A Stevia Rebaudiana hatása a glükóz homeosztázisra, a vérnyomásra és a gyulladásra: A múltbeli és jelenlegi kutatási eredmények kritikus áttekintése

Absztrakt

Az elhízás és az ezzel járó társbetegségek gyakorisága továbbra is növekszik az Egyesült Államokban és világszerte. Az inzulinrezisztencia, a megnövekedett gyulladás és az oxidatív stressz a fő kórokozó mechanizmusok, amelyek részt vesznek az elhízással összefüggő társbetegségekben. Az elhízás növekvő dagályának megfékezésére irányuló főbb erőfeszítések, beleértve az életmód módosítását, az elhízás elleni gyógyszereket és a műtéti beavatkozásokat, minimális sikert arattak. Ezért nagy szükség van új módszerek bevezetésére az elhízás, a cukorbetegség és a kapcsolódó rendellenességek leküzdésére. A Stevia rebaudiana, egy természetes, nem kalóriatartalmú édesítőszer jelentős érdeklődést váltott ki a tudományos közösségben a glükóz homeosztázisra, a vérnyomásra és a gyulladásra gyakorolt hatása, az elhízás összes ismert következménye miatt. Ebben az áttekintésben értékeljük a Stevia ezen paraméterekre gyakorolt hatását emberben és állatmodellekben is, kiemelve annak potenciális szerepét, mint hatékony beavatkozás az elhízással járó fő kardiovaszkuláris kockázati tényezőknél.

Bevezetés

Az elhízás világjárványa továbbra is jelentős közegészségügyi kihívást jelent az Egyesült Államokban és az egész világon, amely egyéb szövődmények mellett a cukorbetegség, a magas vérnyomás, a szív- és érrendszeri betegségek, az obstruktív alvási apnoe és a rák arányának növekedéséhez vezet [1–8]. 1960 és 2014 között az elhízás prevalenciája az Egyesült Államokban 11% -ról 35% -ra nőtt a férfiaknál, 16% -ról 40% -ra nőtt [9], és a diabetes mellitus prevalenciája ezzel együtt nőtt, 1% -ról emelkedett az USA lakosságának 7% -ára. Ma 30,2 millió embernek (az Egyesült Államok 12,2% -a) cukorbetegsége van, és 84,1 milliójának (az Egyesült Államok 33,9% -ának) pre-diabétesze van [10]. Az elmúlt évtizedekben a mesterséges (nem tápláló) édesítőszerek népszerűsége megnőtt, ami ígéretes módszer a kalóriabevitel csökkentésére, amikor a szacharózt (asztali cukrot) helyettesítik. A mesterséges édesítőszerek használata akár napi 380 kalória kevesebb fogyasztását is lehetővé teheti [11]. A jelenleg rendelkezésre álló mesterséges édesítőszereknek, például az aszpartámnak, a szacharinnak, a szukralóznak és az aceszulfámnak vannak hátrányai, beleértve a rákkal való állítólagos összefüggést, a negatív ízprofilt, a metabolikus szindróma és az elhízás fokozott kockázatát, a bél mikrobiotájának megváltozását, a neurotranszmitter károsodását és a negatív terhességi kimeneteleket [12 –18].

A mesterséges édesítőszerek lehetséges mellékhatásai miatt a szteviol-glikozidok (Stevia) természetes alternatívaként népszerűségre tettek szert. A Stevia rebaudiana bertoni az asteraceae család évelő cserje, Brazília déli részén és Paraguay északi részén honos. A növény levelei diterpén-szteviol-glikozidokat tartalmaznak, amelyek közül a legelterjedtebbek a szteviozid és a rebaudiosidok A és C, amelyek 250–300-szor édesebbek, mint a szacharóz [11,14,16,19–24], lehetővé téve ezek hatékony édesítőszerként való felhasználását. A kereskedelmi forgalomban levő stevia-keverékek nagyjából 80% szteviozidból, 8% rebaudiosid A-ból és 0,6% rebaudiosid C-ből állnak. A stevia fogyasztása után a szteviol-glikozidokat az emberi bél mikroflórája a vastagbél aglikon-szteviolinjává hidrolizálja, különösen a bakteroidaceae családból származó [25, 26.] A szabad szteviol egy része ürülékkel ürül, míg egy része felszívódik a véráramba, és a máj szteviol-glükuroniddá metabolizálja, amely a vizelettel ürül [26,27].

A Stevia-t évszázadok óta Dél-Amerika endogén emberei édesítő és gyógyászati célokra is használják; és évek óta népszerű édesítőszer Kelet-Ázsia országaiban, Japán jelenleg több Steviát fogyaszt, mint bármely más ország [20]. A Stevia-t csak újabban hagyták jóvá kereskedelmi használatra az Egyesült Államokban (1995), az Európai Unióban (2011) és Kanadában (2012). A mesterséges édesítőszerekkel ellentétben a Stevia nem jelent olyan negatív egészségügyi következményeket, mint például toxicitás, teratogenitás, mutagenitás vagy karcinogenitás. Ezzel szemben a szteviozid anti-hiperglikémiás, antioxidáns és vérnyomáscsökkentő tulajdonságait jól dokumentálták, ami számos betegség kiegészítő kezelésére utaló lehetséges gyógyszeres felhasználásra utal.

Anti-hiperglikémiás tulajdonságok

A steviosidoknak hasonló anti-hiperglikémiás hatásuk volt emberi alanyokban. Gregersen és munkatársai 2004-es tanulmánya. 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő alanyokat vettek fel egy párosított crossover vizsgálatba. Két alkalommal az alanyok 412 kcal (1725 kJ) standard tesztétkezést kaptak, 1 g steviosiddal vagy 1 g kukoricával (kontroll), valamint szérum glükózukkal, inzulinnal, glukagongal, glukagon-szerű peptiddel (GLP-1). és a glükózfüggő inzulininotróp polipeptid (GIP) szintjét 30 perces időközönként mértük, kezdve a vizsgálatot megelőző 30 perccel és a teszt étkezés után 240 perccel. A kutatók azt találták, hogy a steviosid beadása után 240 perccel az étkezés utáni átlagos vércukorszint jelentősen csökkent a kontrollokhoz képest, 18% -os különbség. Szintén szignifikánsan 40% -kal nőtt az inzulinogén index (AUCi, inzulin/AUCi, glükóz), amely a béta-sejtek működésének markere, a steviosiddal kezelt betegeknél a kontrollokhoz képest. A kutatók nem találtak szignifikáns különbséget a keringő inzulin, glukagon, GLP-1, GIP, triglicerid vagy szabad zsírsav szintekben [21].

A kutatók in vitro eredményeiket a cukorbetegség megelőzéséhez vad típusú és TRPM5 knock-out (TRPM5 -/-) egereken végzett in vivo vizsgálatokkal kapcsolták össze. Miután az egereket 20 hetes, magas zsírtartalmú étrendre helyezték, azt találták, hogy a vad típusú egerek 25 mg/kg/nap szteviozid együttes alkalmazásakor védettek voltak a cukorbetegség kialakulása ellen. 2 órás glükózfertőzés után a vad típusú egerek plazma glükózszintje csúcsértéke 300 mg/dl volt, míg a steviosiddal kezelt vad típusú egerek plazma glükózszintje lényegesen alacsonyabb, 220 mg/dl. Ezzel szemben a TRPM5 -/- egerek nem láttak szignifikáns különbséget az átlagos glükózszintben 20 hetes, magas zsírtartalmú étrend után, tekintet nélkül a napi 25 mg/kg/nap sztevioziddal történő kezelésre. Összességében ezek az adatok azt mutatják, hogy a sztevioglikozidok potencírozzák a TRPM5 által közvetített glükóz által kiváltott depolarizáló áramot a hasnyálmirigy béta sejtjeiben, fokozva az inzulin szekréciót és alacsonyabb hosszú távú szérum glükózszintet eredményezve [28].

A szerzők azt a mechanizmust vizsgálták, amellyel a szteviozid növeli a Glut4 transzlokációt, és megállapították, hogy annak oka a PI3K/Akt útvonal aktiválása, egy ismert intracelluláris szignálszekvencia, amely akkor vált ki, amikor az inzulin az inzulinreceptorokhoz kötődik. Az ezen útvonalon lévő molekulák, az IGF-1R, a PI3K és az Akt fokozott foszforilációja inzulinnal vagy a szteviozid keverékekkel kezelve közös utat jelzett az inzulin és a szteviozid szignalizációhoz [30].

Végül a sztevioglikozidokról azt is megállapították, hogy a glükoneogenezis folyamatának megváltoztatásával csökkentik a szérum glükózszintjét. Chen és munkatársai 2005-ös tanulmánya. kimutatta, hogy a steviosid gátló hatást fejt ki a glükoneogenezishez szükséges sebességkorlátozó enzim, a foszfoenol-piruvát-karboxikináz (PEPCK) aktivitására. A kutatók naponta kétszer, 15 napig szteviozidot adtak cukorbeteg egereknek 0,5 mg/kg, 1,0 mg/kg és 5,0 mg/kg koncentrációban; a 15 nap végén összehasonlították a PEPCK mRNS és fehérje szintet kontrollként fiziológiás sóoldattal kezelt cukorbeteg egerekkel. A kutatók azt találták, hogy a PEPCK mRNS és a fehérje átlagos szintje szignifikánsan és dózisfüggően csökkent a steviosidot kapó alanyokban. A fiziológiás sóoldat és a növekvő 0,5 mg/kg, 1,0 mg/kg és 5,0 mg/kg steviosid dózisok esetében a PEPCK mRNS szintje 1,18, 0,81, 0,56 és 0,35, a PEPCK fehérje szintje pedig 0,99, 0,75, 0,57 és 0,52 volt. [31]. Ezekből az adatokból a kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy az inzulin szekréció fokozása mellett a steviosid megakadályozza az új glükóz szintézisét, gátolva a PEPCK gén expresszióját.

Gyulladáscsökkentő és antioxidáns tulajdonságok

Annak meghatározására, hogy a szteviozid milyen módon szabályozza a gyulladásos citokin szintet a zsírszövetben, a kutatók megvizsgálták a szteviozidnak az NF-kB útra gyakorolt hatását. Az NF-kB egy transzkripciós faktor és az immunválaszok mindenütt szabályozója. Normálisan aktiválódik olyan stresszorok hatására, mint a fertőző kórokozók, az UV károsodás és a szabad gyökök, sok autoimmun betegségben és gyulladásos állapotban, beleértve az elhízást is, túlaktiválódik. Az NF-kB aktivitás mérésére Wang és mtsai. Western-blotokat végzett a foszforilezett-IKKβ és a foszforilezett-IKBα szintjének mérésére, az NF-kB út aktiválásának markerei. A magas zsírtartalmú étrend-csoportban 3 hónap elteltével mindkét marker szignifikáns újraszabályozását találták, és a magas zsírtartalmú étrend-csoportban szignifikánsan csökkent szintet mutattak a steviosid beadásának hónapját követően a kontroll vektorhoz képest [34]. E tanulmány adatai együttesen azt sugallják, hogy a stevia szerepet játszik az elhízással és az inzulinrezisztenciával társuló gyulladásos állapot csökkentésében, legalábbis részben az NF-kB út aktivitásának csökkentésével.

Védő tulajdonságok a szív- és érrendszeri betegségek ellen

Több klinikai tanulmány vizsgálta a stevia vegyületek állítólagos vérnyomáscsökkentő hatásait. Chan és mtsai. többközpontú, kettős-vak, placebo-kontrollos vizsgálatot tervezett 106 enyhe vagy közepesen magas vérnyomásban (a kiindulási diasztolés vérnyomás 95–110 Hgmm között változó) szenvedő felnőttek bevonásával, akik egyébként egészségesek voltak. Az alanyokat arra utasították, hogy 250 mg steviosidot vagy placebót tartalmazó kapszulákat vegyenek be naponta háromszor, és havonta követték nyomon 1 éven keresztül. A kutatók azt találták, hogy mindössze 3 hónap elteltével az átlagos szisztolés vérnyomás jelentősen, 166,5 Hgmm-ről 152,6 Hgmm-re, az átlagos diasztolés vérnyomás pedig 102,1 Hgmm-ről 90,3 Hgmm-re csökkent. Ezeket a vérnyomás-változásokat az 1 éves vizsgálati periódus alatt fenntartották. Ezzel szemben nem voltak szignifikáns változások a kontrollcsoportban, amelyben a szisztolés és a diasztolés vérnyomás 166,0 Hgmm-ről 164,8 Hgmm-re, illetve 104,7 Hgmm-ről 103,8 Hgmm-re csökkent [46].

Hasonló eredményeket tapasztaltak egy 2 éves, többközpontú, kettős-vak, placebo-kontrollos vizsgálatban, amelyet Hsieh és munkatársai végeztek, és amelyben primer hipertóniában szenvedő betegeket vizsgáltak. A betegek, akiknek mindegyikének vérnyomása a kiinduláskor 140–159/90–99 Hgmm volt, 500 mg szteviozidport vagy placebót kaptak naponta háromszor, és havonta 24 hónapig követték nyomon. A steviosiddal kezelteknél jelentősen csökkent a vérnyomás: az átlagos szisztolés vérnyomás 150 Hgmm-ről 140 Hgmm-re, az átlagos diasztolés vérnyomás pedig 95 Hgmm-ről 89 Hgmm-re csökkent. Ezzel szemben a placebo csoportban nem szignifikáns változások voltak: az átlagos szisztolés vérnyomás 149 Hgmm-ről 150 Hgmm-re nőtt, az átlagos diasztolés vérnyomás pedig 96 Hgmm-ről 95 Hgmm-re csökkent [47].

Azt a specifikus mechanizmust, amellyel a szteviozid vazormelaxációt okoz, Lee és mtsai. 2001-es tanulmányukban. A kutatók vazopresszinnel vagy fenilefrinnel összehúzódó aorta gyűrűket inkubáltak steviosidot tartalmazó táptalajban kalciummal vagy anélkül. A Ca 2+ -tartalmú táptalajban a 10–5 M szteviozid 54,9 ± 6,5% -kal ellazította a szűkült aortagyűrűket, míg a Ca 2+ -mentes közegben nem volt látható vazorelaxáció. A Ca 2+ -tartalmú közegben a steviosid jelenléte szignifikánsan csökkentette az intracelluláris kalciumkoncentrációt 339,6 ± 18,4-ről 102,2 ± 13,2 nM-re, és 651,0 ± 13,4-ről 229,5 ± 19,2 nM-re, amikor az érszűkületet vazopresszin vagy fenilefrin indukálta. . Ezzel szemben a Ca 2+ -mentes közegben az intracelluláris kalcium koncentrációja nem változott 428,8 ± 47,7 nM-ről steviosid jelenlétében. Tudva, hogy a vazopresszin érszűkületet okoz azáltal, hogy növeli a kalcium beáramlását a sejtekbe, a kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a szteviozid vazorelaxációt vált ki azáltal, hogy gátolja az extracelluláris térből a sejtekbe történő beáramlást [48].

A hipertóniás alanyokkal végzett vizsgálatokkal ellentétben a normotenzív alanyokat érintő adatok nem mutatják a stevia vérnyomásra gyakorolt hatását. Maki és munkatársai 2008-as tanulmánya. nem találtak szignifikáns különbségeket a szisztolés vagy a diasztolés vérnyomásban 4 hetes rebaudiosid A 1000 mg/kg/nap adagolás után normál vagy alacsony normális vérnyomással rendelkező egészséges egyéneknél (szisztolés vérnyomás Ashamalla M, Youssef I, Yacoub M, Jayarangaiah A, Gupta N és mtsai (2018) Elhízás, cukorbetegség és gyomor-bélrendszeri rosszindulatú daganatok: A metformin és más antidiabetikus terápia szerepe. Glob J Obes Diabetes Metab Syndr 5: 8–14. [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Google Scholar ]