Я Бенджамин Бикман, ученый-биомедик и профессор клеточной биологии. Эта лекция будет посвящена высокому кровяному давлению и его метаболическим последствиям, в частности, резистентности к инсулину и влиянию лекарств на жировые клетки. Мы дадим определение гипертонии, обсудим распространенные лекарства, механизмы их действия и метаболические последствия. Мы также изучим взаимосвязь между инсулином, кровяным давлением и изменениями в питании. Гипертония, или высокое кровяное давление, возникает, когда сила давления крови на стенки кровеносных сосудов слишком высока.
Это давление известно как гидростатическое давление. Нормальное артериальное давление составляет около 120/80, в то время как гипертония клинически определяется как 140/90 или выше. Гипертония значительно повышает риск инфаркта, инсульта, почечной недостаточности и даже некоторых форм слабоумия. Поскольку высокое кровяное давление представляет собой столь серьезную проблему для здоровья, для его лечения назначается множество лекарств. Однако эти антигипертензивные препараты различаются по своим метаболическим эффектам, особенно в отношении резистентности к инсулину и функции жировых клеток.
Я как ученый делюсь биомедицинскими открытиями, а не даю клинические советы, диагнозы или рецепты. Давайте обсудим распространенные антигипертензивные препараты, начав с диуретиков, самого старого и до сих пор наиболее широко используемого класса. Их основная функция – уменьшение объема крови за счет снижения количества воды в крови. Меньшее количество воды означает меньший объем крови, что приводит к снижению артериального давления.
Три наиболее распространенных типа диуретиков – это тиазиды: Гидрохлоротиазид, торговые названия которого Микрозид или Гидродиурил; Хлорталидон, торговые названия которого Талитон и Гигротон; и Индапамид, торговое название Лозол. Эти препараты действуют на почки, увеличивая выведение натрия. Вода следует за натрием, таким образом, уменьшая объем крови и, следовательно, снижая кровяное давление. Тиазидные диуретики, такие как гидрохлоротиазид, специально ингибируют реабсорбцию натрия в дистальных конволютных канальцах почек. Это препятствует реабсорбции натрия в кровь, в результате чего больше воды остается в ней и выводится из организма, уменьшая объем крови.
Основное внимание в этой статье уделено метаболическим последствиям применения распространенных антигипертензивных препаратов, в частности тиазидов. Мы рассмотрим их влияние на инсулинорезистентность и жировые клетки. Известно, что тиазиды повышают инсулинорезистентность, одним из механизмов которой является истощение запасов калия – распространенный побочный эффект этих диуретиков. Калий крайне важен для правильной секреции инсулина и усвоения глюкозы. Когда уровень калия снижается, сигналы и выработка инсулина могут нарушаться, что способствует развитию инсулинорезистентности и потенциальному повышению уровня сахара в крови. Исследования жировой ткани показали, что тиазиды не оказывают прямого воздействия на инсулин in vitro с точки зрения метаболизма глюкозы.
Однако in vivo, в частности у крыс, получавших хлоротиазид в течение двух недель, в жировой ткани наблюдалось значительное снижение чувствительности к инсулину, причем это было характерно именно для жировых клеток и не наблюдалось в мышечной ткани. Более позднее исследование на людях, в котором гидрохлоротиазид сравнивался с другим типом лекарств, показало, что гидрохлоротиазид усугубляет инсулинорезистентность и увеличивает накопление висцерального жира. Это подчеркивает потенциальные долгосрочные метаболические проблемы, связанные с тиазидными диуретиками, особенно для тех, кто склонен к инсулинорезистентности или диабету 2 типа. По иронии судьбы, резистентность к инсулину, вызываемая этими препаратами, также является фактором риска развития гипертонии – того самого заболевания, которое они призваны лечить. Далее мы обсудим бета-блокаторы, которые воздействуют на бета-адренергические рецепторы, особенно в сердце и кровеносных сосудах. Эти рецепторы чувствительны к адреналину, ключевому гормону реакции «бой или бегство». К распространенным бета-блокаторам относятся атенолол (Тенормин), метопролол (Лопрессор) и пропранолол (Индерал).
Бета-блокаторы снижают действие адреналина и норадреналина, основных гормонов симпатической нервной системы, также известной как реакция «бой или бегство». Эта система усиливает осознание, увеличивает частоту сердечных сокращений и сократительную активность, а также сужает кровеносные сосуды. Сужение сосудов помогает быстрее перемещать кислород и питательные вещества по организму для быстрого реагирования. Бета-блокаторы смягчают эту реакцию, блокируя адренергические рецепторы, особенно бета-класса, что замедляет сокращение сердца и расширяет кровеносные сосуды, в итоге снижая артериальное давление. Эти препараты могут ухудшать чувствительность к инсулину, уменьшая приток крови к мышечной ткани, что ограничивает доставку и усвоение глюкозы.
Кроме того, они могут снижать выброс глюкагона, что потенциально может привести к гипогликемии и усугублению инсулинорезистентности со временем. Некоторые бета-блокаторы, особенно неселективные, могут подавлять липолиз – расщепление жира в жировой ткани. Это происходит потому, что они блокируют бета-адренергические рецепторы на жировых клетках, не позволяя им активировать липолиз. В результате жировые клетки легче удерживают триглицериды. Исследования, например, UK Prospective Diabetes Study, показали, что пациенты, принимавшие атенолол, за девять лет набрали в среднем 3,5 килограмма жира. Другое исследование, Gemini, показало, что метопролол был связан с увеличением веса, в то время как более селективный бета-блокатор оказывал меньший эффект. Это говорит о том, что общий характер бета-блокатора может влиять на его воздействие на жировые клетки. Подавление симпатической нервной системы также влияет на метаболизм.
Хроническое подавление скорости метаболизма означает, что расходуется меньше энергии, что может привести к тому, что организм будет запасать больше энергии, особенно в жировых клетках. Мы уже обсуждали диуретики и бета-блокаторы, теперь давайте рассмотрим ингибиторы АПФ. Эти препараты действуют на ренин-ангиотензин-альдостероновую систему, которая регулирует содержание электролитов и воды. Активизируясь, эта система заставляет организм задерживать соль и, соответственно, воду. К распространенным ингибиторам АПФ относятся лизиноприл (Zestril или Prinivil), эналаприл (Vasotec или Epaned) и рамиприл (Altace). Ингибиторы АПФ блокируют превращение ангиотензина I в ангиотензин II. Ангиотензин II сужает кровеносные сосуды, повышая артериальное давление. Снижая уровень ангиотензина II, ингибиторы АПФ способствуют расширению сосудов, что снижает артериальное давление.
Кроме того, снижение уровня ангиотензина II приводит к уменьшению выработки альдостерона. Альдостерон заставляет почки задерживать натрий, а значит, и воду. Таким образом, ингибиторы АПФ оказывают мочегонное действие. Ангиотензин II также нарушает сигнализацию инсулина, усиливая окислительный стресс и воспаление, что вызывает резистентность к инсулину. Снижая уровень ангиотензина II, ингибиторы АПФ улучшают чувствительность к инсулину, особенно в скелетных мышцах, где они усиливают поглощение глюкозы. Это позволяет улучшить контроль сахара в крови и снизить потребность в инсулине. Кроме того, ангиотензин II напрямую способствует росту и развитию жировых клеток. Ингибиторы АПФ блокируют этот эффект, снижая уровень ангиотензина II. Таким образом, ингибиторы АПФ оказывают более благоприятное метаболическое воздействие, чем другие препараты для снижения артериального давления, о которых мы говорили. Роль жировой ткани в ренин-ангиотензин-альдостероновой системе – тема для другого разговора.
Вирус может проникать в клетки через ангиотензиновую систему. Жировые клетки экспрессируют множество этих рецепторов, что делает их восприимчивыми к инфекции. Это, вероятно, объясняет, почему у людей с ожирением инфекции протекают более тяжело. Ингибиторы АПФ, эффективно влияющие на артериальное давление, также обеспечивают защиту метаболизма и часто рекомендуются людям с диабетом 2-го типа и инсулинорезистентностью. Блокаторы кальциевых каналов облегчают кровоток, воздействуя на гладкие мышцы сосудов и сердца. Кальций имеет решающее значение для начала и поддержания сокращений сердечной мышцы.
Во время каждого удара сердца ионы кальция попадают в клетки сердца через кальциевые каналы, вызывая высвобождение большего количества кальция, который затем обеспечивает сокращение мышц. Гладкая мускулатура, присутствующая в различных частях тела, включая кишечник и кровеносные сосуды, также регулируется кальцием. Приток кальция заставляет эти мышцы сокращаться. Сосудосужение, вызываемое бета-адренергическими рецепторами или ангиотензином II, в конечном итоге происходит из-за кальция. К распространенным блокаторам кальциевых каналов относятся амлодипин (Norvasc), дилтиазем (Cardizem) и верапамил (Calan).
Приток кальция в клетки начинается с кальциевых каналов. Если эти каналы частично закрыты, в клетку поступает меньше кальция. В результате уменьшения количества кальция сердце бьется медленнее и мягче, что снижает кровяное давление. Кроме того, гладкие мышцы кровеносных сосудов меньше сокращаются, что приводит к их расширению и дальнейшему снижению артериального давления. Блокаторы кальциевых каналов обладают нейтральным метаболическим действием. Нет никаких доказательств того, что они существенно влияют на чувствительность к инсулину, инсулиновую сигнализацию или жировые клетки. Однако они не лишены последствий. Снижение способности сердца биться так сильно, как это необходимо, может иметь последствия, поэтому их применение должно быть тщательно продумано. Инсулин влияет на артериальное давление несколькими способами, в частности через вазодилатацию и регуляцию альдостерона.
Обычно инсулин способствует расширению сосудов, активируя фермент, вырабатывающий оксид азота, который расслабляет кровеносные сосуды. Однако в эндотелии, резистентном к инсулину, оксида азота вырабатывается меньше, в результате чего сосуды остаются суженными. Инсулин также стимулирует альдостерон, заставляя почки задерживать соль и воду, увеличивая объем крови и повышая давление. Диета DASH, разработанная для снижения артериального давления, делает акцент на цельных продуктах, таких как фрукты, овощи, минимально обработанные зерновые, постные белки и молочные продукты с низким содержанием жира. Она также рекомендует избегать насыщенных жиров, рафинированных сахаров и соли. Исследования показывают, что соблюдение этой диеты может эффективно снизить кровяное давление. Многие используют этот факт для подтверждения утверждения, что ограничение соли работает, но диета DASH имеет множество аспектов, которые все играют роль в снижении кровяного давления.
Эффективность диеты DASH часто связывают с ее влиянием на инсулин. Хотя в ней делается упор на снижение содержания натрия, ключевым фактором является сокращение рафинированных крахмалов и сахаров. Это снижает уровень инсулина и улучшает чувствительность к инсулину, что крайне важно для борьбы с гипертонией. Люди часто используют диету DASH в качестве аргумента в пользу ограничения соли. Однако она также может служить поддержкой для ограничения потребления сахара, учитывая его значение в рационе. Аналогично, некоторые используют диету DASH для пропаганды снижения потребления насыщенных жиров. С точки зрения инсулиноцентризма, пищевые жиры не оказывают прямого влияния на уровень инсулина. Поэтому улучшение артериального давления должно происходить при снижении потребления сахара и рафинированных крахмалов, независимо от потребления жиров. В исследовании, опубликованном в American Journal of Clinical Nutrition, изучалась версия диеты DASH с высоким содержанием насыщенных жиров. Участники следовали стандартным рекомендациям диеты DASH, таким как употребление цельных фруктов и овощей, снижение сахара и соли, но при этом им рекомендовалось употреблять молочные продукты и мясо с высоким содержанием жира.
В ходе исследования эту группу сравнивали с группой, придерживающейся традиционной диеты DASH с низким содержанием насыщенных жиров. Результаты показали, что вариант с высоким содержанием жиров снижает кровяное давление так же эффективно, как и вариант с низким содержанием жиров. Очень важно, что сокращение количества рафинированных крахмалов и сахаров стало основным фактором поддержания более низкого уровня инсулина. Кроме того, вариант с высоким содержанием насыщенных жиров улучшил уровень триглицеридов в большей степени, чем вариант с низким содержанием жиров, и не оказал негативного влияния на уровень холестерина ЛПНП. Эти результаты являются убедительным аргументом против демонизации насыщенных жиров. Если вы в настоящее время принимаете лекарства от артериального давления и рассматриваете возможность низкоуглеводной диеты, необходимо поддерживать тесный контакт с вашим врачом. Кровяное давление значительно и быстро зависит от инсулина. Низкоуглеводная диета может привести к быстрому снижению артериального давления, что может потребовать корректировки лекарств в течение одного-двух дней. Понимание метаболических эффектов лекарств от артериального давления важно для индивидуального подхода. Непродуктивно принимать лекарства от давления, которые одновременно ухудшают инсулинорезистентность – основной фактор риска развития гипертонии.
