По результатам многих исследований сообщается, что дефицит белка в рационе уже через 1 нед приводит к снижению глюкозоиндуцированной секреции инсулина. Также наблюдается уменьшение количества β-клеток и размера самих панкреатических островков. При этом известно, что низкобелковая диета не обладает достаточной инсулинотропной активностью, тогда как одновременное пероральное или внутривенное поступление некоторых аминокислот вместе с глюкозой стимулирует секрецию инсулина.
Последовательная секреция инсулина при окислении глюкозы и синтезе аденозинтрифосфата является основным путем стимуляции его высвобождения. Дополнительное воздействие оказывают глюкагоноподобный пептид и регуляция со стороны блуждающего нерва. Положительно заряженные аминокислоты, такие как аргинин и лизин, способны индуцировать деполяризацию мембран при транспортировке в клетку и таким образом повышают секрецию инсулина. Аминокислоты аланин, лейцин, пролин и глутамин служат топливом в цикле трикарбоновых кислот, поэтому тоже стимулируют высвобождение инсулина. Лейцин среди указанных обладает наиболее выраженным инсулиностимулирующим эффектом благодаря активации глутаматдегидрогеназы и протеинкиназы мишени рапамицина млекопитающих (mTOR).
Ученые из Университета Мэйдзи (Meiji University), Япония, в опытах на животных попытались выяснить, дефицит каких именно аминокислот обусловливает нарушение инсулинотропности низкобелковой диеты, и как это связано с регулирующим воздействием блуждающего нерва. Полученные результаты опубликованы в журнале «Nutrition & Metabolism» в сентябре 2017 г. Основное финансирование исследования получено в рамках программы по Развитию фундаментальных и прикладных исследований в области инноваций в биологической промышленности (Promotion of Basic and Applied Researches for Innovations in Bio-oriented Industry), а также с привлечением грантовой поддержки от Японского общества развития науки (Japan Society for the Promotion of Science).
Анализ плазмы крови в абсорбирующем состоянии свидетельствовал о том, что низкобелковая диета подопытных животных способствует снижению уровня незаменимых аминокислот, и соответствующие молекулярные сигналы незамедлительно распознаются чувствительными структурами пищеварительного тракта, что выливается в снижение уровня аминокислот. В эксперименте избирательное исключение из рациона валина, лейцина и изолейцина значительно снижает секрецию инсулина уже спустя 2 ч с момента употребления. Этот результат позволил предположить, что снижение инсулинотропной активности пищи обусловлено отсутствием аминокислот с разветвленными боковыми цепями, из которых лейцин и валин имеют наибольшее значение.
Учитывая, что секреция инсулина регулируется афферентной и эфферентной активностью блуждающего нерва, авторы предположили наличие синергического механизма взаимодействия нервной регуляции и инсулинотропного эффекта аминокислот с разветвленными боковыми цепями. Так, прибавление избирательно лейцина в пище способствовало активации системы блуждающего нерва и повышению аппетита подопытных животных. Также возможно, что аминокислоты активируют выделение глюкагоноподобного пептида из кишечника и таким образом повышают секрецию инсулина.
В результате ваготомии большинство подопытных животных утратили аппетит, и оценить влияние аминокислотного состава на секрецию инсулина стало невозможным сразу по нескольким причинам. Исследователи были вынуждены создать контрольную группу животных и, уменьшив количество потребляемой ими пищи до уровня ваготомизированных особей, таким образом отследить искомый эффект. В результате выявлено, что уменьшение объема потребляемой пищи не снижает инсулинотропной активности.
Таким образом, можно заключить, что решающая роль в повышении секреции инсулина среди всех аминокислот принадлежит лейцину и валину, а снижение инсулинотропной активности низкобелковой диеты объясняется снижением содержания аминокислот с разветвленными боковыми цепями. Напротив, обогащение пищи этими аминокислотами обусловливает выраженный синергический эффект с вегетативной регуляцией синтеза инсулина, помимо непосредственного влияния на β-клетки поджелудочной железы.
- Horiuchi M., Takeda T., Takanashi H. et al. (2017) Branched-chain amino acid supplementation restores reduced insulinotropic activity of a low-protein diet through the vagus nerve in rats. Nutr. Metab., 14: 59.
Александр Гузий
