Гликемический и инсулиновый индексы. Часть 1

Гликемический и инсулиновый индексы. Часть 1 Автор: Андрей Антонов В последнее время в Сети и различных журналах, пропагандирующих здоровый образ жизни все чаще, поднимается вопрос, что является более важным для человека, желающего избавится от лишнего веса при составлении диеты - гликемический индекс (ГИ) продукта или его инсулиновый индекс (ИИ). Многие утверждают, что ГИ понятие устаревшие и все современные диетологи в большей степени ориентируются именно на ИИ. Так ли это? Попробуем разобраться Гликемический индекс В течение длительного времени считалось, что любые углеводсодержащие продукты при равных порциях вызывают одинаковый гликемический отклик, то есть одинаковое повышение уровня глюкозы в крови. В середине 70-х годов ХХ века калифорнийская исследовательница Фелисия Крапо из Станфордского университета открыл, что, имея одинаковую концентрацию чистого углевода, разные продукты неодинаково влияют на гликемию. (Гликемия – это количество глюкозы, содержащейся в крови. Натощак гликемия человека составляет примерно 1 грамм глюкозы на литр крови). В 1981 году профессор университета Торонто в Канаде доктор Дэвид Дж. А. Дженкинс разработал способ расчёта и классификации гликемических индексов продуктов, основываясь на работах Крапо, опубликованных с 1976 года. Гликемический индекс продукта выражает, насколько данный продукт повысит уровень гликемии при поступлении в организм человека. Для определения ГИ проводилась серия экспериментов, во время которых добровольцы употребляли разные продукты питания, содержащие определенное количество углеводов (50 г), а на протяжении следующих двух-трёх часов, каждые 15 минут на протяжении первого часа и затем каждые полчаса, брались анализы крови на определение уровня глюкозы. По итогам анализов составлялся график уровня глюкозы в крови. Этот график сравнивался с графиком анализов после употребления 50 г порошка чистой глюкозы. Дженкинс не просто оценил значение гипергликемии, вызываемой поступлением в организм каждого отдельного углеводсодержащего продукта. Он принял в расчёт площадь треугольника, образуемого осями графика и кривой гипергликемии, появляющейся после расщепления продукта, поступившего в организм натощак. Для того чтобы составить шкалу гликемических индексов, Дженкинс произвольно присвоил глюкозе индекс 100 (точно так же, как значение 0° когда-то было произвольно присвоено термометру Цельсия). Есть также шкала продуктов, где в индекс 100 присвоен белому хлебу, но эта шкала менее популярна. Пищевые продукты подразделяются на продукты с низким ГИ — от 10 до 40, средним ГИ — от 40 до 70 и высоким ГИ при значении индекса свыше 70. Важно понимать, что гликемический индекс не является постоянной величиной. Его значение зависит от ряда параметров, в число которых входят: происхождение, сорт и разновидность продукта (для злаковых, фруктов), степень созревания (для фруктов), термическая и гидротермическая обработка, а также вид переработки продукта (дробление, измельчение до муки…). Ученые до сих пор не могут прийти к единому мнению в оценке ГИ продуктов. Одни, как например, профессор Жан-Мари Бур (Jean-Marie Bourre), член Французской Национальной Академии Медицины, считают, что ГИ выражает скорость всасывания глюкозы. В их понимании, вся доля углевода в продукте будет преобразована в глюкозу при переваривании, но чем ниже гликемический индекс продукта, тем медленнее будет проходить его всасывание, что вызовет более слабую, но продолжительную по времени гипергликемию. Таким образом, гликемический индекс нужен лишь для измерения длительности всасывания глюкозы, полученной из продукта питания. Их противники, наиболее известный из них, известный французский диетолог Мишель Монтиньяк (Michel Montignac) полагают, что низкий ГИ продукта означает не то, что его всасывание требует более долгого времени, а то, что при его переваривании организм получает и усваивает меньшее количество глюкозы. Но установление истины вэтом вопросе не входит в задачу данной статьи. Нам важно, что продукты с более высоким ГИ вызывают более высокий инсулиновый отклик, поскольку на секрецию инсулина значение оказывает не только его концентрация в крови, но и скорость ее нарастания. В результате этого инсулин осуществляет транспорт глюкозы в мышцы, если там есть дефицит гликогена, в печень и оставшуюся часть в жировые клетки – адипоциты, где из нее будут синтезированы триглицериды. Немного позже мы рассмотрим этот процесс более подробно. Кстати помимо ГР, есть еще и Гликемическая Нагрузка (ГН) - значение которой отображает количество углеводов на порцию или на единицу объема, и эта переменная не всегда прямо пропорциональна ГИ. Например, у арбуза ГИ равен 72, что считается высоким показателем, а ГН у арбуза низкая, всего 4 г углеводов на 100 г арбуза, так что исключать арбуз из своего меню руководствуясь только ГИ нецелесообразно. Инсулиновый индекс На секрецию инсулина влияние оказывает не только глюкоза, но также отдельные аминокислоты и жиры. ИИ показывает какое количество инсулина секретируется в кровь при употреблении определенных продуктов. Начиная с 1997 г стали проводиться исследования, определяющие уровень изменения в крови инсулина. Автором методики и введение термина ИИ является австралийский профессор диетологии Джанет Бранд-Миллер (Janette Brand-Miller) с коллегами. Наиболее известным исследованием этих ученых (Am. J. Clin. Nutr. 2009; 90:986-992). было сравнение количества секретируемого инсулина в ответ на пищевую нагрузку имеющую энергетическую ценность 240 ккал, а также сравнение эти показателей с ГИ данных продуктов. Испытуемым предлагалась еда, в состав которой входили 38 разнообразных продуктов (фрукты, продукты богатые углеводами и белками и др.) Первичные исследования проводили путем параллельного определения гликемического и инсулинового индекса. Образцы крови для анализа отбирали каждые 15 мин в течение 2 часов. В качестве исходного эталона для сравнения использован белый хлеб (его инсулиновый индекс был принят за 100%). Исследования показали, что после приема углеводной пищи показатели повышения содержания в крови уровня глюкозы и инсулина как правило строго, коррелировали (коэффициент парной корреляции был 0,75 и выше). Приводим сравнительные значения гликемических и инсулиновых (в скобках) индексов некоторых пищевых продуктов и изделий: каша овсяная – 60 (40), макаронные изделия из белой муки – 46(40), рис белый - 110 ( 79), рис коричневый - 104 ( 79 ), хлеб ржаной - 60 (56), хлеб белый - 100 ( 100), картофель – 141(121), яйца - 42 (31), говядина - 21( 51), рыба - 28 ( 59), яблоки - 50 ( 59), апельсины - 39( 60), бананы - 79 ( 81), виноград - 74(82), мороженое - 70(89), батончики «Марс» - 79( 112), йогурт - 62( 115), молоко - 30 ( 90), мюсли – 60 (40), хлопья кукурузные - 76 (75). Из приведенных выше данных видно, что, хотя между ИИ и ГИ индексами пищевых продуктов в большинстве случаев существует пропорциональная связь (выше гликемический индекс, выше и инсулиновый, и наоборот), такая зависимость не является обязательной для всех продуктов. Было обнаружено, что продукты, богатые белком и содержащие жиры, имеют ИИ непропорционально более высокий, нежели ГИ этих продуктов. В ходе описываемого эксперимента и родилось понятие «инсулиновый индекс», который можно определить, как отношение изменения уровня инсулина в крови после приема порции пищи имеющую энергетическую ценность 240 ккал, измеряемого каждые 15 мин на протяжении 2 часов, к аналогичным показателям после приема порции белого хлеба, той же энергетической ценности. По уровню ИИ пищевые продукты делятся на три группы. Первая - обладающие высоким ИИ. К ней относятся хлеб, молоко, йогурт, кондитерские изделия, картофель, готовые завтраки. Вторая - продукты со средним уровнем И.И. – говядина, рыба. Третья - продукты с низким уровнем ИИ. – яйца, крупа гречневая, крупа овсяная, мюсли. Надо сказать, что по ГИ проводилась масса исследований. Поэтому во многих таблицах данные несколько разнятся. И количество продуктов, с определенным ГИ несравненно больше. Что же касается ИИ, то данное исследование было единственным. Поэтому известна лишь одна таблица, включающая 38 продуктов с фиксированным ИИ. Насколько она корректна, остается лишь догадываться. Возможно этому способствовала сложность эксперимента австралийцев. Все-таки проще определить порцию продукта, содержащую 50 гр. углеводов, чем порцию продукта с энергетической стоимостью 240 ккал. Ну а теперь перейдем к физиологии и биохимии. До 98% общего количества жира в теле человека составляет нейтральный жир или триглицериды. Триглицериды, являются основным источником концентрированной энергии. Молекула триглицеридов состоит из молекулы глицерина (это остаток многоатомного спирта) и трех молекул свободных жирных кислот. Триглицериды называют «нейтральным жиром», т. к. входящие в них жирные кислоты нейтрализованы эфирной связью и кислотных свойств не проявляют. В жировой ткани для синтеза жиров используются в основном жирные кислоты. Они поступают из кровотока в адипоциты и превращаются в производные КоА, после чего из них по новой начинают строится жирные кислоты. Кроме жирных кислот, материалом для синтеза новых жирных кислот служит глюкоза, которая предварительно распадается до ацитил КоА после чего начинается синтез. Так же из глюкозы образуется глицерин, который связывает три молекулы ЖК. Жировая ткань в организме выполняет три основных функции: синтез жирных кислот из глюкозы (этот процесс называется липогенез) с последующим синтезом триглицеридов из жирных кислот и глицерина (этот процесс называется эстерификация); сохранение их в жировом депо и освобождение их из жирового депо. Последний процесс называется липолизом. При липолизе триглицериды распадаются на глицерин и жирные кислоты после чего выходят в кровоток. Непосредственно триглицериды клеточная мембрана не пропускает. В адипоцитах происходит одновременно как синтез триглециридов из ЖК и глюкозы, так и их распад – липолиз. Обычно липолиз и липогенез находятся в равновесии. Глюкоза служит источником энергии для всех тканей организма. Некоторые ткани не могут окислять жиры и используют только глюкозу. Центральная нервная система расходует около 140 г, а эритроциты крови - около 40 г. глюкозы в сутки. Эритроциты имеют самую высокую относительную скорость утилизации глюкозы в организме, примерно 10г глюкозы/кг ткани в день, тогда как в целом организм потребляет глюкозу со скоростью 2,5 г/кг в сутки. Также глюкоза необходима мозговому слою надпочечников, сетчатки глаза и некоторым другим органам, но их энергозатраты не так велики, и мы не будем их рассматривать. При нехватке глюкозы запускается процесс глюконеогенеза, то есть образование глюкозы из неуглеводных продуктов. Основными источниками его называют лактат, аминокислоты и глицерин. Но в этом только доля правды. Лактат нельзя отнести к неуглеводным продуктам, потому что он представляет собой продукт неполного окисления глюкозы. Из белков и жиров лактат не синтезируется. И образуется лактат только при интенсивной мышечной работе в ПМВ и ГМВ из мышечного гликогена. Да и на синтез глюкозы он пойдет только при явном его избытке в крови, потому что для митохондрий нервной системы, миокарда и ОМВ лактат гораздо более предпочтительное топливо, чем глюкоза. Чтобы из глюкозы получить пируват, который может войти в митохондрии и превратившись в ацетил-КоА вступить в цикл Кребса, требуется 10 сложнейших реакций с участием 10 ферментов, а для лактата – всего одна. Жирные кислоты не расщепляются до глюкозы, но расщепляется нейтрализующий их глицерин. Но дело в том, что глицерин участвует в процессе глюконеогенеза постоянно, а не только при недостатке глюкозы. Как я уже говорил в жировой ткани постоянно идет процесс липолиза и липогенеза. Так вот при липолизе триглицирид распадается на три СЖР и глицерин и все они выходят в кровоток. В жировой ткани глицерин не может использоваться повторно, ему надо расщепиться до глюкозы, после чего вновь по новой превратиться в глицерин, а в жировой ткани нет фермента глицеролкиназа, расщепляющего глицерин. Этот фермент присутствует в печени. Поэтому из кровотока глицерин может усваиваться только печенью. Что он постоянно и делает. Так что по сути своей глюконеогенез – это процесс образования глюкозы из аминокислот. Аминокислоты, которые при катаболизме превращаются в пируват или метаболиты цитратного цикла, могут рассматриваться как потенциальные предшественники глюкозы и гликогена и носят название гликогенных. К ним относятся 14 аминокислот. Четыре аминокислоты – тирозин, изолейцин, триптофан и фенилаланин, используется и для синтеза глюкозы, и для синтеза кетоновых тел, так как в процессе их катаболизма образуются два продукта - определённый метаболит цитратного цикла и ацетоацетат или ацетил-КоА. Их называют смешанными, или гликокетогенными. И только две аминокислоты - лейцин и лизин, в процессе катаболизма превращаются в ацетоацетат или ацетил-КоА и используются в синтезе кетоновых тел. Они называются кетогенными и в глюконеогенезе участия не принимают. Поэтому снижая количество углеводов ниже, чем надо нервной системе и эритроцитам, мы бросаем в печку на их энергообеспечение не жиры, а аминокислоты и в основном из мышц. Продолжение следует…