Как связаны дефицит глицина и сахарный диабет

Введение

Глицин, помимо того, что является строительным блоком белка, также является биоактивной аминокислотой, которая участвует в регуляции экспрессии генов, конфигурации и активности белка, а также в ряде биологических функций, таких как синтез глутатиона.

Регулярно сообщалось о низких концентрациях глицина в плазме крови у лиц с такими заболеваниями, как ожирение, сахарный диабет 2 типа (СД2) и неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП). Эти наблюдения свидетельствуют о том, что в долгосрочной перспективе умеренный дефицит глицина может участвовать в этиологии данных метаболических заболеваний.

Уровень глицина

Физиологическая концентрация глицина в плазме колеблется от 200 до 300 мкмоль/л. Сообщалось, что уровни глицина в плазме крови у пациентов с НАЖБП были на 9-13% ниже, независимо от того, страдали они ожирением или нет, по сравнению с контролем [1]. Используя индекс GSG (глутамат-серин-глицин), рассчитанный как соотношение между уровнем глутамата в плазме и уровнем серина + глицина, это исследование показало, что индекс GSG коррелировал с повышенным уровнем ферментов печени, в частности гамма-глутамилтрансферазы, и фиброзом печени.

Исследование также показало, что снижение концентрации глицина в плазме крови было связано с резистентностью печени к инсулину. Этот вывод подтверждается недавним мета-анализом, который показал, что концентрация глицина в плазме крови стабильно ниже у пациентов с ожирением и СД2 по сравнению со здоровыми людьми (минус 11 и минус 15% соответственно) [2].

Ещё один мета-анализ показал, что концентрация глицина в плазме имеет очень значительную обратную связь с риском развития СД2 - чем меньше глицина, тем выше риск [3].

Глицин и инсулин

В дополнение к этим наблюдательным исследованиям экспериментально был продемонстрирован вклад циркулирующего глицина в метаболический контроль. Используя модель гомеостаза резистентности к инсулину, было обнаружено, что концентрации глицина положительно коррелируют с чувствительностью к инсулину и обратно коррелируют с резистентностью к инсулину. То есть повышение концентрации глицина связано с повышением чувствительности, а понижение - с понижением [4].

Важно отметить, что среди всех аминокислот плазмы, проанализированных индивидуально, глицин имел самую высокую связь с изменением чувствительности к инсулину, измеренную с помощью гиперинсулинемически-эугликемического зажима у 399 пациентов, не страдающих диабетом, с широким диапазоном чувствительности к инсулину [5].

Такая же положительная ассоциация была обнаружена и в меньшем по размеру исследовании, в котором использовался аналогичный подход [6]. Последовательным образом было обнаружено, что концентрация глицина в плазме крови была ниже у потомства родителей с СД2 по сравнению со здоровыми детьми контрольных субъектов [7]. Напротив, улучшение чувствительности к инсулину, наблюдаемое после снижения веса, физических упражнений или медицинского применения метформина, было связано с улучшением концентрации глицина в плазме у пациентов с ожирением или СД2 [8-12].

Важно отметить, что проспективные исследования показывают, что снижение концентрации глицина в плазме является сильным прогностическим фактором для развития непереносимости глюкозы и сахарного диабета 2 типа [13-15]. Подтверждающими наличие связи между низким уровнем глицина и СД2 могут также являться исследования, в которых разовая добавка глицина (5 г/сут) улучшала реакцию на инсулин и толерантность к глюкозе [16-17].

Источники:

1. Altered amino acid concentrations in NAFLD: Impact of obesity and insulin resistance.Gaggini M, Carli F, Rosso C, Buzzigoli E, Marietti M, Della Latta V, Ciociaro D, Abate ML, Gambino R, Cassader M, Bugianesi E, Gastaldelli A. Hepatology. 2018 Jan; 67(1):145-158.
2. Abnormal circulating amino acid profiles in multiple metabolic disorders.Okekunle AP, Li Y, Liu L, Du S, Wu X, Chen Y, Li Y, Qi J, Sun C, Feng R.Diabetes Res Clin Pract. 2017 Oct; 132():45-58.
3. Metabolomics in Prediabetes and Diabetes: A Systematic Review and Meta-analysis.Guasch-Ferré M, Hruby A, Toledo E, Clish CB, Martínez-González MA, Salas-Salvadó J, Hu FB.Diabetes Care. 2016 May; 39(5):833-46.
4. Takashina C., Tsujino I., Watanabe T., Sakaue S., Ikeda D., Yamada A., Sato T., Ohira H., Otsuka Y., Oyama-Manabe N., et al. Associations among the plasma amino acid profile, obesity, and glucose metabolism in Japanese adults with normal glucose tolerance. Nutr. Metab. (Lond.) 2016;13:5.
5. Gall W.E., Beebe K., Lawton K.A., Adam K.P., Mitchell M.W., Nakhle P.J., Ryals J.A., Milburn M.V., Nannipieri M., Camastra S., et al. α-hydroxybutyrate is an early biomarker of insulin resistance and glucose intolerance in a nondiabetic population. PLoS ONE. 2010;5:e10883.
6. Labonte C.C., Farsijani S., Marliss E.B., Bougeon R., Morais J.A., Pereira S., Bassil M., Winter A., Murphy J., Combs T.P., et al. Plasma Amino Acids vs Conventional Predictors of Insulin Resistance Measured by the Hyperinsulinemic Clamp. J. Endocr. Soc. 2017;1:861–873.
7. Metabolic defects in lean nondiabetic offspring of NIDDM parents: a cross-sectional study. Perseghin G, Ghosh S, Gerow K, Shulman GI. Diabetes. 1997 Jun; 46(6):1001-9.
8. Tulipani S., Griffin J., Palau-Rodriguez M., Mora-Cubillos X., Bernal-Lopez R.M., Tinahones F.J., Corkey B.E., Andres-Lacueva C. Metabolomics-guided insights on bariatric surgery versus behavioral interventions for weight loss. Obesity (Silver Spring) 2016;24:2451–2466
9. Gralka E., Luchinat C., Tenori L., Ernst B., Thurnheer M., Schultes B. Metabolomic fingerprint of severe obesity is dynamically affected by bariatric surgery in a procedure-dependent manner. Am. J. Clin. Nutr. 2015;102:1313–1322.
10. Magkos F., Bradley D., Schweitzer G.G., Finck B.N., Eagon J.C., Ilkayeva O., Newgard C.B., Klein S. Effect of Roux-en-Y gastric bypass and laparoscopic adjustable gastric banding on branched-chain amino acid metabolism. Diabetes. 2013;62:2757–2761.
11. Laferrère B., Reilly D., Arias S., Swerdlow N., Gorroochum P., Bawa B., Bose M., Teixeira J., Stevens R.D., et al. Differential metabolic impact of gastric bypass surgery versus dietary intervention in obese diabetic subjects despite identical weight loss. Sci. Transl. Med. 2011;3:80re2.
12. Glynn E.L., Piner L.W., Huffman K.M., Slentz C.A., Elliot-Penry L., AbouAssi H., White P.J., Bain J.R., Muehlbauer M.J., Ilkayeva O.R., et al. Impact of combined resistance and aerobic exercise training on branched-chain amino acid turnover, glycine metabolism and insulin sensitivity in overweight humans. Diabetologia. 2015;58:2324–2335.
13. Wang-Sattler R., Yu Z., Herder C., Messias A.C., Floegel A., He Y., Heim K., Campillos M., Holzapfel C., Thorand B., et al. Novel biomarkers for pre-diabetes identified by metabolomics. Mol. Syst. Biol. 2012;8:615.
14. Floegel A., Stefan N., Yu Z., Mühlenbruch K., Drogan D., Joost H.G., Fritsche A., Häring H.U., Hrabe de Angelis M., Peters A., et al. Identification of serum metabolites associated with risk of type 2 diabetes using a targeted metabolomic approach. Diabetes. 2013;62:639–648.
15. Palmer N.D., Stevens R.D., Antinozzi P.A., Anderson A., Bergman R.N., Wagenknecht L.E., Newgard C.B., Bowden D.W. Metabolomic profile associated with insulin resistance and conversion to diabetes in the Insulin Resistance Atherosclerosis Study. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2015;100:E463–E468.
16. Gannon M.C., Nuttall J.A., Nuttall F.Q. The metabolic response to ingested glycine. Am. J. Clin. Nutr. 2002;76:1302–1307.
17. González-Ortiz M., Medina-Santillán R., Martínez-Abundis E., von Drateln C.R. Effect of glycine on insulin secretion and action in healthy first-degree relatives of type 2 diabetes mellitus patients. Horm. Metab. Res. 2001;33:358–360.