Mówiąc o insulinooporności trzeba najpierw wiedzieć, jak działa insulina w szczególności na tkankę tłuszczową. Czy wiesz czemu zjedzony tłuszcz nie przekłada się 1:1 na wzrost ilości tkanki tłuszczowej? Inaczej mówiąc, gdy zjesz kostkę masła – nie utyjesz. Jak to możliwe?

Tłuszcz nie oznacza tycia

Tłuszcz przenoszony we krwi (w formie trójglicerydów, TG) w naczyniach krwionośnych tkanki docelowej ulega rozpadowi na glicerol i trzy wolne kwasy tłuszczowe (ang. FFA, Free Fatty Acid). Dokonuje tego enzym zwany lipazą lipoproteinową. Składniki te mogą następnie wniknąć swobodnie do komórki każdej tkanki (m.in. tłuszczowej, wątrobowej, mięśniowej lub nerwowej).

Przy tym uwolniony glicerol wraca do krwi i w praktyce jest wykorzystywany jedynie przez nerki i wątrobę. Tylko te narządy zawierają enzym – kinazę glicerynową, który potrafi przetworzyć glicerol dalej, zmieniając go w glicerolo-3-fosforan i go spalić.

Wracając do rozpadu TG, glicerol jest pomijany i wraca do krwi, natomiast FFA jest dalej wykorzystywany przez adipocyt. FFA pochodzące z krwi są kierowane do syntezy trójglicerydów wewnątrzkomórkowych. Zamieniane są najpierw w acetylo-CoA.

Powstałe cząsteczki acetylo-CoA są łączone z glicerolo-3-fosforanem w procesie zwanym reestryfikacją. Powstaje TG, czyli tłuszcz. Gromadzony jest w postaci ogromnych kropli tłuszczowych w adipocytach.

Wspomniany glicerolo-3 fosforan, wymagany do syntezy tłuszczu pochodzić może jedynie z cukru. Inaczej mówiąc, glukoza, która wniknęła do adipocytu pod wpływem insuliny kierowana jest też do syntezy tłuszczu.

Wniosek z tego jest ogromnie ważny. Bez cukru (glukozy) nie powstanie w organizmie tłuszcz (TG). Dlatego jeśli zjesz kostkę masła i nie pogryziesz jej czymś słodkim, nie utyjesz. Nie ma takiej drogi biochemicznej, co właściwie oznacza absolutny brak takiej możliwości.

Insulina wywołuje wchłanianie glukozy do adipocytu

Działanie insuliny w zasadzie sprowadza się do wzmożonego wchłaniania glukozy do komórki. Insulina wywołuje zwiększenie się ilości transporterów glukozy GLUT4 na powierzchni komórki.

Dotyczy to szczególnie adipocytu, jako że tkanka tłuszczowa jest głównym, obok mięśni, celem działania insuliny. W efekcie więcej glukozy wnika do komórki i intensywniejsze wytwarzanie tłuszczu.

Insulina zmniejsza jednocześnie lipolizę hormonozależną, czyli w efekcie wpływa na gromadzenie się tłuszczu w tkance tłuszczowej. Inaczej jeszcze można powiedzieć, że zapobiega rozpadowi zgromadzonego w tkance tłuszczowej tłuszczu.

Insulina zapobiega lipolizie

I tu w zasadzie dochodzimy do meritum tematu. Czemu z insulinoopornością wiąże się otyłość? Bo co prawda insulina w insulinooporności nie wzmaga syntezy lipidów, lecz hamuje, i to bardzo skutecznie, ich rozpad.

Z drugiej strony wzmaga działanie lipazy lipoproteinowej, czyli dostarczanie nowych trójglicerydów z tłuszczu płynącego we krwi do tkanek. W efekcie, jeśli dotknęła Cię insulinooporność, to równocześnie łatwo możesz utyć, zaś trudniej schudnąć.

Lipoliza tłuszczu, czyli jego rozkład, jest wywoływany lipazą hormonozależną i lipazą triacyloglicerolową swoistą dla adipocytów. Aktywność tej lipolizy jest regulowana całą gamą różnych hormonów oprócz insuliny. Wśród nich są hormon wzrostu, glikortykosteroidy (kortyzol), hormon wzrostu, katecholaminy (noradrenalina i adrenalina), które stymulują lipolizę.

Insulinooporność to słabsze wchłanianie glukozy

Insulinooporność oznacza niedziałający prawidłowo szlak sygnalizacyjny insuliny. Oznacza to, że nie funkcjonuje ciąg przekazywania sygnałów zapoczątkowany związaniem insuliny do receptora, a kończący się wchłonięciem glukozy do komórki przez białko GLUT4.

Wiadomo więc jaki jest rezultat. Problem polega na tym, aby zidentyfikować przyczynę insulinooporności. A hipotez na ten temat jest wiele:

  • stan zapalny
  • dysfunkcja mitochondrium
  • lipotoksyczność

A w ramach tych propozycji bada się:

  • stres oksydacyjny
  • stres endoplazmatyczny
  • tło genetyczne
  • starzenie
  • obtłuszczenie wątroby
  • niedotlenienie
  • lipodystrofię

 

Insulinooporność wiąże się z otyłością

To prawda, że insulinooporność wiąże się z otyłością. Pisałem parę akapitów wcześniej, czemu jest to możliwe. Z drugiej strony warto pamiętać, że otyłość jest bardzo pojemnym znaczeniowo terminem. Kiedyś, kiedy tak powszechne nie były choroby chroniczne, otyłość w klasycznym znaczeniu było to fizjologiczne nagromadzenie się tłuszczu w tkance tłuszczowej.

Obecnie otyłość powiązana jest z wieloma chorobami, takimi jak wspomniana cukrzyca, obtłuszczenie wątroby, nadciśnienie, dyslipidemia łączone często w jeden tzw. syndrom metaboliczny. Różnicę widać po równomiernym, lub nie, rozłożeniu tkanki tłuszczowej.

 

 

Stan zapalny to efekt otyłości

Choroby te wiążą się ze stanem zapalnym. Zwykła otyłość zresztą też. Tak więc niezależnie od tego, czy otyłość jest „zwyczajna”, czy chorobowa, podwyższone są wskaźniki świadczące o stanie zapalnym. Najprostszymi jest OB (odczyn Biernackiego) i CRP (C-reactive Protein), które można łatwo zbadać z krwi.

Odczyn zapalny obecny w otyłości wiąże się z szeregiem nieprawidłowości na poziomie komórki. Chodzi o przesyłanie sygnałów w komórce. Aktywowanych jest wiele dróg, wśród których najważniejszą wydaje się aktywowanie NF-kappaB (Nucler Factor kapa beta), który jest czynnikiem transkrypcyjnym genów związanych ze stanem zapalnym.

Stan zapalny pogarsza insulinooporność, poprzez inhibicję białka IRS-1, składnika szlaku sygnalizacyjnego insuliny. Jednocześnie zwiększa lipogenezę w tkance tłuszczowej poprzez aktywację innego czynnika transkrypcyjnego PPAR-gamma. Efekt to złe funkcjonowanie insuliny i gromadzenie tłuszczu.


Stan zapalny w otyłości jest celowy

Wbrew pozorom stan zapalny wzmagany przy otyłości ma swój cel. Stan zapalny to rodzaj reakcji organizmu na szkodliwy czynnik np. zakażenie. Jednocześnie organizm idzie tutaj o krok dalej. Jest to też proces stymulujący naprawę i przemodelowanie tkanki.

Krótko mówiąc otyłość jest traktowana jako patologia przez sam organizm. Makrofagi (rodzaj komórek odpornościowych) są aktywowane stanem zapalnym by:

  • oczyścić (zjeść) „szczątki” obumarłych adipocytów
  • stymulować angiogenezę
  • przemodelowywać rozrośniętą tkankę


Stan zapalny obserwowany jest też w obtłuszczonej wątrobie. To też reakcja obronna przed nagromadzeniem się tłuszczu. Stan zapalny wywołuje w wątrobie oporność na insulinę, a ta wzmaga glukoneogenezę, czyli tworzenie i wydzielanie glukozy tworzonej od nowa w wątrobie. To zapobiega gromadzeniu tłuszczu w narządzie i wokół, wzmagając jego wykorzystanie. Jednocześnie przyczynia się do cukrzycy.


Stan zapalny wiąże się ze stresem oksydacyjnym

Cząsteczki sygnalizujące stan zapalny są tak naprawdę wolnymi rodnikami. Takimi są na przykład prostaglandyny. Pierwotną przyczyną stanu zapalnego i gromadzenia tłuszczu może być więc zwiększony stres oksydacyjny.

Stres oksydacyjny może pochodzić tak naprawdę z dwóch kierunków. Po pierwsze z zewnątrz, głównie ze smażonego jedzenia. Utlenione podczas smażeni (tak naprawdę każdej obróbki termicznej) tłuszcze są tzw. wolnymi rodnikami i wzmagają stres oksydacyjny.

Drugim kierunkiem są wadliwie działające mitochondria. Są to organelle, części komórki wytwarzające energię w wyniku spalania glukozy i kwasów tłuszczowych. Przy okazji, co jest naturalnym procesem, wytwarzają tzw. ROS, czyli reaktywne formy tlenu, zwiększające stres oksydacyjny. Niestety z wiekiem jest to coraz częstsze zjawisko. Drugim powodem jest nadmiar glukozy spalenia.


Hiperinsulinemia powoduje insulinooporność

Najbardziej rozpowszechnioną teorią powstawania insulinooporności jest hiperinsulinemia. Co może taki stan powodować? Oczywiście hiperglikema. Oprócz cukru również stały wysoki poziom tłuszczu prowadzi do wydzielania insuliny. A to wszystko konsekwencja częstego i zbyt wielkiego jedzenia.

Wynika to z tego, że hiperinsulinemia wywołuje obniżenie czułości receptora insuliny. Jest to tzw. efekt sprzężenia zwrotnego. Im więcej jest insuliny, tym słabiej ona działa. W rezultacie mniej jest transportera GLUT4 i glukoza nie może wydajnie wnikać do komórki.

Podwyższony poziom insuliny może też wynikać z jej słabego wychwytu i niszczenia przez wątrobę i nerki. Normalnie insulina ma okres półtrwania we krwi wynoszący 4 minuty. Mniej więcej po tym czasie ulega zniszczeniu przez enzymy wątrobowe i nerkowe. Między innymi z tego powodu narządy te posiadają receptory insuliny.

Insulinooporność w wątrobie prowadzi do braku usuwania insuliny. Ponadto wątroba ma zdolność glukoneogenezy, czyli tworzenia glukozy. Normalnie dzieje się to w nocy i gdy dawno nie jedliśmy. Jest to normalny proces zapewniający stały ilość cukru we krwi.

Jeśli insulinooporność dotknie wątroby, a ma to miejsce w cukrzycy typu II, glukoneogeneza jest stale włączona. Przyczynia się to do hiperglikemii, czyli zbytniej ilości glukozy we krwi, niezależnie już od diety.


Tłuszcz też ma znaczenie

Lipotoksyczność to groźnie brzmiące słowo, ale oznacza po prostu wpływ tłuszczu na insulinooporność. Dokładniej mówiąc chodzi o stałe podwyższenie stężenia FFA we krwi przy insulinooporności. Wydaje się to oczywiste patrząc na wytłumaczone przeze mnie przed chwilą działanie insulliny. Wzmaga ona po prostu działanie lipazy lipoproteinowej, która rozkłada TG na glicerol i FFA.

Wolne kwasy tłuszczowe wędrują do krwi, co oczywiście powoduje wzrost stężenia. Podwyższony poziom FFA wzmaga zaś produkcję insuliny w trzustce. Kółko się zamyka, bo podwyższony poziom insuliny wpływa na insulinooporność.

Trzeba też pamiętać, że to właśnie kwasy tłuszczowe mogą być wolnymi rodnikami. Po utlenieniu przyczyniają się do wzrostu stresu oksydacyjnego. Ten ostatni fakt wiąże się z hipotezą dotyczącą wpływu stresu oksydacyjnego na powstanie insulinooporności.


Nadmiar substancji energetycznych wzmaga stres oksydacyjny

Stres oksydacyjny wynika z naruszenia równowagi oksydoredukcyjnej organizmu. Oznacza to obecność nadmiaru wolnych rodników pochodzenia tlenowego lub tłuszczowego nie równoważonego tzw. antyutleniaczami (witaminą C, E, K, beta-karotenem, glutationem i wieloma innymi).

Nadmiar glukozy lub kwasów tłuszczowych ulegających spalaniu tlenowemu w mitochondrium powoduje nadprodukcję wolnych rodników tlenowych, wspomnianych już ROS. Reaktywne formy tlenu, po kontakcie z tłuszczem, generują wolne rodniki tłuszczowe. Ponadto ich źródłem jest smażenie na (i bez) tłuszczu. Wzrost stresu oksydacyjnego zaburza sygnalizację komórkową i prowadzi do insulinooporności.


Podsuwanie

  • Insulina powoduje wchłanianie cukru do tkanki tłuszczowej, aktywuje lipolizę trójglicerydów z krwi i lipogenezę w tkance tłuszczowej. Co ważne insulina hamuje lipolizę w tkance tłuszczowej, co oznacza tycie.
  • Insulinooporność to brak zwyczajnej odpowiedzi na insulinę. Glukoza nie jest wchłaniana do tkanki.
  • Jest wiele hipotez co do przyczyny takiego stanu. Najważniejsze wydają się dwie: nadmiar cukru i tłuszczu oraz nadmierny stres oksydacyjny.


Literatura

Rodwell, V. W. et al. (2018) Biochemia Harpera ilustrowana. PZWL Wydawnictwo Lekarskie.

Ye, J. (2013) ‘Mechanisms of insulin resistance in obesity.’, Frontiers of medicine. NIH Public Access, 7(1), pp. 14–24. doi: 10.1007/s11684-013-0262-6.

Yu, R., Hui, H. and Melmed, S. (2005) ‘Insulin Secretion and Action’, in Endocrinology: Basic and Clinical Principles, Second Edition.

Murray, R. K. et al. (2003) Harper’s Illustrated Biochemistry. 26th edn.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google

Komentujesz korzystając z konta Google. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s

Ta witryna wykorzystuje usługę Akismet aby zredukować ilość spamu. Dowiedz się w jaki sposób dane w twoich komentarzach są przetwarzane.