la activarea factorilor de transcripție pro-inflamatorii sensibili la redox (Woronicz și colab., 1997; Wang și colab., 1999), am studiat, de asemenea, efectul aportului de macronutrienți și al restricției calorice privind generarea ROS și stresul oxidativ.

Stres oxidativ crescut cu obezitate și inversarea acestuia după restricții calorice și pierderea în greutate

Într-adevăr, obezitatea umană este asociată atât cu stresul inflamator, cât și cu stresul oxidativ. Concentrațiile plasmatice ale speciilor reactive la acid tiobarbituric (TBARS), acidului 9-hidroxioctadecadienoic (9-HODES) și acidului 13-hidroxioctadecadienoic (13-HODES), iar concentrațiile de orto-tirozină și meta-tirozină sunt crescute la obezi în starea de repaus alimentar (Dandona și colab., 2001a; Ghanim și colab., 2004). Acești indici, precum și generarea ROS de către mononucleare și polimorfonucleare scad dramatic cu restricție calorică și scădere în greutate pe o perioadă relativ scurtă de două săptămâni (Dandona și colab., 2001b). Concentrațiile plasmatice ale TNFα și expresia țesutului adipos al TNFα sunt, de asemenea, crescute la obezi și tind să scadă odată cu restricția calorică și pierderea în greutate (Dandona și colab., 1998). Aceste date sunt consolidate în continuare de faptul că, chiar și la subiecții normali, o viteză de 48 de ore duce la reducerea generării ROS cu> 50%, cu o reducere de 35% la 24 de ore (Dandona și colab., 2001c). Acest lucru este asociat cu o reducere paralelă a expresiei p47phox.

Alimente neinflamatoare și antiinflamatoare

Având în vedere aceste efecte acute dramatice ale aportului de macronutrienți în inducerea stresului oxidativ și inflamator și a efectelor la fel de impresionante ale restricției calorice și ale pierderii în greutate în inversarea acestuia, se ridică întrebarea dacă există unele alimente neinflamatoare. Au fost obținute trei seturi de date care confirmă acest concept. În primul rând, alcoolul (300 de calorii) nu induce stres oxidativ și inflamator (Dhindsa și colab., 2004). În al doilea rând, sucul de portocale (300 de calorii) nu induce stres oxidativ și inflamator (Ghanim și colab., 2007). În al treilea rând, o masă bogată în fibre și fructe bazată pe liniile directoare AHA nu induce stresul oxidativ sau inflamator în comparație cu o masă echicalorică HFHC (900 calorii) (Ghanim și colab., 2009).

Datele noastre cele mai recente demonstrează că aportul de suc de portocale cu o masă bogată în carbohidrați cu conținut ridicat de grăsimi duce la neutralizarea totală a efectelor pro-inflamatorii ale mesei (AJCN, în presă). În acest studiu, am observat că aportul concomitent de portocale cu o masă HFHC a dus la o inhibare aproape totală a generării ROS, creșterea legării NFκB, creșterea concentrației MMP-9 și creșterea expresiei mai multor pro-inflamatorii gene. Deoarece două flavonoide majore conținute în sucul de portocale, naringenina și hesperidina, exercită un puternic efect de supresie ROS, este probabil ca acestea să contribuie la acest efect (Ghanim și colab., 2007b). Astfel, este posibil, în principiu, să alegeți alimente neinflamatorii sau antiinflamatoare pentru a minimiza stresul oxidativ și inflamația post-prandială. Prin urmare, această căutare trebuie să continue și să includă substanțe precum flavonoidele pentru a reduce stresul oxidativ și inflamator postprandial. De asemenea, s-a demonstrat că aportul de vin roșu cu o masă HFHC exercită o neutralizare a efectului său proinflamator.

De asemenea, s-a demonstrat că etanolul (= 300 de calorii) administrat ca vodcă nu induce generarea ROS sau o creștere a legării NFκB (Dhindsa și colab., 2004).

Micronutrienți antiinflamatori

După cum s-a descoperit în experimentele noastre cu suc de portocale, s-a demonstrat că flavonoidele conținute în el, naringenina și hesperidina, exercită o puternică inhibare a generării ROS (Ghanim și colab., 2007b). Naringenina și hesperidina pot fi astfel utilizate potențial pentru a preveni stresul oxidativ și inflamator postprandial. Lucrările noastre recente arată că resveratrolul exercită, de asemenea, un efect supresor al ROS și un efect antiinflamator. Astfel, resveratrolul ar putea oferi, de asemenea, un mijloc de prevenire a inflamației postprandiale. În plus, resveratrolul suprimă mai multe kinaze pro-inflamatorii care interferează cu transducția semnalului insulinei (prezentată la ADA, 2008). Este clar că acești compuși trebuie investigați pe larg pentru efectele lor interesante, astfel încât să poată fi făcute alegeri raționale bazate științific, orientate către o viață sănătoasă.

Efectul antiinflamator puternic al curcuminei, produsul turmericului, condimentul galben indian Curcuma longa este deja bine recunoscut (Aggarwal și Harikumar, 2009). Într-adevăr, curcuma a fost utilizată pentru proprietățile sale antiinflamatoare în medicina tradițională indiană de milenii, iar curcumina este în prezent investigată pentru mai multe dintre proprietățile sale terapeutice potențiale. S-a demonstrat că suprimă cel puțin doi factori de transcripție proinflamatori majori, AP-1 și NFκB. De asemenea, s-a demonstrat că are unele proprietăți de supresie a cancerului, probabil printr-o contribuție a acțiunilor sale antiinflamatorii.

Inflamația poate contribui la rezistența la insulină și leptină

Pentru a stabili în continuare legătura dintre aportul de macronutrienți, inflamație și patogeneza rezistenței la insulină, trebuie să investigăm mai multe kinaze majore care au fost incriminate ca factori interferenți în transducția semnalului insulinei. Aceste kinaze provoacă fosforilarea cu serină a IRS-1 și a substratului receptorului de insulină 2 (IRS-2) și astfel blochează activarea în aval a căii de transducție a semnalului insulinei (Gual, și colab., 2005; Schenk și colab., 2008). Aceste kinaze includ PKC-β2, IKK, glicogen sintază kinază-3β (GSK-3β), ERK, proteină ribozomală S6 kinază (S-6-K), JNK, țintă mamiferă a rapamicinei (mTOR). Indiferent dacă exprimarea sau activarea lor crește, trebuie analizat următorul aport de macronutrienți.

Deoarece insulina exercită o acțiune antiinflamatorie puternică (Dandona și colab., 2001b), orice tendință către interferența cu acest efect poate avea ca rezultat un efect proinflamator care poate promova rezistența la insulină în paralel cu aterogeneza crescută. Într-adevăr, datele noastre preliminare arată că insulina suprimă expresia GSK-3β, PKC-β2, IKK, mTOR și JNK. Acest lucru ar sugera că insulina poate fi un puternic sensibilizant la insulină și, într-adevăr, datele noastre arată că acest lucru are loc de fapt în câteva ore de la o perfuzie de insulină cu doză mică. Astfel, pentru o anumită rată de perfuzie cu insulină, cantitatea de glucoză care trebuie perfuzată crește cu 50 până la 75% pentru a menține euglicemia în decurs de 3 până la 4 ore de la inițierea perfuziei.

Inflamația post-prandială, chemokinele și reglarea monocitelor ca macrofage în țesuturi

S-a demonstrat că chemokina, proteina chemoattractantă monocitară-1 (MCP-1) sau ligandul chemokinei CC 2 (CCL-2), este secretată de țesutul adipos și că este probabil să fie un factor major în atragerea monocitelor către țesut adipos (Kanda și colab., 2006). Efectul său chimiotratant este mediat prin receptorul său asupra monocitelor, receptorul chemokinei CC 2 (CCR-2), care leagă și MCP-2 și eotaxina. Astfel, este important să se determine inducerea tiparelor receptorilor de chemokine și chemokine după aportul de macronutrienți.

Este relevant faptul că, după administrarea de cremă, s-a demonstrat o creștere a expresiei moleculei de adeziune a celulelor endoteliale (PECAM) (date preliminare). PECAM este o moleculă de aderență care se exprimă atât prin monocit cât și prin celula endotelială (Woodfin și colab., 2007). Facilitează mișcarea trans-endotelială a monocitului și a altor leucocite. Astfel, facilitează intrarea acestor celule în spații extracelulare, inclusiv intima arterială și țesutul adipos.

Pe baza datelor de mai sus, putem considera acum dacă dietele bazate pe principiile de mai sus au arătat rezultate compatibile cu aceste date. Aceste date au fost obținute din studii observaționale și studii randomizate controlate (ECA).

Dietele și efectele acestora asupra rezultatelor cardiovasculare

Există dovezi ale unei legături cauzale între factorii dietetici și bolile coronariene (CHD). Un studiu recent a analizat 223 de studii prospective de cohortă și 66 de studii randomizate controlate (ECA) efectuate din 1950 pentru a evalua efectul dietei asupra CHD (Mente și colab., 2009). Determinarea unei asocieri între factorii dietetici și CHD în studiile de cohortă a fost făcută de criteriile Bradford-Hill, care evaluează cauzalitatea pe baza puterii, consistenței, temporalității și coerenței pentru fiecare expunere dietetică. Dovezile din studiile de cohortă au fost examinate pentru a se conforma cu rezultatele studiilor randomizate.

În această analiză cuprinzătoare, au existat dovezi care să susțină un efect protector asupra CHD a aportului de nuci (reducere de 30%), legume (reducere de 23%), acizi grași mononesaturați (reducere de 20%), pește (reducere de 19%), omega marină 3 acizi grași (reducere de 14%), folat (reducere de 32%), cereale integrale (reducere de 19%), vitamine dietetice E și C (reducere de 20-23%), betacaroten (reducere de 27%), alcool (29 până la 31 % reducere), fructe (reducere 20%) și fibre (reducere 22%). Dintre diete, Marea Mediterană [reducere de 37%] (aport mai mare de legume, leguminoase, fructe, nuci, cereale integrale, brânză sau iaurt, pește și monoinsaturate în raport cu acizii grași saturați) și „prudent” [reducere de 27%] de legume, dietele cu fructe, leguminoase, cereale integrale, pește și alte fructe de mare) au avut un efect benefic asupra CHD. Un efect nociv al acizilor grași trans (creștere de 32%), alimente cu un indice glicemic ridicat sau cu o încărcătură ridicată (creștere de 32%) și un model alimentar occidental [creștere de 55%] (aport ridicat de carne procesată, carne roșie, unt, produse lactate grase, ouă și boabe rafinate) pe CHD a fost, de asemenea, justificată de această analiză. Aportul de acizi grași saturați, polinesaturați și grăsimi totale, acid alfa-linolenic, carne, ouă și lapte nu a fost asociat cu niciun efect semnificativ asupra CHD.

Dovezile cauzalității pe baza studiilor de cohortă au fost susținute de un efect benefic semnificativ asupra rezultatului CHD în ECA pentru dieta mediteraneană și aportul de acizi grași omega 3 (vezi mai jos). Beneficiile folatului suplimentar, beta carotenului, vitaminei E și C în studiile de cohortă nu au fost reproduse în ECR. Alte diete sau substanțe nutritive care s-au dovedit a avea un beneficiu sau un prejudiciu în studiile de cohortă nu au fost evaluate în ECA.

Dietele mediteraneene

Studiul inimii de la Lyon a demonstrat că aportul dietei mediteraneene a dus la o reducere marcată a infarctului miocardic fatal și non-fatal și la rezultatul combinat al celor două angini instabile, accident vascular cerebral și embolie pulmonară (de Lorgeril și colab., 1994). A existat o reducere a acestor evenimente cu două treimi. Efectul benefic semnificativ al dietei a fost observat încă din 27 de luni și a fost menținut la 44 de luni.

Aportul de pește și ulei de pește

S-a demonstrat că aportul de pește și ulei de pește are efecte benefice asupra CHD. Peștele și uleiul de pește conțin acizi grași omega 3 cu lanț lung, acid eicosapentaenoic (EPA) și acid docosahexaenoic (DHA). Acești acizi grași omega 3 scad trigliceridele VLDL și reduc riscul trombotic prin scăderea adezivității trombocitelor și creșterea timpului de sângerare (Phillipson și colab., 1985; Holub, 1988; Harris și colab., 1991; Knapp, 1997). De asemenea, s-a demonstrat că reduc frecvența cardiacă, tensiunea arterială și răspunsul vasoconstrictor la angiotensina II (Kenny și colab., 1992; Morris și colab., 1993; Mozaffarian și colab., 2005). EPA și DHA pot avea, de asemenea, efecte antiinflamatorii, deoarece contracarează efectul eicosanoidelor produse din acizi grași polinesaturați omega 6 (James și colab., 2000). EPA și DHA reduc formarea acidului arahidonic prin inhibarea folopsolipazei A2 (Martin, 1998). De asemenea, concurează pentru lipoxigenază și cicloxigenază (COX), scăzând astfel eicosanoizi de tip 2 proinflamatori și leucotriene de tip -4 și crescând formarea de prostaglandină E3 (PGE3), prostaciclină I3 (PGI3) și trombxan A2 (Knapp, 1997; James și colab. ., 2000). Metaboliții oxigenați ai EPA și DHA formați prin ciclooxigenază-2 (COX-2) se numesc rezolvine E și D și aceștia se opun efectului prostaglandinelor inflamatorii (Serhan și colab., 2008). EPA și DHA pot inhiba, de asemenea, activarea receptorilor 2 și 4 asemănători taxelor, care sunt implicați în inducerea inflamației prin activarea NFκB (Lee și colab., 2004).

Consumul de pește s-a dovedit a fi legat invers de evenimentele cardiovasculare din Studiul de sănătate al asistenților medicali într-o manieră impresionantă, astfel încât la cel mai înalt terț al consumatorilor de pește rata evenimentelor cardiovasculare a fost cu aproximativ 45% mai mică, în mare parte datorită unei reduceri a deceselor prin boală. și incidența infarctului miocardic acut non fatal (Hu și colab., 2002). Aportul de pește și acizi grași ω-3 duce la o reducere a accidentului vascular cerebral trombotic și trombo-embolic, de asemenea, prezentat în studiul de sănătate al asistenților medicali. Comparativ cu subiecții care mănâncă pește Aggarwal BB, Harikumar KB. Efectele terapeutice potențiale ale curcuminei, agentul antiinflamator, împotriva bolilor neurodegenerative, cardiovasculare, pulmonare, metabolice, autoimune și neoplazice. Int J Biochem Cell Biol. 2009; 41: 40–59. [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Google Scholar]