Oszacowano, iż ilość cukrzyków zwiększy się o 54% pomiędzy 2015 a 2030 r. w USA, a choroba dotknie więcej, niż 54.9 miliona Amerykanów. Roczna liczba zgonów z powodu cukrzycy wzrośnie o 38% do poziomu 385 800 osób, a całkowite koszty medyczne i społeczne związane z cukrzycą wzrosną o 53% do ponad 622 miliardów dolarów do roku 2030.
Badanie ważne dla oceny zdrowia:
- stężenie insuliny na czczo,
- stężenie glukozy na czczo,
- glikemia w ostatnich 3 miesiącach (HBA1C – glikowana hemoglobina) – uwaga stanowi badanie pomocnicze,
- peptyd C,
- test tolerancji glukozy (OGTT).
Wskaźniki dotyczące pokarmu:
- indeks glikemiczny,
- ładunek glikemiczny,
- indeks insulinowy.
Jaką rolę pełni glukoza w ustroju?
Glukoza:
- może zasilać glikogen wątrobowy (regulacja stężenia glukozy we krwi, kluczowa do przetrwania),
- może zostać spożytkowana w wątrobie => CO2,
- może zostać spożytkowana w mięśniach (jako glikogen mięśniowy; spichrzenie glukozy w postaci materiału zapasowego),
- może zostać spożytkowana w mięśniach (jako źródło energii w przemianach tlenowych; podobnie, jak kwasy tłuszczowe i aminokwasy) => CO2,
- może zostać spożytkowana w mięśniach (jako źródło energii w pracy beztlenowej) i wtedy powstają mleczany (mleczan trafia do wątroby, powstaje glukoza i cykl się zamyka); im wyższa intensywność wysiłku, tym więcej mleczanów powstaje,
- może zasilać (po kilku przemianach) syntezę cholesterolu,
- może zasilać (po kilku przemianach) odkładanie się tkanki tłuszczowej podskórnej (i innych jej rodzajów).
Gdzie jest składowana glukoza?
Organizm posiada magazyny glukozy w postaci:
- glikogenu mięśniowego (przeciętnie 200-300 g - u ciężkich, dobrze wytrenowanych sportowców dyscyplin wytrzymałościowych nawet 40-50% więcej),
- glikogenu wątrobowego (60-150 g),
- glikogenu mózgowego (zapasy glikogenu w mózgu (głównie w astrocytach) są śladowe. Mogą one pokryć zapotrzebowanie na glukozę jedynie przez 2–3 min, czyli jest to maksymalnie ~250 mg glikogenu),
Modelowo osoba ważąca 70 kg:
- posiada 245 g glikogenu mięśniowego,
- posiada 90 g glikogenu wątrobowego,
- posiada 10 g glukozy pozakomórkowej (we krwi).
Na podstawie: „Biochemia Harpera ilustrowana” wydanie VI
Czy stężenie glukozy we krwi jest ważne?
Organizm człowieka (i nie tylko, ale nie mamy czasu na rozważania dotyczące innych gatunków) jest krytycznie uzależniony od utrzymywania pewnych ściśle określonych parametrów, takich jak: ciśnienie krwi, gazometria krwi tętniczej (pH, pCO2, HCO3, PO2, saturacja tlenem, zawartość tlenu itd.), tętno (praca serca), stężenie glukozy, stężenie insuliny, dowóz innych, niż glukoza składników odżywczych do tkanek, utrzymanie przepływu krwi przez kluczowe narządy (w pierwszej kolejności można wymienić: serce, wątrobę, nerki, mózg, w drugiej np. mięśnie). Niestety człowiek jest podatny na wszelkie odchylenia stężeń glukozy we krwi. Ten cukier prosty jest jednym z najważniejszych substratów energetycznych w organizmie.
Jaką rolę pełni glikogen wątrobowy?
Glikogen wątrobowy (~100 g dla osoby ważącej 70 kg, może być go od 60 do 150 g) zasila pracę mózgu oraz krwinek czerwonych. Jego zasoby wystarczą na jakieś 12-24 h pracy (w grę wchodzi tutaj wiele dodatkowych uwarunkowań). Przy niedostatecznym spożyciu pokarmu glikogen wątrobowy stanowi podstawowe źródło zapasów glukozy dla systemu nerwowego oraz krwinek czerwonych, które nie potrafią korzystać z innych źródeł energii. W normalnych warunkach, wg różnych źródeł, mózg człowieka potrzebuje 120-140 g glukozy na dobę, a czerwone krwinki ok. 40 g/dobę. Przeciętnie oznacza to konieczność dowozu 83.33 mg/minutę, jeśli chodzi o podtrzymanie pracy mózgu (celowo spłycam temat i nie wchodzę tu w szczegóły dotyczące zasilana ustroju w czasie stosowania diet ketogenicznych!)
Jaką rolę pełni glikogen mięśniowy?
Glikogen mięśniowy jest niczym innym, jak lokalnymi zapasami glukozy w mięśniach szkieletowych. Glikogen przechowywany w mięśniach to ok. 200-300 g dla osoby niewytrenowanej, 400-500 g dla sportowca, czyli 1600-2000 kcal. W skrajnych przypadkach u najlepiej wytrenowanych osób może być to nawet 600 g. Ilość glikogenu zależy od wieku, masy mięśniowej (suchej), wytrenowania, profilu hormonalnego, diety (w tym stosowania zabiegów „ładowań węglowodanami”), używania SAA i innych leków, stosowania treningów zmniejszających ilość glikogenu.
Czy glikogen mięśniowy może podtrzymywać stężenie glukozy we krwi?
Nie. W normalnych warunkach mózg oraz krwinki czerwone, jako źródło energii, używają glukozy zmagazynowanej w wątrobie. Glikogen wątrobowy utrzymuje właściwy poziom glukozy we krwi, zaś glikogen mięśniowy stanowi lokalne źródło energii dla mięśni do pracy tlenowej i beztlenowej. Dlaczego? Ze względów fizjologicznych zmagazynowana w mięśniach glukoza nie może opuścić tkanki mięśniowej, ze względu na brak glukozo-6-fosfatazy. Jednak pirogronian wytwarzany w mięśniach w procesie glikolizy może ulegać transaminacji do alaniny, która jest eksportowana z mięśni i zużywana do glukoneogenezy. Zasoby glikogenu są odnawiane po zakończeniu wysiłku dość szybko, nawet w ciągu kilku godzin odnawia się ilość pozwalająca na wykonanie kolejnej sesji (zwłaszcza przy odpowiedniej podaży węglowodanów w diecie). Wbrew obiegowym opiniom zasoby glikogenu są odnawiane nawet w trakcie przerw między treningami, nawet gdy nie zapewni się dowozu pokarmu.
Stężenie insuliny na czczo
Norma dla insuliny:
- 6-26 μU/mL (6-26 mIU/L oraz 43-186 pmol/L) (wg „Testy laboratoryjne i badania diagnostyczne w medycynie”),
- 1.4-14.0 μIU/mL (9.7-97.2 pmol/L) (wg norm ESAP 2015).
Podwyższone stężenie insuliny może świadczyć o poważnej chorobie (guz insulinowy, Zespół Cushinga, akromegalia, otyłość, nietolerancja galaktozy lub fruktozy). We wstępnej fazie cukrzycy typu 2 organizm reaguje na test tolerancji glukozy wzrostem wytwarzania insuliny. Fachowo określa się to, jako nadmierną odpowiedź insulinową.
W niektórych badaniach, np. Ehsan Parvaresh Rizi i wsp., stwierdzono, iż osoby otyłe (~100 cm w pasie) w odpowiedzi na te same posiłki (wysokowęglowodanowe, wysokobiałkowe lub wysokotłuszczowe) wykazywały o wiele wyższą odpowiedź insulinową, w porównaniu do osób o normalnym składzie ciała (~80 cm w pasie). To nie wszystko. Otyli ludzie mieli ~388% wyższe stężenie insuliny na czczo i 423% wyższy wskaźnik HOMA-IR (im mniej, tym lepiej).
Grafika, która to obrazuje:
Z kolei obniżone stężenie insuliny może oznaczać cukrzycę typu 1 (lub dłużej trwającą, nieleczoną cukrzycę typu II, gdzie funkcjonowanie komórek wysp Langerhansa w trzustce jest upośledzone). Możliwe jest też występowanie niskiego stężenia insuliny w niedoczynności przysadki.
Insulinooporność polega na zwiększonym wytwarzaniu insuliny i jej podwyższonym stężeniu, przy zmniejszonym jej działaniu na tkanki docelowe (np. mięśnie, tkankę tłuszczową). Większość ludzi uważa, że ma insulinooporność i niesłusznie. Do jej oceny służą skomplikowane metody diagnostyczne bezpośrednie (np. klamra metaboliczna, test supresji endogennej insuliny, test tolerancji insuliny), jak i pośrednie np. HOMA-IR, współczynnik insulinemia/glikemia itd.
W badaniach naukowych stężenie insuliny na czczo powiązano ze zwiększoną śmiertelnością. Na przykład w 2003 r. wykazano, iż osoby mające wysokie stężenie insuliny na czczo są narażone na większe ryzyko śmierci z powodu chorób sercowo-naczyniowych. Inne obserwacje wiążą wysokie stężenie insuliny na czczo z nowotworami (dotyczy to zarówno osób otyłych, jak i o normalnym składzie ciała). Rozwiązaniem problemu stężenia insuliny może być dieta, w której unika się produktów wysokoprzetworzonych, zawierających duże ilości cukrów prostych lub dwucukrów (sacharoza, klasyczny cukier i jego tańsze zamienniki, takie jak syrop glukozowo-fruktozowy) oraz szkodliwe dla człowieka tłuszcze (szczególnie trans). Osoby mające problemy z kontrolą glikemii mogą skorzystać z proteiny serwatkowej (WPC) oraz przesunąć czas jedzenia węglowodanów na godziny przedpołudniowe.
Podsumowanie: z pewnością warto mierzyć stężenie insuliny na czczo przynajmniej 1 x w roku (osoby mające problemy z glikemią wg wskazań lekarza).
Stężenie glukozy na czczo
Norma dla glukozy mierzonej na czczo wynosi od 3.3 do 5.5 mmol/L czyli od 70 do 99 mg/dL. Wg norm ESAP 2015 prawidłowe stężenie glukozy wynosi od 60 do 100 mg/dL (3.3-5.6 mmol/L). Hipoglikemia to obniżenie się stężenia glukozy poniżej 55 mg/dL. Może być to stan zagrażający życiu. W ten sposób pewien kulturysta został kaleką: wziął insulinę, zasnął i gdy go znaleziono, było już za późno na ratunek. Z kolei podwyższone stężenia glukozy mierzone na czczo są wiązane z cukrzycą, upośledzoną tolerancją glukozy i zaburzeniami pracy trzustki (utrata funkcji komórek beta; komórki beta wysepek Langerhansa wytwarzają insulinę).
W badaniach Ehsan Parvaresh Rizi i wsp. stwierdzono, iż osoby otyłe (~100 cm w pasie) miały ~8% wyższe stężenie glukozy we krwi mierzone na czczo, z kolei stężenie PYY było wyższe o 26.5%. Ponadto (o czym wspominałem wcześniej) otyli ludzie mieli ~388% wyższe stężenie insuliny na czczo i 423% wyższy wskaźnik HOMA-IR (w przypadku tych parametrów im mniej, tym lepiej). Dodatkowo osoby insulinooporne (otyłe), które zjadły posiłek bogaty w węglowodany, miały najsilniejszą odpowiedź ze strony TNF-α (TNF-α to znany czynnik prozapalny wiązany np. z reumatoidalnym zapaleniem stawów, insulinoopornością czy cukrzycą) = największy stan zapalny. Osoby o normalnej wadze ciała i wrażliwości na insulinę odnotowywały stały spadek stężenia TNF-α w ciągu kilku godzin po posiłku.
Podsumowanie: z pewnością warto mierzyć stężenie stężenie glukozy na czczo przynajmniej 1 x w roku (osoby mające problemy z glikemią wg wskazań lekarza).
Test tolerancji glukozy (OGTT)
OGTT polega na podaniu standardowej dawki glukozy (50, 75 lub 100 g) i obserwacji spadku stężenia cukru we krwi. Osoby mające upośledzoną tolerancję glukozy zareagują na ten test hiperglikemią (nawet stężeniem 350-370 mg/dL!).
Ogólnie wg ESAP przy dawce 75 g glukozy podanej doustnie:
- stężenie glukozy we krwi powinno wynosić mniej, niż 200 mg/dL (po 1 h),
- stężenie glukozy we krwi powinno wynosić mniej, niż 140 mg/dL (po 2 h),
- stężenie pomiędzy 140-200 mg/dL po 2 h uznawane jest za nietolerancję glukozy, często stan przedcukrzycowy,
- stężenie większe, niż 200 mg/dL oznacza cukrzycę.
Wg „Testy laboratoryjnych i badań diagnostycznych w medycynie” stężenie glukozy we krwi po 3-4 h od podania glukozy powinno wynosić 70-115 mg/dL (niestety nie podano, o jakiej dawce glukozy jest mowa, jednak wszystko sugeruje, iż 75 g glukozy).
Peptyd C
Normy:
- na czczo: 0.78 - 1.89 ng/mL lub 0.26 - 0.62 nmol/L,
- 1 h po podaniu glukozy 5-12 ng/mL.
Peptyd C jest skorelowany z ilością insuliny. Jego podwyższone wartości obserwuje się przy guzie insulinowym, niewydolności nerek lub przy cukrzycy typu II.
Wartość podwyższona świadczy o cukrzycy typu II, guzie insulinowym, występuje po przeszczepie trzustki oraz przy niewydolności nerek. Wartość obniżona świadczy o cukrzycy typu I, sztucznej hipoglikemii, występuje po pankreatomii.
U osób z insulinoopornością, gdy węglowodany jedzono po południu, stężenie peptydu-C było o wiele wyższe - różnica 7% (w porównaniu do sytuacji, gdy po południu jedzono tłuszcze). U osób zdrowych, gdy węglowodany jedzono po południu, stężenie peptydu-C było wyższe, ale tylko o 2.6%.
Indeks insulinowy
Na koniec słowo komentarza. Znawcy fitness z Instagrama/Youtube często „odkrywają” największe tajemnice dietetyki, sportu i fizjologii. Kiedyś popularne było „demaskowanie” aerobów, treningu split, indeksu glikemicznego (IG), ładunku glikemicznego. Teraz najnowszym krzykiem mody jest głoszenie, iż najważniejszy jest indeks insulinowy (jeden z autorów napisał, w wolnym tłumaczeniu: „Zapomnij o liczeniu kalorii głuptasie, kluczowy jest indeks insulinowy”).
Niestety, głosi się też, iż określone pokarmy wywołujące silną odpowiedź insulinową powinny być wykluczone z diety. Nic podobnego. Do najsilniejszych stymulatorów wyrzutu insuliny zalicza się białko, np. serwatkowe (WPC, WPH, WPI), i raczej nikt nie twierdzi, iż nie powinno być ono elementem diety. Ponadto insulina jest podstawowym hormonem anabolicznym, który jest niezbędny do wzrostu mięśni. A od hipertrofii zależy regulacja glikemii, metabolizm, odtłuszczenie ciała. O indeksie insulinowym możesz zapomnieć, jeśli nie masz cukrzycy typu II, insulinooporności, wstępnej fazy cukrzycy, jeśli nie reagujesz hiperglikemią na posiłki, jeśli nie masz huśtawki glikemicznej. Czyli od razu można stwierdzić, iż dla większości sportowców indeks insulinowy nie ma dużego znaczenia!
Indeks insulinowy określa się, jako F II lub G II. Polega on na odniesieniu odpowiedzi insulinowej (AUC) zjadanego pokarmu względem wzorcowego. Porcja pokarmu dostarcza 1000 lub 2000 kJ.
Grafika: indeks insulinowy i glikemiczny pokarmu. Źródło: Thomas MS Wolever "Yogurt Is a Low–Glycemic Index Food"
Grafika: odpowiedź insulinowa na jogurt, białka zwierzęce (np. wołowinę), rośliny strączkowe (ang. legumes) i inne produkty, nie nabiałowe. Źródło: Thomas MS Wolever "Yogurt Is a Low–Glycemic Index Food"
Pokarmy mające największy indeks insulinowy to:
- batonik mars (122 ± 15),
- ziemniaki (121 ± 11),
- fasolka po bretońsku (120),
- jogurt (115 ± 13),
- banany + melony (116),
- dżem malinowy + croissant (113),
- naleśniki (112),
- bagietki, biały chleb, tradycyjny chleb irański (zapewne ok. 100; chleb biały używa się często, jako punkt odniesienia i ma wartość 100),
- melon miodowy (95),
- ciastka (92 ± 15),
- lody (89 ± 13),
- stek wołowy + gotowane ziemniaki (88),
- dżemy (85),
- 90 g pizzy (1000 kJ) + 583 g coca-coli (1000 kJ) [85],
- grejpfruty (82 ± 6),
- banany (81 ± 5),
- ryż biały (79 ± 12),
- frytki (74 ± 12),
- płatki śniadaniowe np. kukurydziane (75 ± 8),
- tuńczyk + ryż biały + kukurydza (68),
- Honey Smacks® od Kellogg's (słodzone płatki pszenne; 89 g węglowodanów, w tym 56 g cukru w 100 g) [67],
- ryż brązowy (62 ± 11),
- soki (60-80),
- pomarańcze (60 ± 3),
- jabłka (59 ± 4),
- 279 g bananów + 352 g pełnotłustego mleka (58),
- 49 g ciastek + 123 g lodów (54).
Średnie wartości indeksu insulinowego posiadają:
- kukurydza (53),
- 159 g jajek + 101 g chleba (53),
- 75 g grillowanego kurczaka + 40 g awokado + 97.1 g chleba ( 51),
- wołowina (51 ± 16),
- 245 g płatków + 247 g jabłka (47),
- muesli (46),
- 201 g makaronu + 253 g soczewicy (45),
- chleb + masło orzechowe + mleko pełnotłuste (44),
- marchew (42),
- owsianka (40),
- makaron biały i brązowy (40),
- 44 g orzechów +28.3 g rodzynek + 250 g soku z marchwi (35),
- mleko (33),
- jajka (31 ± 6).
Niskie wartości indeksu insulinowego mają:
- kurczak (20),
- tuńczyk (16),
- orzechy (7),
- awokado (6),
- białe wino (3),
- oliwa z oliwek (3).
M.in. na podstawie: Jiansong Bao Vanessa de Jong Fiona Atkinson Peter Petocz Jennie C Brand-Miller “Food insulin index: physiologic basis for predicting insulin demand evoked by composite meals”oraz Holt SH1, Miller JC, Petocz P. “An insulin index of foods: the insulin demand generated by 1000-kJ portions of common foods.”
Z kolei w badaniach „Nurses’ Health Study” największy wpływ na insulinę wywoływały: puree ziemniaczane, odtłuszczone mleko, płatki śniadaniowe, ciemny chleb.
Czy mamy rewolucję?
Czy należy wykluczyć z diety jogurty, makarony, mleko, fasolkę, ryż? Nie tak szybko. Jeśli ktoś mówi, iż należy wykluczyć z diety jogurt, bo wywołuje on dużą odpowiedź insulinową, to proponuję zobaczyć, ile energii w postaci węglowodanów i tłuszczów dostarcza zwykły, niesłodzony jogurt (np. 3.1 g tłuszczów, 4 g węgli w 100 g). I patrząc zdroworozsądkowo oraz praktycznie, taka zwyżka insuliny nie będzie miała żadnego znaczenia, a wręcz może być błogosławieństwem dla sportowców (szybszy transport składników odżywczych do mięśni).
Podsumowując
Jeśli masz problem z redukcją tkanki tłuszczowej, to obok estradiolu, glikemii na czczo (2 osobne pomiary), glikemii w ostatnich 3 miesiącach (HBA1C) i testosteronu całkowitego, obowiązkowo sprawdziłbym co najmniej TSH (o ile nie pełny profil hormonalny). Warto zbadać stężenie peptydu C, stężenie insuliny na czczo oraz przeprowadzić OGTT. Wydaje się, iż nowinki w rodzaju indeksu insulinowego wprowadzają więcej zamieszania, niż jest to warte. Jak widać w przytoczonych danych, nawet pokarmy mające silny wpływ na insulinę mogą być niegroźne, gdy połączy się je z innymi składnikami pożywienia.
Referencje:
William R. Rowley, MD, Clement Bezold, PhD,1 Yasemin Arikan, BA,1 Erin Byrne, MPH,2 and Shannon Krohe, MPH3 “Diabetes 2030: Insights from Yesterday, Today, and Future Trends”
P. Nilsson, G. Berglund ”Hyperinsulinaemia as long term predictor of death and ischaemic heart disease in nondiabetic men: The Malmö Preventive Project” https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1046/j.1365-2796.2003.01064.x
Kathleen Deska PAGANA, Timothy J. PAGANA „Testy laboratoryjne i badania diagnostyczne w medycynie”
Dariusz Szukała „Znaczenie węglowodanów w żywieniu sportowców”
Ming Leong Lim, Jason O’Neal Roach „Metabolizm i żywienie; Crash course” rozdział 7 Homeostaza glukozy. Z fragmentem książki można zapoznać się tutaj: http://edraurban.pl/layout_test/book_file/225/131_139_R07_Metabolizm-CC.pdf
http://profimedsport.pl/znaczenie_weglowodanow_zywieniu_sportowcow.html
https://surgerynutrition.wum.edu.pl/sites/surgerynutrition.wum.edu.pl/files/podstwykalorymetrii.pdf
Roman Kuczerowski „Hipoglikemia polekowa u chorych na cukrzycę typu 2”https://journals.viamedica.pl/clinical_diabetology/article/download/8438/7199
Robert K. Murray, Daryl K. Granner, Victor W. Rodwell red. wyd. pol. Franciszek Kokot „Biochemia Harpera ilustrowana” wydanie VI
Ehsan Parvaresh Rizi “A high carbohydrate, but not fat or protein meal attenuates postprandial ghrelin, PYY and GLP-1 responses in Chinese men” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5792004/#pone.0191609.s001
Parvin Mirmiran,1 Saeed Esfandiari,1 Zahra Bahadoran, Maryam Tohidi,2 and Fereidoun Azizi3 “Dietary insulin load and insulin index are associated with the risk of insulin resistance: a prospective approach in tehran lipid and glucose study” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4955203/
Katharina Nimptsch, Jennie C Brand-Miller, Mary Franz, Laura Sampson, Walter C Willett, and Edward Giovannucci “Dietary insulin index and insulin load in relation to biomarkers of glycemic control, plasma lipids, and inflammation markers” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3127522/
https://www.nutrientdataconf.org/PastConf/NDBC35/4-2_Sampson.pdf
Jiansong Bao Vanessa de Jong Fiona Atkinson Peter Petocz Jennie C Brand-Miller “Food insulin index: physiologic basis for predicting insulin demand evoked by composite meals”https://academic.oup.com/ajcn/article/90/4/986/4597071
Holt SH1, Miller JC, Petocz P. “An insulin index of foods: the insulin demand generated by 1000-kJ portions of common foods.” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9356547
