Лимонник и сахарный диабет II типа. Механизмы модуляции углеводного обмена

Лимонник китайский (Schisandra chinensis) - это растение с высоким потенциалом полезного воздействия на здоровье, подтвержденное множеством молекулярных исследований. Однако сегодня речь пойдет только об одном, но очень важном свойстве лимонника – антидиабетической и гипогликемической активности. Что говорят об этом самые последние исследования? К сожалению, перечисленная ниже информация является сугубо научной, пересказывающей механизмы воздействия лимонника и его компонентов на различные параметры углеводного обмена. Потому изложить ее простым языком не удастся, но суть должна быть ясна, это точно.

Около 8% взрослого населения мира страдают диабетом 2 типа. Одной из основных особенностей сахарного диабета 2 типа (СД2) является хроническое повышение уровня глюкозы в крови, известное как постпрандиальная гипергликемия.

Гипогликемичекая активность экстрактов лимонника

Таким образом, ингибирование этих активностей используется в качестве первой терапевтической мишени для контроля уровня глюкозы в крови. То есть снижение активности перечисленных ферментов снижает скорость поступления глюкозы в кровь. Был проверен in vitro ингибирующий потенциал двух водных полифенольных экстрактов лимонника из мякоти плодов и семян. Результаты продемонстрировали, что первый является мощным ингибитором α-амилазы поджелудочной железы свиньи и кишечной α-глюкозидазы крысы ( см.рис ). Эти гипогликемические свойства были дополнительно подтверждены в ходе исследований in vivo, когда препарат лимонника снижал уровень глюкозы в крови у крыс после перорального введения раствора сахарозы с эффективностью, более высокой, чем наблюдаемая для акарбозы - известного ингибитора α-глюкозидазы.

Также на уровень глюкозы в крови сильно влияют ее транспорт и всасывание в тонкой кишке и реабсорбция (обратное всасывание) в почках, а также поглощение в других периферических тканях. В этих процессах участвуют два типа мембранно-интегрированных транспортеров, известных как транспортеры глюкозы (GLUT) или котранспортеры натрия-глюкозы (SGLT). Простыми словами это белки переносчики, выполняющие транспортную функцию по переносу определенных веществ внутри клеток.

Экстракт лимонника замедляет повторное попадание избыточной глюкозы в кровь

SGLT1 участвует в абсорбции (всасывании) глюкозы в кишечнике, SGLT2 и SGLT1 участвуют в реабсорбции почкой отфильтрованной глюкозы из первичной мочи. У пациентов с диабетом из-за повышенных уровней экспрессии SGLT2 наблюдается повышенная реабсорбция глюкозы в почках. То есть, избыточная глюкоза, которая должна выводиться почками с мочей, попадает обратно в кровоток, что приводит к гипергликемии. Следовательно, ингибиторы переносчиков SGLT2 рассматриваются в качестве потенциального лечения диабета. Есть данные, показывающие, что фракция, полученная из этанолового экстракта плодов лимонника, обогащенного лигнанами - деоксисхизандрин, схизандрин B и схизандрин - избирательно ингибируют обратный захват глюкозы SGLT2, что в конечном итоге устраняет избыток глюкозы через мочу, а это приводит к снижению уровень глюкозы в крови.

Среди известных GLUT, ответственных за поглощение различных моносахаридов, изоформа GLUT4 является основным транспортным белком, участвующим в доставке глюкозы в чувствительные к инсулину ткани.

Экстракт лимонника повышает восприимчивость к инсулину

У пациентов с СД2 клеточная экспрессия GLUT4 снижена, что указывает на более низкую способность утилизировать глюкозу. GLUT4 в основном экспрессируется в мышечных клетках и адипоцитах, но недавно был обнаружен и в других типах клеток. Однако установлено, что низкомолекулярная полисахаридная фракция, экстрагированная из лимонника, усиливает экспрессию GLUT4 в фибробластах печеночного происхождения и улучшает поглощение глюкозы клетками печени. Фибробласты - клетки соединительной ткани организма, синтезирующие внеклеточный матрикс. Но клеточное поглощение глюкозы транспортером GLUT4 требует перемещения из внутриклеточного пространства в плазматическую мембрану и регулируется 5'-аденозинмонофосфат-активируемой протеинкиназой (AMPK). AMPK является одним из важнейших регуляторов липидного и глюкозного обмена и рассматривается как потенциальная цель в профилактике и лечении диабета ( см.рис ). AMPK активируется посредством его фосфорилирования при метаболическом стрессе, когда увеличивается потребление АТФ и соотношение АМФ: ATФ. Джин и соавт. подтвердили, что гипогликемическая активность полисахаридов лимонника была связана с повышением уровня белка pAMPK, а также мРНК уровней IRS-1, GLUT-4 , AMPKα и PPAR-γ. С другой стороны, дефосфорилирование рецептора инсулина (IR) и субстрата рецептора инсулина IRS-1 с помощью другого фермента, белка тирозинфосфатазы 1B (PTP1B), прерывает путь передачи сигналов инсулина. Таким образом, ингибиторы PTP1B повышают чувствительность к инсулину и толерантность к глюкозе, а экстракт лимонника был признан как раз ингибитором фосфатазы PTP1B.

Бета-клетки поджелудочной железы, секретирующие инсулин, играют критическую роль в гомеостазе глюкозы. Из-за собственного низкого уровня и минимальной активности антиоксидантных ферментов каталазы (CAT), глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы (SOD) эти клетки очень чувствительны к окислительному стрессу, вызванному повышенным уровнем глюкозы и свободных жирных кислот ( см.рис). При этом высокая антиоксидантная активность и способность поглощать свободные радикалы присущая экстракта лимонника играет важную роль в защите бета-клеток от их дисфункции или гибели.

Экстракт лимонника защищает сосуды от повреждения глюкозой

У диабетических крыс наблюдалось, что добавление масла лимонника улучшает функцию β-клеток поджелудочной железы за счет усиления регуляции SOD и CAT, наряду с экспрессией антиапоптотического гена Bcl-2. Кроме того, из-за гипергликемии и окислительного стресса наблюдалось нарушение выделения инсулина из гранул бета-клетками и потеря массы поджелудочной железы. Инсулин действует как агонист рецепторов инсулина (IR) и, в свою очередь, активирует дальнейшее поглощение глюкозы другими периферическими тканями, включая адипоциты, через GLUT4. Водный экстракт лимонника проявлял инсулинотропное действие для улучшения стимулированной глюкозой секреции инсулина мышиными клетками Min6. Однако дальнейший анализ на диабетических крысах, подвергшихся голоданию в течение ночи, показал, что препараты лимонника улучшают гомеостаз глюкозы за счет повышения чувствительности к инсулину, но не способности к повышению его секреции. В соответствии с этим выводом, недавние исследования продемонстрировали защитную активность лимонника против продукции конечных продуктов прогрессирующего гликирования (AGE), которые вредны для эндотелиальных клеток. AGE продуцируются неферментативными реакциями во время гипергликемии и способствуют выработке активных форм кислорода (ROS), что ослабляет экспрессию и активность эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS), приводя к снижению уровня оксида азота NO, дисфункции эндотелия и, наконец, к образованию атероматозных бляшек. Было показано, что инкубация клеток эндотелия пуповинной вены человека (HUVEC) с SCE повышает экспрессию и активность eNOS посредством подавления активности RhoA / Rho киназы, следовательно, лимонник был способен уменьшить вызванные гипергликемией микрососудистые осложнения.

В настоящее время позиция многих ученых заключается в том, что антидиабетические способности лимонника могут быть рекомендованы для профилактики или контроля метаболических нарушений в форме запрограммированной пищевой добавки или функционального пищевого компонента. Однако, основная проблема, связанная с исследованиями природных веществ и их продуктов, заключается в стандартизации, поскольку иногда трудно сравнивать результаты, полученные в разных лабораториях. Это особенно важно, когда изучаются эффекты, связанные с растениями, произрастающими в свободной природе. Они содержат много веществ, которые могут вызывать различные биологические эффекты, зависящие не только от фенотипа и генотипа целевого объекта, но и от места их роста, поскольку состав почвы и воздуха может вносить вклад в состав растительной ткани.

Источник: Potential of Schisandra chinensis In Human Health and Nutrition: A Review of Current Knowledge and Therapeutic Perspectives. Adriana Nowak, Małgorzata Zakłos-Szyda, Janusz Błasiak, Agnieszka Nowak, Zhuo Zhang and Bolin Zhang. Nutrients. 2019 Feb; 11(2): 333.