Ravinnon polyfenolit diabeteksen ennaltaehkäisyssä ja hoidossa

polyphenols_1

Johdantoa

Tyypin 2 diabetes on monimuotoinen sairaus, johon liittyy insuliiniresistenssin kehittyminen, heikentynyt insuliinin signaalinvälitys solujen sisällä, haiman insuliinia tuottavien ß-solujen toimintahäiriö, häiriintynyt glukoosin ja rasvojen aineenvaihdunta, matala-asteinen tulehdus ja lisääntynyt solujen hapetus-stressi. Nämä aineenvaihdunnan häiriöt voivat johtaa pitkäaikaisiin sairaustiloihin, kuten verisuoniston toiminnan heikkenemiseen, neuropatioihin, retinopatiaan ja munuaisvaurioihin, joiden seurauksena elämänlaatu heikkenee ja riski kuolla ennenaikaisesti lisääntyy (1-3). Lukuisat epidemiologiset tutkimukset osoittavat, että ruokavalio, joka sisältää runsaasti fytoravinteita, antioksidantteja ja polyfenolisia yhdisteitä voi vähentää diabeteksen riskiä ja sille altistavia tekijöitä (4-9)

Mitä ovat ravinnon polyfenolit ja miten ne toimivat?

Polyfenolisia yhdisteitä on runsaasti jokapäiväisessä ravinnossamme, kuten hedelmissä, marjoissa, kasviksissa, siemenissä, viljoissa, palkokasveissa, teessä, viineissä ja kaakossa. Tällä hetkellä tunnetaan yli 8000 erilaista polyfenolista yhdistettä, joihin kuuluvat muun muassa fenolihapot, flavonoidit, stilbeenit, lignaanit ja polymeeriset lignaanit. Nämä yhdisteet ovat kasvien tuottamia aineenvaihduntatuotteita (sekundaarimetaboliitteja), joiden avulla kasvit suojautuvat UV-säteilyltä, hapettumiselta, hyönteisiltä ja haitallisilta mikrobeilta.

Polyfenolit voidaan jakaa eri luokkiin sen mukaan miten monta fenolirengasta rakenteessa on ja minkälaiset rakenteet sitovat renkaat yhteen. Fenolihapot muodostavat noin yhden kolmasosan ravintomme polyfenoleista. Ne muodostavat kaksi ryhmää: 1) hydroksibentsoehappo-johdannaiset (prokatekiinihappo, galliinihappo, p-hydroksibentsoiinihappo) ja 2) hydroksikanelihappo-johdannaiset (kahvihappo, klorogeenihappo, koumariinihappo, feruliinihappo ja sinapiinihappo). Muun muassa marjat, kiivi, kirsikka, omena, päärynä, sikuri ja kahvi sisältävät runsaasti näitä fenolisia aineita (10).

Flavonoidit ovat ruokavaliossamme tavallisimmin esiintyviä polyfenoleja, niitä tunnetaan yli 4000 erilaista. Flavonoidit voidaan jakaa kuuteen alaluokkaan: antosyaniinit, flavonolit, flavanolit, flavanonit, flavonit ja isoflavonit. Antosyaniineja (syanidiini, pelargonidiini, delfinidiini, malvidiini) on runsaasti marjoissa, viineissä, punakaalissa, kirsikassa, tummissa viinirypäleissä ja mansikoissa. Flavonoleja, kuten kversetiiniä, kamferolia ja myrisetiiniä on pääasiassa sipuleissa, kaaleissa, purjossa, parsakaalissa ja mustikoissa. Isoflavonit ovat yksi tärkeimmistä flavonoidien ryhmästä, niitä ovat mm. daitseniini, genisteiini ja glysiteiini. Soijapavut ja soijavalmisteet ovat yksi tärkeimpiä näiden estrogeenityyppisten yhdisteiden lähteitä. Lignaaneja, jotka sisältävät di-fenolisia yhdisteitä ja joilla on fytoestrogeenisia ominaisuuksia on löydetty runsaasti siemenistä, kuten pellavansiemenistä ja viljakasveista. Stilbeenejä on ravinnossa yleensä pieniä määriä. Tähän ryhmään kuuluvaa, paljon tutkittua resveratrolia on viinirypäleissä ja punaviinissä. Ravintolisiin sitä eristetään pääasiassa japanintatar-kasvista (Polygonum cuspidatum)

On arvioitu, että monipuolisesta ravinnosta saadaan keskimäärin 1 gramma polyfenoleja päivässä. Näiden yhdisteiden imeytymiseen vaikuttaa ruuan prosessointi, ruuansulatus, ja aineenvaihdunta (11). Imeytymisen edistämiseksi ruuan polyfenoleiden tulee hydrolysoitua suoliston entsyymien ja bakteerien avulla, jotta ne pystyvät kiinnittymään suoliston seinämään. Lopulta polyfenolit pääsevät kohdekudokseen suorittamaan biologista tehtäväänsä. Myöhemmin maksa konjugoi ne metylaation, sulfaation ja glukuronidaation avulla (12). Polyfenolijohdannaiset eritetään pois pääasiassa sapen ja virtsan mukana. Kun polyfenoleista valmistetaan ravintolisiä tai lääkeaineita on tärkeää, että niiden uuttamisessa käytetään tehokkaita uuttomenetelmiä, useimmiten pelkkä vesiuutto ei riitä. Ranskalainen tutkijaprofessori Masquelier on ollut uranuurtaja oligomeeristen proantosyanidiinien (OPC) eristämisessä ja karakterisoinnissa ja tehokkaiden ravintolisien kehittelyssä. Monet polyfenoliset yhdisteet, kuten prosyanidiinit, kversetiini ja flavanolit saavuttavat plasmapitoisuuden huipun 2-3 tuntia niiden nauttimisesta (10).

Polyfenoleille on osoitettu useita biologisesti aktiivisia ja hyödyllisiä ominaisuuksia, kuten antioksidantti-, anti-allergeeninen-, anti-viraalinen-, anti-mikrobinen-, anti-proliferatiivinen, anti-mutageeninen- ja anti-karsinogeeninen vaikutus, ne vaikuttavat myös apoptoosiin ja aktivoivat kehon omia antioksidanttientsyymejä. Erittäin mielenkiintoinen vaikutus niillä on signaalinvälitysreitteihin, kuten NF-kB ja Nrf2 (13).

Polyfenolien antihyperglykeeminen vaikutus

Häiriintynyt hiilihydraattiaineenvaihdunta ja kehittyvä insuliiniresistenssi ovat pääasialliset metaboliset häiriöt ei-insuliiniriippuvaisessa sokeritaudissa, joka johtaa hyperglykemiaan. Hiilihydraattien muuttunut pilkkoutuminen ja imeytyminen, glykogeenivarastojen vähentyminen, lisääntynyt glykoneogeneesi, maksan glukoosin tuotannon lisääntyminen, ß-solujen toimintahäiriö, kudosten insuliiniresistenssi ja toimintahäiriöt insuliinin singnaalinvälityksessä solujen sisällä, ovat tärkeimmät tekijät hyperglykemian synnyssä. Konventionaalinen lääketiede on kehittänyt lukuisia lääkkeitä 2-tyypin diabeteksen ja hyperglykemian hoitoon, kuten alfa-glukosidaasin estäjät, biguanidijohdokset, meglitiniidit, sulfonyyliureat, tiatsolidiinidionit ja insuliiniterapian. Näillä lääkkeillä on kuitenkin usein haitallisia sivuvaikutuksia. Viime aikoina on alettu tutkia myös luontaisperäisiä aineita hyperglykemian hoidossa. Erityisesti polyfenoliset yhdisteiden käyttö on yleistynyt, koska ne ovat tehokkaita, turvallisia ja niillä ei ole juurikaan sivuvaikutuksia. Polyfenolien vaikutusta hiilihydraattiaineenvaihduntaan on tutkittu in vitro (koeputkimalleissa), eläimillä ja ihmisillä tehdyissä kliinisissä tutkimuksissa (in vivo) (14).

Polyfenolien veren sokeripitoisuutta laskeva vaikutus johtuu vähentyneestä hiilihydraattien imeytymisestä, sokeriaineenvaihdunnan entsyymien säätelystä, haiman ß- solujen toiminnan tehostumisesta ja insuliinin erityksen tehostumisesta sekä polyfenolien tulehduksia hillitsevästä ja antioksidanttivaikutuksesta (15-17). Yksi tunnetumpia polyfenolien erityisesti flavonoidien, fenolihappojen ja tanniinien ominaisuuksia on hiilihydraattien imeytymisen hillitseminen. Vaikutus kohdistuu ∂-glukosidaasi ja ∂-amylaasientsyymeihin, jotka pilkkovat hiilihydraatit glukoosiksi (16,18). Monet polyfenolit, kuten vihreän teen katekiinit, epikatekiinit ja klorogeenihapot, feruliinihapot, kafeiini- ja tanniinihapot, kversetiini ja naringiini voivat hillitä glukoosin imeytymistä estämällä Na+-riippuvaisten siirtäjäproteiinien toimintaa (19, 20).

Eräät polyfenolit pystyvät säätelemään hiilihydraattiaineenvaihdunnan tärkeimpiä metaboliareittejä ja maksan glukoosipitoisuuksia vaikuttamalla glykolyysiin, glykogeneesiin ja glykoneogeneesiin, nämä reitit toimivat yleensä virheellisesti diabeteksessa. Feruliinihappo pystyy estämään tehokkaasti veren sokerin nousua tehostamalla glukokinaasin aktiivisuutta ja glykogeenin tuotantoa maksassa sekä lisäämällä plasman insuliinitasoja (21).

Ravinnon polyfenolit vaikuttavat myös glukoosin sisäänottoon sekä insuliiniherkissä että insuliinille vähemmän herkissä kudoksissa. Erään tutkimuksen mukaan polyfenoliset hapot stimuloivat glukoosin sisäänottoa tavalla, joka on täysin verrannollinen verensokerilääkkeiden, kuten metformiinin ja tiatsolidiinidionien vaikutukseen (22).

Polyfenolien sydänsairauksilta suojaava vaikutus

On hyvää näyttöä sille, että polyfenoleja runsaasti sisältävä ruokavalio ja polyfenoli-ravintolisät suojaavat diabeteksen aiheuttamilta haitallisilta sydäntapahtumilta. Polyfenoliset aineet säätelevät rasva-aineenvaihduntaa, estävät hapetusvaurioita, parantavat endoteelisoluvaurioita, edistävät verisuonten joustavuutta ja lisäävät verisuonia laajentavien aineiden, kuten typpioksidin toimintaa (23-25).

Yksi tärkeimpiä polyfenoleiden hyötyvaikutuksia sydänverisuonistossa diabetesta sairastavilla, on niiden edullinen säätelyvaikutus rasvoihin, lipoproteiinimetaboliaan ja dyslipidemiaan. Polyfenoliset yhdisteet pystyvät vähentämään ravinnon rasvojen pilkkoutumista ja imeytymistä. Oligomeeriset prosyanidiinit (OPC) omenoissa, viinirypäleissä ja havupuun kaarnassa hillitsevät haiman lipaasin ja triglyseridien imeytymistä (26). OPC-yhdisteet suojelevat verisuoniston seinämiä hapetus-stressiltä lisäämällä kehon oman superoksidi-dismutaasientsyymin (SOD) toimintaa.

Polyfenoleja sisältävillä aineilla, kuten viinirypäleen siemenuutteella, karpalomehulla, greippi- ja granaattiomenamehuilla on myös sydäntautiriskiä vähentäviä ominaisuuksia potilailla, joilla on tyypin 2 diabetes (27, 28).

Yksi tärkeimpiä suojavaikutuksia, joita polyfenolit antavat diabetesta sairastaville on niiden sisältämien bioaktiivisten aineiden kyky estää lipoproteiinien hapettumista ja glykaatiotuotteiden muodostuminen.

Polyfenolien antioksidanttivaikutus

Yksi merkittävimmistä diabeteksen patogeneesin vaikuttavista tekijöistä on hapetus-stressi, joka osittain selittää haitalliset verisuonimuutokset. Hapetus-stressin vähentäminen voi ehkäistä diabeteksen puhkeamista ja pitää hallinnassa vaikeat sokeritaudin komplikaatiot (29). Kasvien polyfenolit voivat tehostaa kehon omaa antioksidanttipuolustusta ja parantaa hapetus-antioksidanttitasapainoa. Vihreän teen katekiineja on tutkittu ehkä eniten tähän liittyen. Niiden bioaktiiviset ainesosat vähentävät lipidiperoksidaatiota ja lisäävät plasman kokonais-antioksidanttikapasiteettia.

Polyfenolien vaikutus rasvakudoksen aineenvaihduntaan

Rasvakudoksen toiminahäiriö liittyy vahvasti insuliiniresistenssin syntymiseeen, matala-asteiseen tulehdukseen, ß-solujen toimintahäiriöön ja 2-tyypin diabekseen (30). Polyfenoliset yhdisteet vaikuttavat moniin aineenvaihdunnallisiin reitteihin, sisäeritykseen ja solujen väliseen signaalinvälitykseen rasvakudoksessa. Eräät polyfenolit, kuten katekiinit lisäävät adiposyyttien ß-oksidaatiota ja hillitsevät lipogeneesiin liittyvien geenien ja entsyymien ylitoimintaa.

Antosyaniinit ovat biologisesti aktiivisia yhdisteitä, jotka pystyvät säätelemään: rasvasolujen aineenvaihduntaa, parantamaan adiposyyttien toimintahäiriöitä ja adiposyyttien sytokiiniprofiilin normalisoitumista insuliiniresistenssissä. Ne lisäävät ß-oksidaatiota ja vähentävät rasvan varastoitumista (31).

Polyfenolien vaikutus diabeteksen liitännäissairauksiin

Yksi tärkeimpiä polyfenolien ominaisuuksia on niiden ehkäisevä vaikutus moniin diabeteksen aiheuttamiin liitännäissairauksiin, kuten retinopatiaan, nefropatiaan ja neuropatiaan. Erityisesti antosyaniineilla, flavonoideilla ja muilla polyfenolisilla yhdisteillä voidaan parantaa diabeetikkojen elämänlaatua (32, 33).

Flavanoli-yhdisteillä on osoitettu olevan diabetekseen liittyviä kognitio- ja kolinergisiä ongelmia lievittävä vaikutus. Eläinkokeissa kversetiinin on havaittu parantavan henkisiä toimintoja ja muistia estämällä asetyylikoliiniesteraasi-entsyymin toimintaa ja hillitsemällä hapetus-stressiä hermostossa (34).

Yhteenveto

Tyypin 2 diabetes on joukko aineenvaihdunnallisia häiriöitä, joihin liittyy haitallisia tiloja, kuten matala-asteinen tulehdus ja voimakas hapetus-stressi, jotka johtavat lopulta insuliiniresistenssiin ja diabeteksen liitännäissairauksiin. Diabeteksen komplikaatioiden lisääntyminen viime aikoina viittaa siihen, että nykyiset lääketieteelliset hoidot eivät ole riittävän tehokkaita. Ravitsemukselliset ja ravintolisähoidot voivat tehostaa merkittävästi diabeteksen ehkäisyä ja liitännäissairauksien hallintaa. Tutkimukset osoittavat, että kasvien polyfenolit, kuten fenoliset hapot, flavanoidit, stilbeenit ja lignaanit voivat olla apuna diabeteksen ehkäisyssä, hoidossa ja liitännäissairauksien lievittämisessä. Tarvitaan runsaasti lisätutkimusta polyfenolien vaikutuksesta diabetekseen ja myös muihin kansansairauksiin, joiden kolmen kärjessä ovat olleet jo pitkään 1) verenkiertoelinten sairaudet, 2) kasvaimet 3) dementia & Alzheimer.

Kirjallisuusviitteet

1. Santaguida PL, Balion C, Hunt D: Diagnosis, prognosis, and treatment of impaired glucose tolerance and impaired fasting glucose. Evid Rep Technol Assess, 12:1–11. (2008)

2. Evans JL, Goldfine ID, Maddux BA, Grodsky GM: Oxidative stress and stress-activated signaling pathways: a unifying hypothesis of type 2 diabetes. Endocr Rev, 23:599–622 (2002)

3. Spranger J, Kroke A, Möhlig M, Hoffmann K, Bergmann MM, Ristow M, et al. Inflammatory cytokines and the risk to develop type 2 diabetes: results of the prospective population-based European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC)-Potsdam Study. Diabetes, 52:812–817 (2003)

4. Montonen J, Knekt P, Järvinen R, Reunanen A: Dietary antioxidant intake and risk of type 2 diabetes. Diabetes Care, 27:362–366 (2004)

5. Pandey KB, Rizvi SI: Plant polyphenols as dietary antioxidants in human health and disease. Oxid Med Cell Longev, 2:270–278 (2009)

6. Bahadoran Z, Golzarand M, Mirmiran P, Saadati N, Azizi F: The associationof dietary phytochemical index and cardio-metabolic risk factors in adults: Tehran lipid and glucose study. J Hum Nutr Diet, DOI: 10.1111/jhn.12048 (2013)

7. Bahadoran Z, Golzarand M, Mirmiran P, Shiva N, Azizi F: Dietary total antioxidant capacity and the occurrence of metabolic syndrome and its components after a 3-year follow-up in adults: Tehran lipid and glucose study. Nutr Metab (Lond), 9:70. (2012)

8. Mirmiran P, Bahadoran Z, Golzarand M, Shiva N, Azizi F: Association between dietary phytochemical index and 3-year changes in weight, waist circumference and body adiposity index in adults: Tehran lipid and glucose study. Nutr Metab (Lond), 9:108. (2012)

9. Mirmiran P, Noori N, Zavareh MB, Azizi F: Fruit and vegetable consumption and risk factors for cardiovascular disease. Metabolism, 58:460–468. (2009)

10. Manach C, Scalbert A, Morand C, Rémésy C, Jiménez L: Polyphenols: food sources and bioavailability. Am J Clin Nutr, 79:727–747. (2004)

11. Scalbert A, Williamson G: Dietary intake and bioavailability of polyphenols. J Nutr, 130:2073S–2085S. (2000)

12. Scalbert A, Morand C, Manach C, Rémésy C: Absorption and metabolism of polyphenols in the gut and impact on health. Biomed Pharmacother, 56:276–282. (2002)

13. Han X, Loa T: Dietary polyphenols and their biological significance. Int J Mol Sci, 8:950–988. (2007)

14. Hanhineva K, Törrönen R, Bondia-Pons I, Pekkinen J, Kolehmainen M, Mykkänen H, et al: Impact of dietary polyphenols on carbohydrate metabolism. Int J Mol Sci, 11:1365–1402. (2010)

15. Iwai K, Kim MY, Onodera A, Matsue H: Alpha-glucosidase inhibitory and antihyperglycemic effects of polyphenols in the fruit of Viburnum dilatatum Thunb. Agric Food Chem, 54:4588–4592. (2006)

16. Iwai K: Antidiabetic and antioxidant effects of polyphenols in brown alga Ecklonia stolonifera in genetically diabetic KK-A(y) mice. Plant Foods Hum Nutr, 63:163–169. (2008)

17. Cabrera C, Artacho R, Giménez R: Beneficial effects of green tea-a review. J Am Coll Nutr, 25:79–99. (2006)

18. Tadera K, Minami Y, Takamatsu K, Matsuoka T: Inhibition of alphaglucosidase and alpha-amylase by flavonoids. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo), 52:149–153. (2006)

19. Kobayashi Y, Suzuki M, Satsu H, Arai S, Hara Y, Suzuki K, et al: Green tea polyphenols inhibit the sodium-dependent glucose transporter of intestinal epithelial cells by a competitive mechanism. J Agric Food Chem, 48:5618–5623. (2000)

20. Johnston K, Sharp P, Clifford M, Morgan L: Dietary polyphenols decrease glucose uptake by human intestinal Caco-2 cells. FEBS Lett, 579:1653–1657 (2005)

21. Jung EH, Kim SR, Hwang IK, Ha TY: Hypoglycemic effects of a phenolic acid fraction of rice bran and ferulic acid in C57BL/KsJ-db/db mice. J Agric Food Chem, 55:9800–9804. (2007)

22 Prabhakar PK, Doble M: Synergistic effect of phytochemicals in combination with hypoglycemic drugs on glucose uptake in myotubes. Phytomedicine, 16:1119–1126 (2009)

23. Lecour S, Lamont KT: Natural polyphenols and cardioprotection. Mini Rev Med Chem, 11:1191–1199. (2011)

24. Schini-Kerth VB, Auger C, Etienne-Selloum N, Chataigneau T: Polyphenolinduced endothelium-dependent relaxations role of NO and EDHF. Adv Pharmacol, 60:133–175. (2010)

25. Stoclet JC, Chataigneau T, Ndiaye M, Oak MH, El Bedoui J, Chataigneau M, et al: Vascular protection by dietary polyphenols. Eur J Pharmacol, 500:299–313 (2004)

26. Sugiyama H, Akazome Y, Shoji T, Yamaguchi A, Yasue M, Kanda T, et al: Oligomeric procyanidins in apple polyphenol are main active components for inhibition of pancreatic lipase and triglyceride absorption. J Agric Food Chem, 55:4604–4609. (2007)

27. Kar P, Laight D, Rooprai HK, Shaw KM, Cummings M: Effects of grape seed extract in Type 2 diabetic subjects at high cardiovascular risk: a double blind randomized placebo controlled trial examining metabolic markers, vascular tone, inflammation, oxidative stress and insulin sensitivity. Diabet Med, 26:526–531. (2009)

28. Shidfar F, Heydari I, Hajimiresmaiel SJ, Hosseini S, Shidfar S, Amiri F: The effects of cranberry juice on serum glucose, apoB, apoA-I, Lp(a), and Paraoxonase-1 activity in type 2 diabetic male patients. J Res Med Sci, 17:355–360. (2012)

29. Pérez-Matute P, Zulet MA, Martínez JA: Reactive species and diabetes: counteracting oxidative stress to improve health. Curr Opin Pharmacol, 9:771–779 (2009)

30. Guilherme A, Virbasius JV, Puri V, Czech MP: Adipocyte dysfunctions linking obesity to insulin resistance and type 2 diabetes. Nat Rev Mol Cell Biol, 9:367–377. (2008)

31. Tsuda T, Horio F, Uchida K, Aoki H, Osawa T: Dietary cyanidin 3-O-beta-Dglucoside-rich purple corn color prevents obesity and ameliorates hyperglycemia in mice. J Nutr, 133:2125–2130. (2003)

32. Li BY, Cheng M, Gao HQ, Ma YB, Xu L, Li XH, et al: Back-regulation of six oxidative stress proteins with grape seed proanthocyanidin extracts in rat diabetic nephropathy. J Cell Biochem, 104:668–679. (2008)

33. Cui XP, Li BY, Gao HQ, Wei N, Wang WL, Lu M: Effects of grape seed proanthocyanidin extracts on peripheral nerves in streptozocin-induced diabetic rats. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo), 54:321–328. (2008)

34. Bhutada P, Mundhada Y, Bansod K, Bhutada C, Tawari S, Dixit P, et al: Ameliorative effect of quercetin on memory dysfunction in streptozotocin-induced diabetic rats. Neurobiol Learn Mem, 94:293–302. (2010)

Ylös