Похудание и окислительный стресс

Стратегия борьбы с ожирением

 Это событие не только  развивается  в процессе ожирения, но и провоцирует развитие дальнейшего избытка жировой массы, а также  сопутствующих заболеваний – патологии сердечно-сосудистой системы, сахарного диабета.     

     По данным сотрудников  НИИ Кардиологии Whitaker Бостонского Университета Медицины, США,  снижение веса является самостоятельным, и  весьма эффективным способом регуляции ОС при ожирении – применение различных методов диетотерапии   способствует    снижению  уровня маркеров ОС,  повышению  антиоксидантной активности организма, уменьшению  метаболических и сердечно-сосудистых рисков, связанных с ожирением   [Obesity 2010].

The present study was designed to examine the effects of a short-term, rigorous diet and exercise intervention on blood pressure, hyperinsulinemia, and nitric oxide (NO) availability. Men (n=11) were placed on a low-fat, high-fiber diet combined with daily exercise for 45 to 60 minutes for 3 weeks. Pre- and post fasting blood was drawn for serum lipid, insulin, 8-isoprostaglandin F(2alpha) (8-iso-PGF(2alpha)), and glucose measurements. Anthropometric parameters, blood pressure (BP), and 24-hour urinary NO metabolite excretion (NO(X)), a marker of NO bioavailability, were measured. Systolic (P<0.01) and diastolic BP (P<0.01) and 8-iso-PGF(2alpha) decreased (P<0.05), whereas urinary NO(X) increased (P<0.05). There was a significant reduction in fasting insulin (P<0.01) and a significant correlation between the decrease in serum insulin and the increase in urinary NO(X) (r2=0.68, P<0.05). All fasting lipids decreased significantly, and the total cholesterol to high-density lipoprotein cholesterol ratio improved. Although body weight and body mass index (P<0.01) decreased, obesity was still present and there were no correlations between the change in body mass index and the change in insulin, BP, or urinary NO(X).

The present study was designed to examine the effects of lifestyle modification on key contributing factors to atherogenesis, including oxidative stress, inflammation, chemotaxis, and cell adhesion. Obese men (n = 31), 15 of whom had metabolic syndrome, were placed on a high-fiber, low-fat diet in a 3-wk residential program where food was provided ad libitum and daily aerobic exercise was performed. In each subject, pre- and postintervention fasting blood was drawn for circulating levels of serum lipids, glucose and insulin (for estimation of insulin sensitivity), oxidative stress-generating enzyme myeloperoxidase and marker 8-isoprostaglandin F2alpha, the inflammatory protein C-reactive protein, soluble ICAM-1 as an indicator of endothelial activation, sP-selectin as a marker of platelet activation, the chemokine macrophage inflammatory protein-1alpha, and total matrix metalloproteinase-9. Using subject sera and human aortic endothelial cell culture systems, we measured VCAM-1 cell surface abundance and monocyte chemotactic protein-1, nitric oxide, superoxide, and hydrogen peroxide production in vitro by fluorometric detection. Also determined in vitro was serum-induced, monocyte adhesion and monocyte chemotactic activity. After 3 wk, significant reductions (P < 0.05) in body mass index, all serum lipids and lipid ratios, fasting glucose, insulin, homeostasis model assessment for insulin resistance, myeloperoxidase, 8-isoprostaglandin F2alpha, C-reactive protein, soluble ICAM-1, soluble P-selectin, macrophage inflammatory protein-1alpha, and matrix metalloproteinase-9 were noted. In vitro, serum-stimulated cellular VCAM-1 expression, monocyte chemotactic protein-1 production, and fluorometric detection of superoxide and hydrogen peroxide production decreased, whereas a concomitant increase in NO production was noted (all P < 0.01). Additionally, both monocyte adhesion (P < 0.05) and MCA (P < 0.01) decreased. Nine of 15 were no longer positive for metabolic syndrome postintervention. Intensive lifestyle modification may ameliorate novel coronary artery disease risk factors in men with metabolic syndrome factors before reversal of obesity.

     В Отделе Медицины Школы Медицины Университета Вандербилт, Теннесси, США     было  изучено, какое же минимальное снижение калорийности пищи будет способствовать уменьшению уровня ОС у субъектов с ожирением. К рандомизированному клиническому исследованию были привлечены женщины с избытком массы тела и ожирением (ИМТ в среднем 32), находящиеся в периоде пременопаузы, а также женщины того же возраста без признаков заболевания.    В течение 28 дней часть из них получали привычный для них рацион (контрольная группа), остальные – диету, калорийность которой была снижена на 25%.    У всех оценивали     уровень одного из маркеров  ОС  (F2-изопростана). Перед началом исследования этот показатель  в   1.75 раз превышал  средний уровень для женщин такого же возраста с нормальной массой тела.  Но уже к 5-му дню    у дам, находящихся  на гипокалорийной диете,  его уровень практически не отличался от такового у здорового контроля.   Повышение  уровня F2-изопростана до исходного было отмечено  у 80% женщин только через 3 месяца после завершения исследования. Авторы делают вывод, что уменьшение калорийности рациона даже на 25% способствует снижению уровня маркеров ОС   [PLoS ONE. – 2012].  

    У мужчин выявлена такая же закономерность. В Отделе Физиологии и Питания Университета Наварры, Испания    была проведена оценка  зависимости между активностью окислительных процессов в митохондриях и эффективностью применения    гипокалорийной диеты у  мужчин с   ожирением  (ИМТ>30), часть из которых была инсулинорезистентна (т.е. у них были явления метаболического синдрома).   Контролем служили мужчины с нормальной массой тела    (ИМТ<25), также находящиеся на диете.  У всех участников   в течение 3 часов после тестового приема пищи определяли содержание инсулина в крови и показатель функциональной активности митохондрий (о роли этих компонентов  клетки в энергообразовании и развитии ОС см. предыдущие статьи).    У участников с ожирением  тест был повторен через 10 недель нахождения на диете. По сравнению с контролем, у всех лиц с ожирением  уровень   инсулина  после первого тестового приема пищи достоверно повысился до верхнего порога нормы,  а   функциональная активность митохондрий снизилась.     После второго теста на фоне снижения веса у участников с ожирением  подобные изменения выявлены только у людей с инсулинорезистентностью, в то время, как у мужчин, чувствительных к инсулину, такого не наблюдалось.     Авторы справедливо полагают, что  полученные данные подтверждают   гипотезу о взаимоотношении между метаболизмом углеводов и функцией  митохондрий после приема пищи у лиц с ожирением. А это  позволяет рассматривать  регуляцию функций  митохондрий как мишень  для терапии ожирения (European Journal of Clinical Nutrition, 2005].

  В качестве механизмов регуляции ОС на фоне диетотерапии   рассматриваются  также эффекты  снижения уровня повреждения белковых структур, снижение содержания  окисленных атерогенных липопротеинов низкой плотности, а также маркеров (признаков) хронического воспаления (напомним, что хроническое  воспаление – элемент многих алиментарно-зависимых заболеваний, в  том числе ожирения, болезней сердца и сосудов, иммунодефицитов, опухолей и т.д.).          На фоне снижения ОC при диетотерапии  также улучшаются метаболические функции, о чем  свидетельствует повышение уровня адипонектина (содержание  этого гормоноподобного соединения, вырабатываемого клетками жировой ткани-адипоцитами, на фоне ожирения снижается) и улучшение функции печени  [Adv. Exp. Med. Biol. 2013].

        В   обзоре сотрудников Отдела Экспериментальной Медицины и  Хирургии Университета Рима, Италия  обсуждаются эффекты влияния ограничения энергии на окислительный стресс на молекулярном уровне. На фоне гипокалорийных диет происходит активация  целого ряда белков-регуляторов  семейств  сиртуинов    (SIRT) и FoxO, которые на генном уровне  повышают  метаболическую эффективность, улучшают антиоксидантную активность снижают  уровень воспаления. Эти белки     модулируют транскрипцию генов,  вовлеченных в энергетический  гомеостаз,  выживание клеток и воспалительную реакцию (Int. J. Mol. Sci. 2013).    

   Во многих работах показано, что более эффективным для регуляции ОС при ожирении  является комбинация гипокалорийной  диеты с регулярными  умеренными аэробными (на свежем воздухе, а не в спортзале ) физическими упражнениями, чем просто диета. В исследовании, проведенных в Отделе  Спорта и Информатики Университета  Pablo de Olavide, Севилья, Испания   была проведена оценка параметров ОС у людей с нормальной массой тела и с ожирением (ИМТ  30-34.9), которые находились на гипокалорийной диете.          Часть участников  дополнительно занимались физическими упражнениями. У всех субъектов  с ожирением перед началом исследования  в крови был выявлен повышенный уровень маркеров ОС,  а  также молекулярные повреждения и   полимеризация инсулина.   К концу исследования у участников обеих групп достоверно снизились показатели массы тела, ИМТ, объема талии, содержания жира в организме, а также уровень маркеров ОС, но диета совместно с упражнениями более эффективно устраняла выявленные нарушения    [Obes. Facts  - 2012].    

   В Отделе Внутренней Медицины Мемориальный Госпиталь Гарри Трумэна, Колумбия,  США было  показано, что снижение веса, достигаемое с помощью гипокалорийной диеты и физических упражнений, улучшает антиоксидантный статус организма в результате как снижения уровня маркеров  окислительного стресса  (окисленные ЛПНП,  гидроперекиси липидов), так и повышает уровень показателей  эффективности антиоксидантной системы     [Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. – 2007].  

   В Сердечно-Сосудистой Лаборатории Pharm-Ecology, Авиньон, Франция  показано, что гипокалорийная диета и упражнения являются оптимальным способом улучшения показателей эндотелиальной дисфункции (нарушения внутренней оболочки кровеносных сосудов – эндотелия),  воспаления и ОС  также и детей и подростков с ожирением [Obes. Rev. – 2012.]. 

    Снижение признаков ОС наблюдается, в принципе, при любой методике    лечения ожирения, в том числе и     при проведении бариатрической терапии - методов хирургического вмешательства,   изменяющих анатомию или вместимость желудочно-кишечного тракта. Эти операции проводятся в случае морбидного (т.е. смертельно опасного)  ожирения.   Сотрудники Отдела Хирургии Школы Медицины Университета Эмори, Атланта, США показали в  ходе клинического исследования у больных в возрасте  в среднем 43  года с  морбидным ожирением (ИМТ в среднем 50,3) оценивали уровень молекулярного окисления и антиоксидантов  перед и после  операции.   После операции у всех участников исследования отмечена достоверное снижение массы тела, повышение общей антиоксидантной активности, а признаки  ОС у оперированных лиц находились на уровне здоровых людей того же возраста и пола   ( Nutr Hosp. 2013).    

    Таким образом,  гипокалорийная диета, особенно в сочетании с умеренными физическими упражнениями (при условии эффективности этих программ) уже сами по себе снижают выраженность ОС, что значительно снижает  риск   развития патологии сердца и сосудов, диабета и других алиментарнозависимых заболеваний. Но применение антиоксидантов существенно повышает действенность этих мероприятий. Какие же антиоксиданты показали себя с наилучшей стороны в клинике – об  этом следующие статьи.