Journal of Diabetes Research & Clinical
Anyagcsere

Get Citation

Maier HM, Ilich JZ, Kim J-S, Levenson CW, Arjmandi BH és Spicer MT. Az étrendi fejlett glikációs végtermékek súlyosbítják az oxidatív stresszt a diabéteszes lábfekélyben szenvedő betegeknél. J Diab Res Clin Met. 2014; 3: 2. http://dx.doi.org/10.7243/2050-0866-3-2

szövegű

Hivatkozási fájl letöltése:

Haiyan M. Maier 1, Jasminka Z. Ilich 1, Jeong-Su Kim 1, Cathy W. Levenson 2, Bahram H. Arjmandi 1 és Maria T. Spicer 1 *

* Levelezés: Maria T. Spicer [email protected]

1. Táplálkozás-, élelmiszer- és mozgástudományi tanszék, Humán Tudományok Főiskolája, Florida Állami Egyetem, Tallahassee, FL, USA.

2. Orvostudományi Tanszék, Orvostudományi Főiskola, Florida Állami Egyetem, Tallahassee, FL, USA.

Ez egy nyílt hozzáférésű cikk, amelyet a Creative Commons Nevezési Licence (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0) feltételei szerint terjesztenek, és amely korlátlan felhasználást, terjesztést és sokszorosítást tesz lehetővé bármely adathordozón, feltéve, hogy az eredeti mű megfelelően idézve.

Absztrakt

Háttér: Ez a tanulmány az előrehaladott glikációs végtermékek (AGE) és az oxidatív stressz és gyulladás szérummarkerei közötti összefüggést vizsgálta diabéteszes betegeknél, akiknek diabéteszes lábfekélye volt vagy nem.

Mód: Nyolcvankét felnőtt résztvevőt vettek fel, és a három csoport egyikébe sorolták: 1) nem diabéteszes kontroll; 2) cukorbeteg résztvevők lábfekély nélkül (DM); és 3) lábfekélyes diabéteszes résztvevők (DFU). Minden résztvevőtől demográfiai adatokat, 24 órás étel-visszahívásokat és vérmintákat gyűjtöttek. Mind az étrendi, mind a szérum AGE-t, valamint az astumor necrosis factor-α-t (TNF-α), a C-reaktív fehérjét (CRP) és a tiobarbitursav-reaktív anyagokat (TBARS) értékelték.

Eredmények: A cukorbeteg résztvevők étrendi AGE, szérum AGE, TNF-α, CRP és TBARS szintje szignifikánsan magasabb volt a nem diabéteszes kontrollokhoz képest. A TBARS szignifikánsan magasabb volt a DFU-ban, mint a DM. A szérum AGE és a TBARS szignifikánsan korrelált az étrendi AGE-vel. A szérum TBARS erősen megjósolta a DFU időtartamát (R 2 = 0,52).

Következtetések: A DFU-ban szenvedő egyéneknél mind az étrend, mind a szérum AGE szintje volt a legmagasabb. Mivel az étrendi AGE a szérum AGE-koncentrációjának emelkedését okozza, fontos csökkenteni az AGE-t tartalmazó élelmiszerek bevitelét azáltal, hogy elősegíti a megfelelő étrendi döntéseket ebben a populációban.

Kulcsszavak: Diabetes mellitus, sebgyógyulás, elhízás, táplálkozás, gyulladás

Bevezetés

A diabéteszes lábfekély (DFU) súlyos és nagyon költséges diabéteszes szövődmény, amely olyan betegeknél fordul elő, akiknek kórtörténetében rosszul szabályozott vércukorszint van. Az újabb kezelési módok ellenére a DFU a nem traumás amputáció leggyakoribb oka, amely jelentős fogyatékosságot eredményez [1]. Az amputáció növeli a morbiditást és a mortalitást, valamint az orvosi ellátáshoz, a rehabilitációhoz és a termelékenység csökkenéséhez kapcsolódó költségeket [2]. A cukorbetegségben a sebgyógyulás veszélyeztetett, különösen akkor, ha a végtagokon sebek vannak. A krónikus DFU hiperglikémia, neuropathia, érrendszeri elégtelenség és csökkent neutrofil funkciók következménye, gyulladásos és prooxidáns állapotokkal együtt, ami késleltetett sebgyógyulást eredményez. A krónikus DFU lehetséges kockázati tényezője az előrehaladott glikációs végtermékek (AGE) felhalmozódása, amelyek akkor keletkeznek, amikor a glükóz kémiailag kötődik a fehérjékhez mindenféle enzimatikus megkönnyítés nélkül [3]. A stabil végtermékek így képezik és befolyásolják az inzulinfüggő sejteket, a sejtmembránfehérjéket, a keringő fehérjéket és a strukturális fehérjéket [4].

Az AGE-k endogén módon alakulnak ki glükóz auto-oxidációval és exogén módon az élelmiszer-ipari termékek hőkezelésével az ételkészítés során. Számos tényező befolyásolhatja az AGE kialakulását az élelmiszerekben, beleértve a tápanyag-összetételt, a páratartalmat, a pH-t, a hőmérsékletet és a főzés időtartamát [5,6]. A magas zsír- és fehérjetartalmú ételek, amelyek alacsony hőmérsékleten, magas hőmérsékleten mennek keresztül, az AGE legnagyobb mennyiségét hozzák létre [7]. Az N ε-karboxi-metil-lizint (CML), amely egy általános fehérjéből és lipidből származó stabil AGE, jól jellemezték, hogy az AGE markerjeként szolgálhat a cukorbetegséggel, veseelégtelenséggel és öregedéssel kapcsolatos rendellenességek széles körében [8]. -10], valamint az élelmiszerekben [18].

Az AGE emelkedett a Streptozotocin (STZ) által indukált diabéteszes patkányok retinális erekben [11], valamint a diabéteszes nephropathiában szenvedő betegek vese glomerulusaiban [12]. Az étrendi AGE-fogyasztás bebizonyosodott, hogy hozzájárul a teljes test AGE-készletéhez, és prooxidáns és gyulladáscsökkentő hatású állatoknál [13,14]. Az étrendi AGE korlátozás azonban megállapította, hogy csökkenti a keringő AGE-t cukorbetegségben [8], krónikus veseelégtelenségben [9], valamint egészséges idősekben [10]. Alacsonyabb étrendi AGE-bevitelről azt is megállapították, hogy a különböző gyulladásos markerek, például a tumor nekrózis-faktor α (TNF-α) és a magas érzékenységű C-reaktív fehérje (hsCRP) koncentrációját elnyomja [8,10].

A sebgyógyulás egy összetett folyamat, amely gyulladásos reakciót tartalmaz a sérülésre, amely szöveti szintézist és helyreállítást eredményez. Nem kontrollált diabetes mellitusis, amelyet nem szekvenciális módon felszabaduló pro- és gyulladáscsökkentő citokinek kifejezett egyensúlyhiányának állapotaként jellemeznek, ami ellentétes a gyulladás időben történő megoldódásával [15]. Ez az egyensúlyhiány károsítja a szövetek helyreállítási folyamatát, ami késlelteti a sebgyógyulást. A gyógyulási folyamat a cukorbetegségben szenvedő betegeknél, amelyet az AGE mennyisége befolyásol a testben, ami elősegíti a gyulladást és az oxidációt, ahogy azt állatkísérletek igazolták [14,16]. Ezenkívül az endogén AGE hiperglikémiától függő termékek, amelyek jelentős prooxidáns tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek a reaktív oxigén és lipid-peroxidok túltermelésével és a glutation, kataláz, glutation-peroxidáz és szuperoxid-diszmutáz csökkenésével járnak [4]. Nagyon lehetséges, hogy a DFU részben a cukorbetegségben szenvedők túlzott AGE miatti megoldatlan gyulladásának tudható be [17].

E vizsgálat célja annak meghatározása volt, hogy a szérum AGE, amelyet esetleg az étrendi AGE bevitele befolyásol, meghatározza-e a gyulladást és az oxidatív stresszt, amelyek hozzájárulnak a DFU-hoz, valamint hogy meghatározzák az étrendi és fiziológiai tényezőket a DFU késleltetett gyógyulásában. A központi hipotézis az, hogy az emelkedett szérum AGE károsíthatja a sebgyógyulást DFU-ban szenvedő betegeknél az oxidatív stressz és a gyulladás modulálásával.

A résztvevők és a módszerek

Résztvevők
Összesen 82 résztvevőt toboroztak a Fővárosi Regionális Orvosi Központtól (CRMC) és a Tallahassee Memorial Health Care (TMH) sebkezelő létesítményektől, a TMH Diabetes Központtól és a Florida State University (FSU) szélesebb közösségétől. A résztvevőket egészségi állapotuk alapján három csoportba sorolták: 1) nem diabéteszes kontrollcsoport (Kontroll; n = 26); 2) 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő, de lábfekély nélküli résztvevők (DM; n = 26); és 3) lábfekélyes diabéteszes résztvevők (DFU; n = 30).

Vérminta gyűjtése és feldolgozása
Az összes résztvevő vérmintáit a felvétel ideje alatt gyűjtöttük össze. A vénás vérmintákat (20 ml) egy antecubitalis vénából gyűjtöttük egy Vacutainer márka gyűjtő készlet segítségével (BD Vacutainer, Franklin Lakes, NJ). A vért 30 percen át alvadni hagytuk, és centrifugáltuk (4000 fordulat/perc, 15 perc 4 ° C-on) két órán át tartó gyűjtéssel, IEC CL31R többsebességű centrifugával (Thermo Electron Corporation, Waltham, MA). Ezután a szérummintákat alikvotáljuk és -80 ° C-on tároljuk az elemzésekig.

Biokémiai elemzések
A szérum AGE-t monoklonális anti-CML antitesttel határoztuk meg, enzimhez kapcsolt immunszorbens assay (ELISA) kereskedelmi készletekkel (Echelon Biosciences Inc., Salt Lake City, UT). Hacsak másként nem jelezzük, a szérum AGE kifejezés az eredményekben a fehérjékkel és a lipidekkel társított CML immunreaktivitást jelzi. A TNF-α-t kereskedelmi ELISA kitek felhasználásával mértük humán TNF-α-ra specifikus monoklonális antitesttel. Az antitestet rekombináns humán TNF-α ellen termeltük. Kimutatták, hogy pontosan meghatározza a természetes emberi TNF-α mennyiségét (R&D Systems, Inc. Minneapolis, MN). A C-reaktív fehérjét (CRP) CRP magas érzékenységű ELISA-val (IBL International, Hamburg, Németország) mértük. A lipid-peroxidokat (LPO) tiobarbitursav-reaktív anyagok (TBARS) vizsgálati készletekkel mértük (R&D Systems, Inc. Minneapolis, MN).

Étrendi értékelés
A résztvevőket az első látogatást követően két véletlenszerű napon előzetes értesítés nélkül telefonálták. A 24 órás étel-visszahívások részeként az egyes ételek mennyiségét és típusát is összegyűjtötték az összes résztvevőtől. Az étrendi bevitelt két hétköznapi és egy hétvégi nap három 24 órás élelmiszer-visszahívásának átlagából becsültük meg az Food Processor SQL 10.6.3 (ESHA Research, Salem, OR) alkalmazásával. Az elemzésbe bevont tápanyagok a teljes energia; zsír, fehérje és szénhidrát, a zsírból, fehérjéből és szénhidrátból származó energia százaléka. A résztvevőket felkérték, hogy tegyék közzé az összes elfogyasztott vényköteles gyógyszert és kiegészítést. Az ételek napi étrendi AGE-tartalmát (CML) 549 gyakran fogyasztott élelmiszer adatbázisának becslésével becsülték meg [18]. Az AGE bevitelt AGE ekvivalens/napban fejeztük ki (1 AGE Eq = 1000 kg egység CML). Ebben a közzétett adatbázisban az élelmiszermintákat ELISA-val vizsgálták AGE-re monoklonális anti-CML antitest alkalmazásával [18].

A sebek időtartama
A DFU időtartamát az epidermisz kitörésének napjától a fekély (ek) gyógyulásának napjáig terjedő időtartamként határozták meg. A DFU mind a 30 résztvevőjét 24 hónapon keresztül követték. Az egyik résztvevő sebei nem gyógyultak meg 24 hónap végére, annak ellenére, hogy 703 napos klinikai megfigyelés és kezelés történt. További három résztvevőt amputáltak, amelyekből a műtéti sebeket később meggyógyították. Két résztvevőt áthelyezés miatt engedtek ki a sebkezelő központból. Statisztikai elemzésekhez 27 meggyógyult DFU résztvevő klinikai és étrendi adatait használták fel.

statisztikai elemzések
Az adatokat a Társadalomtudományi Statisztikai Csomag (SPSS) 21.0 verziójával (SPSS, Inc., Chicago, IL) használtuk. Valamennyi változó normál eloszlású volt. A p 2 = 0,52-nél eleve elfogadott jelentőség.

Az esély aránya a DFU számára
A DFU jelenlétének egy- és többváltozós logisztikus regressziós elemzése a diabetes mellitusban szenvedő résztvevőknél azt mutatta, hogy az összes tesztelt prediktor közül a TBARS és a testtömeg volt a legjobb előrejelző a DFU jelenlétére. Egyetlen változó elemzés során a lábfekély esélye 4,11-szeresére nőtt a TBARS minden egységnövekedése esetén (p = 0,036), és 1,01-szeresére nőtt minden testtömeg-növekedés esetén (p = 0,037).

Beszélgetések

Ez az első olyan tanulmány, amely az étrendi AGE bevitelét és annak összefüggését a szérum AGE-vel, TNF-α, CRP és TBARS-szal vizsgálja cukorbeteg résztvevőknél DFU-val vagy anélkül, valamint nem cukorbeteg kontrollokkal. A diabéteszes résztvevők csoportja magasabb volt a BMI-vel, a testtömeggel, az étrendi AGE-vel az energiaegységre és a szérum TNF-α koncentrációjára, mint a nem diabéteszes kontrolloknak. Ez azt sugallja, hogy az étrend minőségét hangsúlyozni kell a cukorbetegségben szenvedő egyének oktatása és tanácsadása során, különösen az alacsonyabb AGE-tartalmú ételek kiválasztásakor, mivel az étrendi AGE pozitívan társul a TNF-α-hoz. Továbbá a DFU-nak nagyobb volt a testtömege, a BMI és a TBARS, mint a DM-nél. A DFU-ban szenvedő betegeknél más vizsgálatokban kimutatták a megnövekedett lipidperoxidációt [20,21]. A túlsúly és az elhízás szintén szoros összefüggésben van az oxidatív stresszel [22]. A testtömeg, a BMI és az oxidatív stressz kulcsfontosságú kockázati tényező lehet a DFU kialakulásában és elhúzódó gyógyulási idejében.

Boyko és mtsai (1999) a nagyobb testsúlyt és a diabetes mellitus hosszabb időtartamát határozták meg a DFU rizikófaktoraként [23]. Ebben a tanulmányban a DM és a DFU résztvevőinek életkora hasonló volt, de a DFU esetében a diabétesz mellitus időtartama lényegesen hosszabb volt. Ez azt jelenti, hogy a DFU korábban a cukorbetegségben, vagyis fiatalabb korban, a DM résztvevőihez képest kezdett. Ezenkívül a diabetes mellitus hosszabb időtartama, a diabetes mellitus korábbi megjelenése szintén kockázati tényező lehet a DFU kialakulásában.

Nagyon valószínű, hogy a lábfekély kialakulásával járó inaktivitás ebben a vizsgálatban jelentős hatással volt a testsúlyra, annak ellenére, hogy e csoport alacsonyabb kalóriabevitellel járt. A DFU résztvevők alacsonyabb energiafogyasztással és mégis nagyobb testtömeggel rendelkeztek, mint a DM. Ez valószínűleg az alacsonyabb anyagcserével, a mozgásszegény életmóddal és a fizikai inaktivitással magyarázható. A fizikai aktivitás fontos szerepet játszik az elhízás megelőzésében és az inzulinérzékenység javításában. Mindezek a tényezők közvetlenül és közvetve befolyásolhatják a sebgyógyulási folyamatot a DFU-ban szenvedő betegeknél.

A magas AGE bevitel és a súly kombinációja additív hatást gyakorolhatott, ami magasabb oxidatív stresszt eredményezett a DFU-ban résztvevőknél. Noha a DFU és a DM összehasonlítható AGE bevitelt mutatott, a DFU résztvevői nehezebbek voltak, hosszabb ideig cukorbetegségben szenvedtek, kevesebb volt az összes energia- és fehérjebevitelük, és magasabb a TBARS-koncentrációjuk. Az étrendi glikotoxinbevitel kimutatta, hogy károsítja a sebgyógyulást genetikailag cukorbeteg egerekben [14]. Ebben a tanulmányban az elhúzódó gyógyulási idő pozitívan korrelált a megnövekedett étrendi AGE bevitel, a magasabb CRP és TBARS szintek alapján, ami arra utal, hogy az AGE bevitele a szisztémás gyulladás és az oxidatív stressz modulálásával ronthatja a DFU gyógyulását.

A túlzott AGE-vel való krónikus étrendi expozíció elősegíti a gyulladásgátló állapotot, amit az étrendi AGE és a TNF-α közötti szoros összefüggés is bizonyít. Ez összhangban áll azzal a megfigyeléssel, hogy az emelkedett TNF-α szintet megelőzte a diéta magas AGE-tartalma [8]. Ebben a tanulmányban az étrendi AGE és a TNF-a közötti pozitív kapcsolat tovább alátámasztja azt a hipotézist, hogy az étrendi AGE bevitele a szérum AGE-re gyakorolt ​​hatása révén modulálja a gyulladást. Törekedni kell a cukorbetegek oktatására az étrendi AGE alacsony bevitelének fenntartására. Az AGE RAGE-hoz való kötődése aktiválja az NF-kB-t, amely megindítja a gyulladásos citokinek, köztük a TNF-a termelését [28].

Ahogy mások is megfigyelték [10], kimutatták, hogy a szérum AGE korrelál az oxidatív stressz markerekkel, például a 8-izoprostánokkal. Az AGE bevitel és a TBARS közötti szoros összefüggés ebben a tanulmányban összhangban áll más tanulmányokkal, amelyek megfigyelték az étrendi AGE bevitel és a glutation-peroxidáz aktivitás növekedésével járó magas oxidatív stressz közötti kapcsolatot [29]. A TBARS pozitív korrelációt mutatott a TNF-α-val, a CRP-vel, a BMI-vel, a testtömeggel és az életkorral években. A DFU súlya és BMI-je szignifikánsan nagyobb volt, mint a DM, amelyekről ismert, hogy korrelálnak a szervezet oxidatív stresszének szintjével [30]. Talán a prooxidáns és a gyulladásgátló környezet, az étrendi AGE-vel és a testtömeggel együttesen együtt járult hozzá a megoldatlan diabéteszes sebekhez. Így az étrendi AGE csökkentésének, az egészséges testsúly elérésének, az antioxidáns-bevitel növelésének és a pro- a gyógyszeres oxidáció ígéretes hatással van a gyógyulási folyamat elősegítésére és a DFU jövőbeli fejlődésének megakadályozására.

A cukorbetegek résztvevői ebben a tanulmányban olyan ételeket választottak, amelyek magas AGE-tartalommal rendelkeztek, és legalább egy adag magas AGE-s ételt fogyasztottak naponta. Másrészt a kontrollcsoport friss gyümölcsökben és zöldségekben gazdag étrendet tartalmazott, amelyek alacsonyabbak voltak az AGE-tartalomban. Ez részben megmagyarázhatja a gyulladásos és oxidatív stressz markerek alacsonyabb koncentrációját nem diabéteszes résztvevőknél. Az AGE felhalmozódása a diabéteszes szövődmények patogenezisének fő tényezőjeként szerepel.

Ez a tanulmány megmutatja a pozitív összefüggést az étrendi AGE bevitel és a DFU gyógyulási ideje, valamint a szérum TBARS között. Ezért az oxidatív stressz csökkentése az étrendi AGE korlátozásával meggyorsíthatja a gyógyulási időt és megakadályozhatja a DFU előfordulását.

Versenyző érdekek

A szerzők kijelentik, hogy nincsenek versengő érdekeik.