СПОСОБ КОРРЕКЦИИ УРОВНЯ ГЛЮКОЗЫ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА Российский патент 2011 года по МПК A61K31/198 A61K31/70 A61P3/10 A23L1/29 

Термины.

Глюконеогенез - синтез глюкозы из неуглеводных продуктов, в первую очередь молочной и пировиноградной кислот, гликогенных аминокислот, глицерола (Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник.- М.: Медицина, 2004. - С.338).

Гликогенными называются аминокислоты, которые могут использоваться в процессе глюконеогенеза и давать глюкозу. Целый ряд авторов к гликогенным аминокислотам относят аланин, аспарагин, аспартат, глицин, глутамат, глутамин, пролин, серин, цистеин, аргинин, гистидин, валин, метионин, треонин (Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С.Северина. - М.: ГЭОТАР - Медиа, 2005, стр.491) (Приложение 1).

Гипоглюконеогенез - снижение скорости ферментативных реакций, участвующих в глюконеогенезе, а аглюконеогенез - возможность утраты организмом данного важнейшего метаболического процесса (Цикуниб А.Д. Сборник трудов IV съезда Российского общества биохимиков и молекулярных биологов. - Новосибирск, АРТА, 11-15 мая 2008. - С.447).

Назначение и область применения.

Настоящее изобретение относится к биохимии и медицине и применяется для повышения адаптационных возможностей организма и профилактики различных заболеваний, связанных с характером питания и образом жизни современного человека, путем коррекций обмена глюкозы, за счет повышения эффективности глюконеогенеза.

Основной функцией глюконеогенеза является поддержание нормального уровня глюкозы в крови в период длительного голодания и интенсивных физических нагрузок. В отсутствие притока углеводов с пищей за счет гликогена, депонированного в печени, лишь несколько часов может обеспечиваться поддержание адекватной концентрации глюкозы в крови. После этого поступление глюкозы в кровь становится зависимым от глюконеогенеза (Е.С.Северин. Биохимия: Учебник.- М.: ГЭОТАР - Медиа, 2005. - С.357).

У большинства современных людей в силу высококалорийного, гарантированного питания и низких энергетических трат уровень глюкозы в крови от одного приема пищи к другому практически не снижается и легко пополняется гликогеном (Смолянский Б.Л. Алиментарные заболевания. Л.: Медицина, 1979 г. - 262 с.), то есть начинает доминировать алиментарно-гликогенозный путь поддержания уровня глюкозы в крови. Это приводит к тому, что потребность в глюконеогенезе резко уменьшается, данная метаболическая цепь не функционирует годами, из важнейшей она превращается в невостребованную и может быть утеряна.

Сформулирована научная гипотеза о гипо- и аглюконеогенезе на основании анализа данных многолетних наблюдений за алиментарным статусом и физической активностью различных групп населения, особенностей традиционного питания адыгов и современных представлений о механизмах регуляции уровня глюкозы, а также данных эксперимента по изучению обмена глюкозы у лиц с различным алиментарным статусом и интенсивностью физической нагрузки в условиях трехдневного голодания (Цикуниб А.Д. Сборник трудов IV съезда Российского общества биохимиков и молекулярных биологов.- Новосибирск, АРТА, 11-15 мая 2008. - С.447).

Точно так же как у плода, ферментный набор печени которого адаптирован к достаточному и регулярному снабжению глюкозой, отсутствуют ферменты глюконеогенеза (А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман, 1981 г. С.597), так и у людей, уровень глюкозы в крови которых между приемами пищи практически не снижается, в ферментном наборе печени могут происходить адекватные изменения, направленные на уменьшение, а то и прекращение синтеза глюкозы из неуглеводных компонентов.

Уменьшение активности ферментов глюконеогенеза приводит к тому, что становятся невозможным длительные перерывы между приемами пищи, человек становится зависимым от более частого приема пищи, причем углеводистой, что может выступить причиной развития алиментарного ожирения, сахарного диабета.

Снижение скорости глюконеогенеза уменьшает утилизацию субстратов данного метаболического процесса: молочной кислоты (лактата) и гликогенных аминокислот, что может привести к метаболическому ацидозу. Уменьшение утилизации аминокислот, образующихся при гидролизе белков, в первую очередь лимфоидной ткани, приводит к снижению устойчивости организма к действию аллергенов...

В целом гипо- и аглюкогиогенез приводят к снижению адаптационных возможностей организма. В связи с этим в наши дни весьма актуальным и совершенно новым становятся способы целенаправленного повышения адаптационных возможностей организма путем коррекции направленности метаболических процессов в организме.

Аналоги и прототипы.

Известен способ снижения гипергликемии и стабилизации уровня глюкозы в сыворотке крови путем предотвращения избыточного биосинтеза печенью глюкозы из неуглеводных субстратов (патент РФ №2223771, МПК ⁷ А61К 33/24, А61Р 3/10). При введении нуждающемуся в этом субъекту пиколината хрома в сочетании с биотином происходит снижение гипергликемии и стабилизация уровня глюкозы сыворотки крови. Биотин представляет простетическую группу для ряда реакций карбоксилирования, в том числе пируваткарбоксилазы, вовлеченной в глюконеогенез.

Недостатком данного способа является то, что нормальный уровень глюкозы в крови в отличие от предлагаемого способа обеспечивается путем применения лекарственных препаратов, подавления глюконеогенеза и не возобновляет действие нарушенных метаболических процессов.

Известен также способ (Мартинчик А.Н., Маев И.В., Янушевич О.О. Общая нутрициология. - М.: МЕДпресс-информ, 2005, с.273) целенаправленного регулирования обмена глюкозы, обеспечивающего синтез гликогена в организме, основанный на феномене суперкомпенсации уровня гликогена. Голодание и потребление рациона с низким уровнем углеводов после физической нагрузки сопровождается задержкой восполнения запасов гликогена в мышцах, и нормальный его уровень восстанавливается в мышцах в течение нескольких дней. В то же время потребление после физической нагрузки рациона с высоким содержанием углеводов сопровождается быстрым синтезом гликогена, и его уровень в работавших мышцах становится выше нормального. Этот феномен получил название суперкомпенсации уровня гликогена. Феномен суперкомпенсации нашел практическое развитие и применение в схеме углеводной нагрузки, используемой в спорте для увеличения содержания гликогена в мышцах перед соревнованиями.

Данный способ имеет целый ряд недостатков: способ рассчитан на спортсменов, у которых имеются отличия в обмене глюкозы и гликогена; не затрагивает механизмы оптимизации обмена глюкозы, связанные с глюконеогенезом, в связи с чем запасы израсходованного на энергетические нужды организма гликогена пополняются не за счет собственных резервов организма как в предлагаемом способе, а путем потребления рациона с высокой квотой углеводов.

Существенные отличия.

Предложен способ поддержания нормального уровня глюкозы в крови путем эффективного использования собственных резервов организма, а именно: определенное сочетание энергетических затрат, т.е. интенсивных физических нагрузок и пищевого рациона - «белково-глюкогенной диеты». «Белково-глюкогенная диета» - это суточный пищевой рацион, содержащий 100-150 г углеводов и 20000-40000 мг гликогенных аминокислот.

Смысл способа заключается в том, что после интенсивных физических нагрузок предлагается белково-глюкогенная диета, стимулирующая выработку печенью ферментов глюконеогенеза.

Способ осуществляется следующим образом: 2-3 раза в неделю после интенсивной физической нагрузки доступным для каждого способом, но позволяющей потратить 2000-3000 ккал (бег, плавание, игра в футбол, волейбол и т.д. или работа в огороде, на даче) потребляются пищевые продукты, составляющие основу белково-глюкогенной диеты.

Пищевые продукты, составившие основу пищевого рациона, названного автором «белково-глюкогенной диетой», были выбраны из справочных таблиц химического состава (Химический состав пищевых продуктов. Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности/Скурихин М.: Пищев. пром-сть. - 1984 г.) при условии содержания гликогенных аминокислот более 65% от суммы всех аминокислот. В таблице 1 приведены продукты, доступные и наиболее часто представленные в рационе питания большинства населения.

Таблица 1 - Продукты, составляющие основу «белково-глюкогенной диеты» Продукты Количество белка в 100 г продукта Всего аминокислот, мг/100 г Всего глюкогенных аминокислот, мг/100 г % Соя 34.9 34250 24560 71.7 Пшено крупа 11.5 11258 7786 69.2 Гречневая ядрица 12.6 11765 8828 75.0 Фасоль 21.0 20599 14219 69.0 Творог нежирный 18.0 17950 11610 65.2 Сыр российский 23.0 23090 16010 69.4 брынза 17.9 17520 11200 69.9 Арахис 16.1 16000 12283 76.8 Мясо говьяжье 18.6 18429 12627 68.5 Птица-бройлеры 18.7 18230 12753 70.0 Мясо кроликов 21.1 20606 14273 69.3 Индейка 19.5 19454 13339 68.5 Кета 19.0 18660 13000 69.7 Сельдь 19.1 19300 13250 68.6 Скумбрия 18.0 18560 12800 69.0

Выбор и сочетание продуктов по желанию, но должно обеспечить потребление 20000-40000 мг глюкогенных аминокислот в сутки. Механизм действия данного способа на организм человека заключается в следующем: после интенсивной физической нагрузки, позволяющей активно потратить глюкозу, как важнейший источник энергии, в организме создаются условия повышенной потребности в глюкозе, а продукты, содержащие малое количество углеводов, но повышенное количество глюкогенных аминокислот, таких как аланин, аспартат, глицин, глутамат, пролин и др., поставляют субстраты для глюконеогенеза; субстратом для глюконенгенеза выступает также лактат, образующийся при интенсивной мышечной нагрузке. Увеличение субстратов глюконеогенеза на фоне увеличения потребности в глюкозе выступает стимулом для увеличения активности ферментов глюконеогенеза.

Продолжительность экспресс-тренировки активности ферментов глюконеогенеза не менее одного месяца. В течение всего периода рекомендуется полное исключение из рациона сахара и сладостей, уменьшение потребления хлебобулочных и макаронных изделий.

«Способ коррекции уровня глюкозы путем оптимизации глюконеогенеза» апробирован студентами Адыгейского филиала Кубанского государственного медицинского университета. В эксперименте приняло участие 12 девушек и 8 ребят со сходным режимом и качеством питания, а также приблизительно одинаковой физической нагрузкой. Ребята были поделены на две группы: экспериментальную и контрольную. Через 30 минут после бега на 500 м члены экспериментальной группы съедали 100 г индейки с 200 г гречневой каши, 100 г сельди, 100 г нежирного творога (общее содержание углеводов составило 130 г, из них сахарозы 1,5 г, а глюкогенных аминокислот, с учетом потерь при кулинарной обработке, составило 37700 мг), питье было представлено только питьевой столовой водой, а члены контрольной группы съедали котлету с картофельным пюре и двумя кусочками хлеба или хот-дог, выпивали стакан сладкого чая с пирожным (общее содержание углеводов составило 300-350 г, из них сахарозы 15-25 г).

Уровень глюкозы в крови определяли глюкозооксидазным методом с применением тест-наборов фирмы «ЛАХЕМА», количество неэтерифицированных жирных кислот (НЭЖК) - титримитрическим методом. Исследования проведены в биохимической лаборатории ГОУ ВПО Адыгейский филиал Кубанского государственного медицинского университета. Полученные результаты представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 - Уровень глюкозы и молочной кислоты в биологических жидкостях у экспериментальной группы Показатели Исходное содержание После физической нагрузки и приема пищи 10 минут 1 час 30 минут 3 часа 6 часов Глюкоза, мМоль/л 4,4 3,0 4,9 4,2 4,0 Молочная кислота крови, мМоль/л 0,98 2,61 1,61 1,05 0,96 Молочная кислота мочи, мМоль/л 4,2 15,2 8,0 Не определялась 3,3

Таблица 3 - Уровень глюкозы и молочной кислоты в биологических жидкостях у контрольной группы Показатели Исходное содержание После физической нагрузки и приема пищи 10 минут 1 час 30 минут 3 часа 6 часов Глюкоза, мМоль/л 4,3 3,1 5,8 5,2 4,8 Молочная кислота крови, мМоль/л 0,93 2,68 2,00 1,84 1,55 Молочная кислота мочи, мМоль/л 3,9 15,0 13,0 Не определялась 6,4

Как видно из данных, представленных в таблицах 2 и 3, у лиц с высокой квотой углеводов в пище уровень глюкозы в крови повышается до 5,8 мМоль/л и в течение трех часов после еды держится на уровне, близком к верхним границам нормы, а молочная кислота утилизируется медленно и преимущественно выводится через почки. У лиц с низкой квотой углеводов в пище, но высокой квотой глюкогенных аминокислот уровень глюкозы в крови после интенсивной физической нагрузки поддерживается в пределах нормы, что объясняется глюконеогенезом. Подтверждением этого является то, что у членов этой группы молочная кислота из крови утилизировалась быстро и мало выводилась через почки. Полученные данные свидетельствуют о том, что при интенсивном потреблении углеводов с пищей интенсивность глюконеогенеза снижена. Для повышения скорости данного метаболического процесса необходимо создание в организме условий для его функционирования при одновременном увеличении субстратов глюконеогенеза.

Область научного и практического значения (медико-социальный эффект).

Данный способ, основанный на новой научной гипотезе о гипо- и аглюконеогенезе, имеет важное значение для биологической науки и практики в области нутриметаболомики и биохимии питания, обосновании медико-биологических проблем взаимосвязи питания и гиподинамических состояний с интенсивностью и направленностью метаболических процессов в организме.

Реализация данного способа позволит сохранить эволюционно сложившиеся молекулярные механизмы поддержания гомеостаза и метаболических процессов, адаптирующих организм к внешним воздействиям, а также эффективно проводить профилактику ожирения, сахарного диабета, аллергий.

Способ рекомендуется для оздоровления широких масс населения, но в первую очередь лицам с избыточной массой тела, нарушенной толерантностью к глюкозе, аллергическими заболеваниями.

Источники информации

1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. - М.: Медицина, 2004. - 704 с.: ил.

2. Общая нутрипиология: Учебное пособие / А.Н.Мартинчик, И.В.Маев, О.О.Янушевич. - М.: МЕДпресс-информ, 2005.-392 с., ил.

3. Мартинчик А.Н., Маев И.В., Янушевич О.О. Общая нутрициология. - М.: МЕДпресс-информ, 2005, с.273.

4. Северин B.C. Биохимия: Учебник. - М.: ГЭОТАР - Медиа, 2005. - с.357

5.Смолянский Б.Л. Алиментарные заболевания. - Л.: Медицина, 1979. - 262 с.

6. Уайт А., Хендлер Ф., Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман. Основы биохимии: в 3-х томах. Т.2. Пер. с английского / Перевод В.П.Скулачева, Э.И.Будовского, Л.М.Гинодмана; Под редакцией Ю.А.Овчинникова. - М.: Мир, 1981. - С.587-599.

7. Химический состав пищевых продуктов. Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности /Скурихин М.: Пищев. пром-сть. - 1984 г.

6. Цикуниб А. Д. Гипо- и аглюконеогенез: Сборник трудов IV съезда Российского общества биохимиков и молекулярных биологов. - Новосибирск, АРТА, 11-15 мая 2008. - С.447.

Настоящее изобретение относится к медицине, а именно к терапии и эндокринологии, и может быть использовано для коррекции уровня глюкозы путем оптимизации глюконеогенеза в организме. Для этого 2-3 раза в неделю необходим суточный пищевой рацион с уменьшенной до 150-100 г квотой углеводов и повышенным до 20000-40000 мг содержанием глюкогенных аминокислот. При этом указанный рацион принимают после интенсивных физических нагрузок, позволяющих потратить 2000-3000 ккал в день. Такие нагрузки осуществляют в доступной конкретному человеку форме, такой как бег, плавание, игра в футбол, волейбол или работа в огороде, на даче. Способ обеспечивает получение белково-глюкогенной диеты, стимулирующей выработку печенью ферментов глюконеогенеза. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ коррекции уровня глюкозы путем оптимизации глюконеогенеза в организме, включающий элементы физической нагрузки и рациона питания, отличающийся тем, что 2-3 раза в неделю после интенсивных физических нагрузок, позволяющих потратить 2000-3000 ккал/ в день, в доступной конкретному человеку форме как бег, плавание, игра в футбол, волейбол или работа в огороде, на даче, необходим суточный пищевой рацион с уменьшенной до 150-100 г квотой углеводов и повышенным до 20000-40000 мг содержанием глюкогенных аминокислот, что обеспечивается белково-глюкогенной диетой, стимулирующей выработку печенью ферментов глюконеогенеза.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукты, составляющие белково-глюкогенную диету, такие как мясо индейки, селедка, нежирный творог, гречневая каша могут потребляться в различных количествах и сочетаниях в зависимости от вкусовых предпочтений человека.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что физическая нагрузка в сочетании с белково-глюкогенной диетой может применяться для оздоровления широких масс населения, но в первую очередь лиц с избыточной массой тела, нарушенной толерантностью к глюкозе, аллергическими заболеваниями в течение месяца и более.