Spermidyna w ochronie przed cukrzycą i chorobami serca

Za pomocą aktywowania autofagi spermidyna pomaga zachować zdrowe komórki.

Spermidyna w ochronie przed cukrzycą i chorobami serca

Z biegiem lat wzrasta ryzyko wielu chorób. Podczas starzenia następują zmiany w procesach biochemicznych, które sprzyjają gromadzeniu niepotrzebnych produktów przemiany materii
i wadliwych struktur w komórkach. Ich nadmiar staje się toksyczny i może prowadzić do rozwoju lub nasilenia cukrzycy i jej powikłań w postaci chorób układu krążenia. Usuwanie tych zalegających elementów może być szansą na zachowanie zdrowia. Badania wskazują, że obiecującą substancją, która może w tym pomóc jest spermidyna.

Choroby układu krążenia są bardzo częstym powikłaniem cukrzycy. Najczęściej to właśnie z ich powodu diabetycy wcześniej umierają. Dlatego tak ważne jest, aby diagnostyka cukrzycy i zaburzeń gospodarki węglowodanowej szła w parze z dbaniem o układ krążenia i serce.

Cukrzyca jako konsekwencja stylu życia

Cukrzyca nie dotyczy jedynie komórek trzustki. Bardzo często jej konsekwencje i powikłania obejmują wiele narządów
i układów. Z tą choroba wiążę się podwyższony poziom cukru, insulinooporność, nadwaga i otyłość, czy podwyższone ciśnienie krwi. W konsekwencji jedna zmiana pociąga za sobą kolejną sprawiając, że postępująca cukrzyca staje się chorobą całego organizmu. Być może dlatego, że cukrzyca dotyczy nieprawidłowości mitochondriów komórek.

„Cukrzyca typu 2 to zjawisko opierające się na złym zaprogramowaniu mitochondriów, czemu towarzyszy insulinooporność. – B. Kuklinski ”

Ważnym czynnikiem w tej chorobie jest nadwaga i otyłość. Obecnie większość ludzi przyjmuje znacznie więcej energii
w postaci kalorii niż jest w stanie wykorzystać. Ten brak równowagi jest charakterystyczny dla społeczeństw krajów wysoko rozwiniętych.

Gdy obserwujemy, iż nadwaga oraz cukrzyca typu 2 przybierają w dzisiejszych czasach rozmiary pandemii, pamiętajmy, iż w chorobach tych ma również udział ewolucja. Wraz z migracją człowieka z ciepłych regionów Afryki w kierunku chłodniejszych szerokości geograficznych północnych w miesiącach zimowych ludzkość zaczęła doświadczać ciężkiego głodu. Z niedostatkiem produktów spożywczych musieli radzić sobie także późniejsi rolnicy, którzy czekali zimą na przyszłoroczne plony. […]  Jednak w ciągu kilku ostatnich dziesięcioleci w krajach uprzemysłowionych okresy głodu przestały występować zupełnie. Jednocześnie zaś aktywność fizyczna, zarówno wśród dzieci jak i dorosłych zmalała. W konsekwencji oba te zjawiska zdemaskowały cytopatie mitochondrialne, które łączą się z nadwagą oraz późniejszą cukrzycą typu 2. – B. Kuklinski

Nieprawidłowy styl życia, w tym dieta, predysponują do cukrzycy i związanych z nią konsekwencji w postaci otyłości, nadciśnienia, uszkodzenia naczyń krwionośnych, czy zaburzeń lipidowych. Nieprawidłowe żywienie bogate w węglowodany proste, nadmiar kalorii, często nie idzie w parze z niską jakością pokarmów, które spożywamy. W ten sposób stajemy się przejedzeni, ale niedożywieni – naszym komórek i mitochondriom brakuje niezbędnych mikroskładników odżywczych. Dodatkowo, brak naturalnych okresów postu hamuje proces samooczyszczania komórek – autofagię. Dobrze wiadomo, że post – właśnie za sprawą aktywowania autofagii – jest jednym ze sposobów na naturalne oczyszczanie komórek ciała i usuwania z nich „złogów” gromadzących się z wiekiem lub w wyniku nieprawidłowego stylu życia. Dzięki aktywowaniu samooczyszczania komórek obniżamy ryzyko stanów zapalnych i związanych z nimi chorób: m.in. cukrzycy typu 2, czy chorób serca.

Cukrzyca i choroby serca

Wiele badań klinicznych jednoznacznie potwierdza, że istnieje ścisły związek miedzy  cukrzycą (zwłaszcza typu 2),
a zachorowaniem na choroby układu sercowo-naczyniowego. Mimo, że mechanizm nie jest do końca jasny analizy wskazują, że istnieją zależności między zaburzeniem gospodarki węglowodanowej w cukrzycy, a nieprawidłowym metabolizmem lipidów. Wspólnym elementem są towarzyszące im stany zapalne i stres oksydacyjny [1].

Z kolei częstą fizjologiczną zmianą, która łączy cukrzycę z większością chorób serca jest zaburzenie krążenia, czyli inaczej utrudniony przepływ krwi. Ten mechanizm postępuje w miarę starzenia, wiąże się ze słabszym rozprowadzaniem tlenu
i składników odżywczych w krwiobiegu. W efekcie narządy, tkanki i komórki stają się niedożywione i niedotlenione. Słabnie ich zdolność do regeneracji oraz maleje aktywność procesu autofagii.

Osłabienie autofagii oraz usuwania toksycznych produktów jest obserwowane w przypadku starzenia, a także podczas cukrzycy i chorób układu krążenia. Jednym z patologicznych procesów odkładania się nieprawidłowych produktów jest proces glikacji białek.

Glikozylacja i AGES

Glikozylacja (glikacja) białek jest procesem, który nasila się wraz z wiekiem i w przebiegu niektórych chorób (m.in. cukrzycy
i chorób sercowo-naczyniowych). Produkty glikacji AGES (advanced glycation endproducts) powstają w wyniku łączenia cząsteczek cukru (najczęściej glukozy) z aminokwasami w obecnymi w białkach. Ich gromadzenie przyspiesza starzenia się komórek zaburzając ich pracę. Glikacja białek nasila się w wyniku długotrwale podwyższonego poziomu glukozy we krwi np. w stanie hiperglikemii (charakterystycznym dla osób z cukrzycą). Badania wskazują, że AGEs odgrywają kluczową rolę w hamowaniu autofagii komórek [2]. Osłabione usuwanie AGEs może stać się przyczyną ich wysokiego poziomu i toksycznego działania.

Szkodliwe działanie AGEs powoduje nasilenie reakcji zapalnych i stresu oksydacyjnego Produkty te wiążą się z receptorami na powierzchni komórek zmieniając ich funkcje. Wiązanie AGE do receptorów na makrofagach i komórkach mikrogleju nasila stres oksydacyjny i czynnik prozapalny NF-ҡB [3,4].

Zmiany takie jak stany zapalne i stres oksydacyjny, które towarzyszą cukrzycy mogą przyspieszać jej powikłania w postaci chorób sercowo-naczyniowych.

Wystąpienie wtórnych wobec cukrzycy chorób może prowadzić do zwiększenia syntezy produktów zaawansowanej glikacji – AGE (reakcja Maillarda), czego skutkiem są uszkodzenia kolagenu – B. Kuklinski

Glikacja a enzymy

Glikacja może uszkadzać białka enzymów. Przykładem jest enzym dysmutaza ponadtlenkowa (SOD) o działaniu przeciwutleniającym. Pod wpływem podwyższonego stężenia glukozy (SOD) ulega glikacji, co prowadzi do jej inaktywacji. Glikacja enzymu SOD hamuje jego przeciwutleniające właściwości, nasila niekorzystne działanie wolnych rodników i stres oksydacyjny. Badania potwierdzają, że nasilenie stresu oksydacyjnego i glikacja zachodzą w cukrzycy i chorobach serca [5,6].

Glikacja a DNA

Nie tylko białka, ale także kwasy nukleinowe ulegają niekorzystnym zmianom glikacji. Obecne w nich grupy cukrowe mogą być niekorzystnie modyfikowane. W następstwie pojawiają się zmiany w materialne genetycznym.

Glikacja a lipoproteiny

Glikacja upośledza także działanie białek regulatorowych, które wspomagają regulowanie poziomu lipidów (np. apolipoprotein). W ten sposób glikacja zaburza m.in. proces usuwania frakcji LDL. Zwiększone stężenie LDL w osoczu jest jednym z czynników chorób układu krążenia i uczestniczy w odkładaniu się blaszki miażdżycowej. Badania przeprowadzone na zwierzętach potwierdzają, że glikozylacja i wytwarzanie produktów AGEs zachodziło w układzie krążenia u starzejących się szczurów. Wyniki wskazują, że zależnie od wieku wzrasta ilości AGEs w sercu badanych szczurów, co może być związane z przerostem mięśnia sercowego.

Osłabienie autofagii i usuwania produktów takich jak AGEs przyspiesza rozwój chorób. Przywrócenie właściwej aktywności autofagii może pomóc oczyszczać i regenerować komórki. Istnieje kilka sposobów na przywrócenie aktywności tego procesu: post, ćwiczenia fizyczne i niektóre substancje takie jak spermidyna.

Spermidyna aktywuje autofagię

W ostatnich latach popularność spermidyny wzrosła, ponieważ dowiedziono, że uruchamia proces autofagii, który „odnawia komórki” zachowując ich wysoką wydajność. Naukowcy z uniwersytetu w Graz wykazali, że zwiększone spożycie spermidyny działa równie skutecznie co post w kontekście autofagii [4].

Spermidyna w cukrzycy typu 2

Wskazuje się, że spermidyna dzięki aktywowaniu autofagii pomaga hamować niekorzystne zmiany towarzyszące cukrzycy. Badania na modelach zwierzęcych dowodzą, że podanie spermidyny i aktywacja autofagii przeciwdziała przybieraniu na wadze, zaburzeniom lipidowym i śmierci komórek trzustki u zwierząt z cukrzycą [5,6,7].

Jednym z głównych czynników nasilających cukrzycę typu 2 jest stres komórkowy [8]. Wraz ze wzrostem poziomu stresu, komórki trzustki zaczynają ulegać apoptozie (proces śmierci komórkowej). W tym przypadku, stres w komórkach pojawia się w wyniku nagromadzenia nieprawidłowych białek. Autofagia jest zaangażowana w wychwytywania tych białek i ich usuwanie. Dlatego suplementacja spermidyny, która uruchamia autofagię może zapobiegać uszkodzeniom i rozpadowi komórek trzustki.

Witamina B1 w cukrzycy

Wskazuje się, że również witamina B1 korzystnie wpływa na liczne szlaki metaboliczne u diabetyków. Pomaga regulować gospodarkę węglowodanową oraz ilość mleczanu i pirogronianu – metabolitów których poziomy są zaburzone u osób z cukrzycą. Witamina B1 umożliwia właściwy przebieg cyklu Krebsa i przeciwdziała wytwarzaniu produktów zaawansowanej glikacji – AGE. Jak wskazuje doktor B. Kuklinski:

Obniżenie poziomu AGE jest o tyle istotne, iż receptor AGE (z j. ang. RAGE) indukuje stany zapalne oraz choroby autoimmunologiczne. Receptor ten służy również jako receptor komórek śródbłonkowych dla integryn leukocytów. RAGE aktywuje utrzymującą się przez dłuższy czas czynność prozapalnego czynnika NF-kB. Tymczasem wytyczne w zakresie objawowego leczenia cukrzycy typu 2, retinopatii, nefropatii czy neuropatii, pomijają zupełnie rolę witaminy B1 w organizmie.

Działanie prozapalne czynnika NF-kB może być hamowane przez odpowiedni poziom cynku. Pierwiastek ten działa ochronnie stresem oksydacyjnym i stanowi uzupełnienie pracy komórek w cukrzycy.

Spermidyna chroni serce

Podczas starzenia często dochodzi do zaburzeń w pracy komórek serca. W 2016 roku naukowcy opublikowali, że suplement diety zawierający spermidynę działają ochronnie na serce i wydłużają oczekiwaną długość życia u myszy [9]. Dzięki dostarczeniu spermidyny, w organizmach zwierząt wywołana została mitofagia, która chroniła komórki serca przed procesami starzenia. Mitofagia to rodzaj autofagii w którym stare i uszkodzone mitochondria w komórkach są rozkładane. W przeciwnym razie mogłyby stać się źródłem szkodliwych wolnych rodników i stresu oksydacyjnego. W innych badaniach na modelach zwierzęcych podawanie spermidyny pozwoliło obniżyć wysokie ciśnienie krwi, opóźnić rozwój niewydolności serca i zmniejszać ryzyko zawału [9,10]. Spermidyna zmniejszała także stan zapalny przez hamowanie uszkodzenia oksydacyjnego komórek [11].

Choroby układu krążenia

Wraz z wiekiem, a także w przebiegu chorób układu krążenia następują liczne zmiany w komórkach serca. Maleje aktywność autofagii – mechanizmu naprawy komórkowej, a pojawiają się dysfunkcje mitochondriów i zwiększony stres oksydacyjny [12]. Badania dowodzą że odpowiednia podaż spermidyny zarówno u zwierząt [13] jak i u ludzi może hamować te niekorzystne zmiany. Dowiedziono, że wyższe spożycie spermidyny u zwierząt chroniło komórki serca przed starzeniem i jego konsekwencjami. Pozwoliło poprawić funkcję rozkurczową serca i funkcję mitochondriów u myszy [14].

Pierwsze wyniki badań epidemiologicznych potwierdzają te odkrycia także u ludzi. Wyższe spożycie spermidyny w diecie zmniejsza ryzyko występowania chorób układu krążenia i zgonów [14]. W metaanalizie obejmującej dane z 48 krajów zbadano związek między zawartością poliamin w diecie, a ryzykiem zachorowania na choroby układu krążenia. Wyniki wskazują, że zwiększone spożycie poliamin, w tym spermidyny zmniejsza ryzyko zachorowania na choroby układu krążenia [15].

Pojawia się coraz więcej badań i doniesień na temat znaczącej roli spermidyny zarówno jako sposobu na dłuższe życia oraz zapobieganie zmianom chorobowym. Może ona stanowić także skuteczne wsparcie autofagii komórek u chorych na cukrzycę czy choroby układu krążenia. Dodatkowo w przypadku diabetyków warto zadbać o odpowiedni wewnątrzkomórkowy poziom witaminy B1 oraz cynku, które hamują niekorzystne procesy zapalne. Elementy te mogą stanowić skuteczne uzupełnienie zdrowego stylu życia i terapii. Mimo wielu pozytywnych aspektów naturalnych substancji należy pamiętać, że każdy przypadek powinien być rozpatrywany indywidualnie pod kontrolą specjalisty.

Bibliografia

  1. https://www.ahajournals.org/doi/full/10.1161/01.cir.91.9.2488
  2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5969319/
  3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3388455/
  4. https://science.sciencemag.org/content/359/6374/eaan2788.long
  5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23047487/
  6. https://www.nature.com/articles/nature13198
  7. http://genesdev.cshlp.org/content/29/9/934
  8. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306987711003318?via%3Dihub
  9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27841876/
  10. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28118075/
  11. https://bpspubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/bph.14706
  12. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5853099/
  13. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29315079/
  14. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27841876/
  15. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4776963/

Autor: Paulina Żurek