Wpływ owoców derenia jadalnego (Cornus mas L.) na insulinooporność adipocytów

Szlak insulinowy

Działanie insuliny rozpoczyna się od połączenia z receptorem insulinowym (INSR), wykazującym aktywność kinazy tyrozynowej. Liczba receptorów na powierzchni błon poszczególnych komórek jest zróżnicowana, a najbogatsze pod tym względem są hepatocyty, adipocyty oraz mięśnie [9]. INSR jest tetramerem, złożonym z dwóch podjednostek α i dwóch wewnątrzkomórkowych podjednostek β. Aktywacja receptora insulinowego powoduje autofosforylację reszt tyrozyny w podjednostkach β i kolejno fosforylację reszty tyrozynowej substratu 1 i 2 (IRS-1 i IRS-2). Poprzez domenę regulatorową wiąże się kinaza 3-fosfatydyloinozytolu (PI3K), która następnie przekształca fosfatydyloinozytolo 4,5- difosforan (PIP2) do fosfatydyloinozytolo 3,4,5-trifosforanu (PIP3). Związanie PIP3 aktywuje kinazę białkową zależną od PIP3 (PDK1), która fosforyluje i uaktywnia kinazy, takie jak kinaza serynowo- treoninowa Akt, zwana też kinazą białkową B. W dalszej kolejności aktywowane białko Akt przemieszcza się w komórce aktywując ostatni element szlaku insulinowego, czyli transportery glukozy. Po aktywacji, transporter glukozy typ 4 (GLUT4) ulega translokacji z pęcherzyków wewnątrzkomórkowych do błony komórkowej co z kolei warunkuje możliwość pobierania glukozy przez komórkę.

Wpływ wolnych kwasów tłuszczowych na rozwój insulinooporności

Dieta bogata w tłuszcze dostarcza metabolicznie czynne wolne kwasy tłuszczowe, które gromadzone są w dojrzałych adipocytach w postaci trójglicerydów, powodując hipertrofię tkanki tłuszczowej. Postępująca akumulacja tych związków prowadzi do zaburzenia zdolności β-oksydacyjnych komórki. Konsekwencją bardzo szybkiej hiperplazji oraz hipertrofii tkanki tłuszczowej jest wydłużenie drogi dostarczania tlenu. Procesowi temu towarzyszy zbyt wolna angiogeneza. Wypadkową tych zaburzeń jest obniżenie ciśnienia parcjalnego tlenu i niedotlenienie adipocytów (hipoksja). Generowany stres komórkowy indukuje aktywność kinaz serynowo-treoninowych, a następnie fosforylację reszt serynowych w obrębie IRS-1 i 2. Ten proces uniemożliwia fosforylację reszt tyrozyny, co blokuje ścieżkę przekazującą sygnał. W konsekwencji nie dochodzi do aktywacji transporterów GLUT4 i ich translokacji do błony komórkowej. Zaburzenia w funkcjonowaniu szlaków metabolicznych i sygnałowych, nagromadzenie w mitochondriach metabolitów niepełnego utleniania lipidów oraz wzrost aktywności kinaz serynowo- treoninowych są głównym źródłem dysregulacji szlaku insulinowego i narastającej hiperglikemii.

Tkanka tłuszczowa pełni również funkcje endokrynne. Istotnym w patogenezie insulinooporności jest zwiększone wydzielanie leptyny i jednoczesne obniżenie stężenia adpiponektyny. Hipoadiponektynemia powoduje spadek zużycia glukozy w mięśniach i zmniejszenie wrażliwości komórek wątroby na insulinę.

Utrzymujący się stan hiperglikemii prowadzi do nieenzymatycznej glikacji białek. W warunkach fizjologicznych hemoglobina glikowana stanowi ok. 3-5%. W niekontrolowanej cukrzycy może osiągnąć nawet 13-15%. Glikowana hemoglobina ma większe powinowactwo do tlenu niż natywna i mniej efektywnie oddaje go do tkanek, co również przyczynia się do niedotlenienia w cukrzycy. Według zaleceń Polskiego Towarzystwa Diabetologicznego z 2021 roku badanie hemoglobiny glikowanej (HbA1c) zostało włączone do kryteriów rozpoznania cukrzycy. Za próg diagnostyczny przyjęto wartość ≥ 6,5% (48 mmol/mol). Wprowadzenie tego parametru do diagnostyki cukrzycy było możliwe dzięki poprawie standaryzacji pomiarów HbA1c w Polsce.

Metody leczenia

O postępującej insulinooporności pacjenci dowiadują się w momencie spadku mechanizmów kompensacyjnych, na etapie stanu przedcukrzycowego lub w przypadku zdiagnozowania pełnoobjawowej cukrzycy typu 2. Według zaleceń Polskiego Towarzystwa Diabetologicznego u osób w stanie przedcukrzycowym, zwłaszcza tych ze wskaźnikiem masy ciała (BMI) ≥ 35 kg/m2 i poniżej 60. roku życia, oraz u kobiet po przebytej cukrzycy ciążowej zaleca się modyfikację stylu życia. Ma ona polegać na redukcji masy ciała (o min. 7%) i zwiększeniu aktywności fizycznej (przynajmniej 150 min tygodniowo). Równolegle należy rozważyć prewencję farmakologiczną w postaci stosowania metforminy. Dodatkowo u osób z dużym ryzykiem rozwoju cukrzycy typu 2, przy współistniejącej nieprawidłowej glikemii na czczo i nieprawidłowej tolerancji glukozy, uznając częstą nieskuteczność postępowania niefarmakologicznego, również zalecono rozważenie prewencji farmakologicznej cukrzycy w postaci stosowania metforminy, chociaż takie stosowanie leku (w prewencji, a nie w leczeniu) jest wskazaniem pozarejestracyjnym.

Opis zawartości pracy

Rozdział wstępny stanowi tło teoretyczne dla omawianego zagadnienia, skupiając się na mechanizmach insulinowych oraz ich znaczeniu w metabolizmie organizmu. Zawarto tu również wpływ wolnych kwasów tłuszczowych na rozwój insulinooporności i przegląd dostępnych metod leczenia. Omówiono właściwości derenia jadalnego (Cornus mas L.) oraz potencjał jego zastosowania w terapii metabolicznej. Rozdział kończy się przedstawieniem celu pracy, który koncentruje się na ocenie wpływu owoców derenia na parametry związane z insulinoopornością.

W części doświadczalnej opisano szczegółowo metodykę badania, obejmującą hodowlę komórkową oraz szereg testów biologicznych i molekularnych, takich jak test przeżywalności, adipogeneza, czy indukcja insulinooporności. Uwzględniono także procedurę pochłaniania glukozy, izolację RNA oraz ocenę ekspresji genów, wykorzystując zaawansowane techniki analizy statystycznej. Ta sekcja stanowi techniczne fundamenty dla prezentowanych wyników.

Wyniki obejmują wpływ owoców derenia czerwonego i żółtego na przeżywalność komórek oraz efektywność wchłaniania glukozy, co stanowi istotny punkt w kontekście oceny ich działania przeciwinsulinoopornego. Dodatkowo przedstawiono zmiany w poziomie ekspresji wybranych genów pod wpływem badanych owoców, co pozwala lepiej zrozumieć mechanizmy ich działania na poziomie komórkowym. Ta część umożliwia ocenę potencjalnych właściwości terapeutycznych derenia w kontekście chorób metabolicznych.