Miért javítja a testmozgás a szívműködést cukorbetegségben?

A mostani eredmények újabb információkkal szolgáltak a 2-es típusú cukorbetegség súlyos következményének számító diabeteses cardiomyopathiához vezető folyamatok bonyolult sorával kapcsolatban is.

A Johns Hopkins University kutatói a Diabetes című lapban hozták nyilvánosságra vizsgálatuk eredményeit július 17-én. Állatkísérletes modellben azt tanulmányozták, miként történik az energiaátadás a szívizomsejtek között. Ennek során különös figyelmet fordítottak a glukóz és a zsírsavak szívizomsejtekre gyakorolt hatásaira, melyek különböző mechanizmussal biztosítanak energiát a sejtek számára.

„Mostani vizsgálatunk újabb adalékokkal szolgál annak megértéséhez, hogy stresszhelyzetben a zsírsavaknak milyen szerepük van a szívműködésben, ezáltal újabb terápiás lehetőségek alapját teremtheti meg a szívműködés javítására – mondja Miguel Aon, a Johns Hopkins University belgyógyász adjunktusa, a közlemény rangidős szerzője. – Elterjedt vélekedés, hogy a zsírsavak kedvezőtlenül hatnak a kardiális funkcióra, most viszont azt tapasztaltuk, hogy cukorbetegek esetében ennek éppen ellenkezője az igaz.”

A kutatók egészséges és cukorbeteg egerek intakt szívét vizsgálták és sikerült mitokondriumokat is izolálniuk a szívből. A speciális étrenden tartott diabeteses egereket régóta sikerrel használják a humán cukorbetegség kutatására, mivel az egerek betegsége sok tekintetben hasonlít az emberek cukorbetegségéhez. Az egerekre és az emberekre egyaránt igaz például, hogy a keringő vércukorszint megemelkedése az inzulinhatás csökkenésének a következménye, illetve további hasonlóság, hogy a cukorbetegek jelentős része túlsúlyos vagy elhízott.

A mostani kísérletben a kutatók nagy mennyiségű glukózzal „táplálták” az egészséges és diabeteses szívet, és isoproterenolt tartalmazó oldatba merítve bírták a szívet gyorsabb működésre. Az isoproterenol a természetes katekolaminhoz hasonlóan akkor hat, ha az adott élőlényt nagyfokú stresszhatás éri vagy erős fizikai erőkifejtést végez. Az egészséges szív képes megbirkózni a szokásosnál magasabb vércukorszinttel, így pumpafunkciója nem szenved zavart, ám cukorbetegségben az összehúzódás és elernyedés ilyen körülmények között oly mértékben károsodik, hogy a szív már nem képes ellátni normális pumpafunkcióját.

Ezt követően a kutatók úgy ismételték meg kísérleteiket, hogy a normálisnál kétszer nagyobb mennyiségű zsírsavat biztosítottak az egészséges és cukorbeteg szív számára. Ennek hatására az egészséges szív működése nem változott, a diabeteses szív működése azonban az egészséges szív működéséhez hasonló szintre javult, ami meglepte a vizsgálatot végzőket is.

Dr. Aon szerint úgy tűnik, hogy a zsírsavak javítják a sejtek közötti energiacserét, ugyanakkor segítséget nyújtanak a szívnek is ahhoz, hogy ellenálljon a reaktív oxigéngyökök (ROS, reactive oxygen species) negatív hatásainak is. E molekulák pozitív szerepet játszanak a sejteken belüli jelutakban, túlságosan nagy mennyiségű ROS jelenlétében azonban oxidatív stressz jön létre, mely károsítja, sőt akár el is pusztíthatja a sejteket. A zsírsavak azonban csökkentik azt a káros hatást, melyet a túlságosan nagy mennyiségű glukóz fejt ki a diabeteses szív működésére.

Túlságosan nagy mennyiségű energiabevitel hatására a zsír elraktározódik a szervezetben, mely túlsúlyossághoz vagy elhízáshoz vezet és fokozza a 2-es típusú diabetes mellitus kialakulásának esélyét. Tartósan fennálló súlygyarapodás mellett a zsír a sejtekben halmozódik fel és toxikus hatásánál fogva kiszorítja a sejt normális funkcióit. Az aerob testedzésről – mint amilyen például a gyors gyaloglás, kocogás, kerékpározás vagy úszás – régóta tudjuk, hogy képes csökkenteni a cukorbetegség szívizomzatra gyakorolt káros hatásait. Aerob fizikai aktivitás hatására a szív az elraktározott zsírsavakat használja fel a fokozott energiaigény kielégítésére, és mostani vizsgálat azt igazolta, hogy további zsírsavak biztosítása előnyös hatású lehet a diabeteses szív számára, amikor az gyorsabb működésre kényszerül – foglalja össze a tapasztalatokat dr. Aon.

A vizsgálat másik fontos eredménye annak pontosabb megértése, miért alakul ki 2-es típusú cukorbetegség kapcsán nagyobb eséllyel cardiomyopathia. „Amennyiben a szívizom nem jut elegendő energiához, egy idő után károsodnak a normális szívműködés fenntartásához szükséges mechanikus és elektromos funkciók, ami cardiomyopathia megjelenéséhez vezet – magyarázza dr. Aon. – Kísérletünkben ok-okozati összefüggést tudtunk kimutatni a mitokondriumok diszfunkciója, illetve a szív mechanikus és elektromos folyamatai között, ami segíthet megmagyarázni a 2-es típusú diabetes és a cardiomyopathia kapcsolatát.”

A károsodáshoz vezető eseménysor megszakítására a kutatók egy fontos antioxidánst, glutationt adtak a diabeteses szívizomsejtekhez, melynek hatására jelentősen javult azok mechanikus funkciója. A kutatók azt is megállapították, hogy a szívizomsejtek zsírsavexpozíciójának fokozódására megemelkedik a természetesen jelen lévő glutation mennyisége. Ebből arra következtetnek, hogy a glutation vagy más hasonló vegyületek új utakat nyithatnak a 2-es típusú cukorbetegség terápiájában.

„Most, hogy fény derült arra, hogy a fizikai aktivitás miként javítja a kardiális funkciókat 2-es típusú diabetesben, a következő lépés annak meghatározása lesz, hogy a legfrissebb ismereteket miként hasznosítsuk a szív diabetes kapcsán fellépő károsodásának kivédésére. Ennek különösen azokban az esetekben van hatalmas jelentősége, amikor a vércukorszint beállítása komoly gondot jelent” – zárja az ismertetést a kutatás vezetője.