Węglowodany vs. tłuszcze i białka: co powoduje większy wyrzut insuliny?

Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Cell Metabolism rzuca światło na to, w jaki sposób różne makroskładniki odżywcze — węglowodany, białka i tłuszcze — mogą wpływać na wydzielanie insuliny.

W badaniu analizowano reakcje insuliny w wyspach trzustkowych pobranych od zmarłych dawców, zarówno chorych na cukrzycę typu 2, jak i nie, a także w wyspach trzustkowych uzyskanych z komórek macierzystych.

Wyspy trzustkowe to niewielkie skupiska komórek w trzustce, w tym komórek beta, które odgrywają kluczową rolę w regulacji poziomu cukru we krwi poprzez produkcję hormonów, takich jak insulina i glukagon, w odpowiedzi na składniki odżywcze.

Od dawna wiadomo, że węglowodany mają istotny wpływ na poziom cukru we krwi, powodując wzrost poziomu insuliny, podczas gdy białka mają umiarkowany wpływ, a tłuszcze mają minimalny natychmiastowy wpływ.

Jednakże badanie to wskazuje, że wydzielanie insuliny w odpowiedzi na składniki odżywcze może być bardziej złożone i zindywidualizowane, niż wcześniej sądzono.

Po raz pierwszy badacze zidentyfikowali podgrupy ludzkich wysepek trzustkowych, które wykazywały większą reakcję insuliny na białka i tłuszcze niż na węglowodany.

Choć wyniki badań laboratoryjnych na wyspach trzustkowych nie zawsze można bezpośrednio odnieść do żywych ludzi, mogą mieć istotne znaczenie dla przyszłych spersonalizowanych strategii żywieniowych, które pozwolą lepiej kontrolować poziom cukru we krwi, a ostatecznie poprawić ogólne wyniki zdrowotne.

Wpływ każdego makroskładnika na reakcje insuliny

Naukowcy z University of British Columbia zbadali, w jaki sposób ludzkie wyspy trzustkowe wydzielają insulinę w reakcji na różne składniki odżywcze.

W latach 2016–2022 naukowcy badali wyspy trzustkowe pochodzące od 140 zmarłych dawców w różnym wieku, w tym osób z cukrzycą typu 2 i bez niej.

Poddawali wyspy działaniu glukozy (węglowodanów), aminokwasów (białek) i kwasów tłuszczowych (tłuszczów), monitorując wydzielanie insuliny.

Naukowcy przeanalizowali również zmiany w ekspresji genów w komórkach trzustki pobranych od dawców z cukrzycą typu 2 i bez cukrzycy, aby zrozumieć ich wpływ na produkcję insuliny.

Wykorzystując sekwencjonowanie kwasu rybonukleinowego (RNA) i analizę proteomiczną, zmierzyli ponad 20 000 mRNA i około 8000 białek. Pomogło im to ocenić związek między produkcją insuliny a zmianami w ekspresji genów w próbkach wysepek trzustkowych.

Makroskładniki odżywcze wywołują unikalne reakcje insuliny w komórkach trzustki

Zgodnie z obecnym stanem wiedzy, większość wysepek dawcy wykazała najsilniejszą reakcję insuliny na glukozę, umiarkowaną reakcję na aminokwasy i niewielką reakcję na kwasy tłuszczowe.

Zgodnie z oczekiwaniami, w porównaniu z wysepkami od dawców niechorujących na cukrzycę, wyspy od dawców chorych na cukrzycę typu 2 miały mniej komórek beta produkujących insulinę, opóźniony szczyt insuliny w odpowiedzi na wysoki poziom glukozy i ogólnie słabszą odpowiedź glikemiczną.

Chociaż większość wyników była przewidywalna, zdarzyło się też kilka zaskakujących rezultatów.

Około 9% wysp trzustkowych dawcy reagowało silniej na białka niż na węglowodany, a 8% reagowało silniej na tłuszcze.

Wyspy, które reagowały silniej na białka, często pochodziły od dawców z cukrzycą typu 2, ale miały podobne długoterminowe poziomy cukru we krwi (mierzone za pomocą HbA1c) jak inne. Jednak ta zwiększona odpowiedź na białka była związana z dłuższym czasem hodowli w laboratorium.

Z drugiej strony wysepki, które reagowały silniej na tłuszcze, pochodziły zazwyczaj od dawców z gorszymi wartościami HbA1c, ale poza tym były podobne do innych dawców. Naukowcy spekulują, że ta odpowiedź na tłuszcze może być związana z niedojrzałością komórek beta, jak widać w przypadku wysepek pochodzących z niedojrzałych komórek macierzystych.

Aby zbadać źródło zmienności, porównali cechy dawców i nie znaleźli różnic w indeksie masy ciała (BMI) ani wieku. Zaobserwowali jednak różnice płciowe w odpowiedziach na insulinę.

Co więcej, w porównaniu z mężczyznami, wyspy trzustkowe pobrane od dawczyń wydzielały mniej insuliny w odpowiedzi na umiarkowane narażenie na glukozę, co oznacza, że ich komórki były mniej wydajne w produkcji insuliny.

Może to mieć związek ze znanymi różnicami płciowymi w zachorowalności na cukrzycę, ale przyczyny tego zjawiska nie zostały jeszcze ustalone.

W jaki sposób wyniki można odnieść do żywych ludzi?

Omawiając potencjalne znaczenie dla żyjących ludzi, dr Jason Fung, lekarz i autor bestsellerów The Obesity Code i The Diabetes Code, który nie był zaangażowany w badanie, zauważył: „Zmarli dawcy są uważani za reprezentatywnych dla ogółu populacji. To rozsądne założenie, ale niekoniecznie prawdziwe”.

Więcej szczegółów podał dr Thomas M. Holland, lekarz-naukowiec i profesor nadzwyczajny w Instytucie Zdrowego Starzenia się RUSH na Uniwersytecie RUSH, który również nie brał udziału w badaniu.

„Wyniki badania wysepek pobranych od zmarłych dawców dostarczają naprawdę cennych informacji na temat produkcji insuliny w odpowiedzi na różne makroskładniki odżywcze, [jednak] bezpośrednie przełożenie tych wyników na żywych ludzi wiąże się z pewnymi ograniczeniami” – powiedział MNT.

Wewnętrzne środowisko organizmów żywych, w tym czynniki takie jak przepływ krwi, poziom hormonów do sygnalizacji i interakcje układu nerwowego, mogą wpływać na reakcje insuliny i mogą różnić się od „izolowanego” środowiska wysepek beta. Chociaż badanie podkreśla zmienność między poszczególnymi osobami, żyjący ludzie doświadczają dodatkowych wpływów, takich jak styl życia, dieta, stres i aktywność fizyczna, które mogą dodatkowo modulować nasze reakcje insuliny.

„Ponadto zmarli dawcy niekoniecznie muszą być reprezentatywni dla zdrowej populacji, zwłaszcza jeśli cierpieli na choroby współistniejące, które mogłyby mieć wpływ na funkcjonowanie trzustki” – zauważył.

Autorzy badania przyznali również, że istnieją ograniczenia w stosowaniu ich wyników, takie jak brak potwierdzonych rozpoznań cukrzycy typu 2 u dawców narządów i brak jakichkolwiek badań klinicznych na ludziach potwierdzających te ustalenia.

Jakie to ma implikacje dla praktykujących lekarzy i społeczeństwa?

„Wyniki tego badania otwierają możliwość bardziej zindywidualizowanego planu dietetycznego w leczeniu cukrzycy” – powiedziała Sheri Gou, RDN, CDCES, zarejestrowana dietetyczka, certyfikowana specjalistka w zakresie opieki nad cukrzycą i edukacji na jej temat oraz właścicielka The Plant Strong Dietitian, która nie brała udziału w badaniu.

Fung podkreślił również, że wyniki tego badania mogą mieć istotne znaczenie dla wyborów żywieniowych.

„Insulina może powodować przyrost masy ciała, a dla większości osób ograniczenie spożycia rafinowanych węglowodanów jest bardzo dobrym sposobem na obniżenie poziomu insuliny i wywołanie utraty masy ciała. Jednak dla niektórych osób dieta niskotłuszczowa może być skuteczniejsza” – wyjaśnił.

Z drugiej strony autorzy badania zasugerowali, że diety bogate w białko mogą być korzystne dla osób z cukrzycą typu 2, opierając się na swoich ustaleniach. Podkreślili jednak potrzebę dalszych badań.

Ostatecznie „tradycyjne diety cukrzycowe skupiają się na kontroli węglowodanów, opierając się na dobrze udokumentowanym powiązaniu między glukozą a wydzielaniem insuliny, szczególnie w przypadku rafinowanych zbóż i cukru”, ale badanie to wskazuje na potrzebę zindywidualizowanego podejścia opartego na indywidualnej reakcji insuliny na różne makroskładniki, powiedział Holland.

„Jak wskazują badania, różnica ta jest w dużej mierze uwarunkowana genetycznie” – zgodził się Fung.

W tym punkcie Gou powiedział: „W przyszłości mogą istnieć testy genetyczne, których lekarz będzie mógł użyć do określenia najlepszego stosunku makroskładników dla indywidualnej reakcji insulinowej”.

W międzyczasie Holland radzi ludziom, aby stosowali się do bieżących zaleceń dietetycznych z otwartym umysłem na wprowadzanie zmian. Współpracuj ściśle ze swoim lekarzem pierwszego kontaktu lub zarejestrowanym dietetykiem, aby określić wzorce dietetyczne i zmiany stylu życia, które najlepiej odpowiadają Twoim unikalnym potrzebom w zakresie zdrowego poziomu cukru we krwi i optymalnego zdrowia.