Eiwitten voor betere bloedsuikerwaarden?*
Verschillende studies hebben al laten zien dat het eten van eiwitten kan zorgen voor betere
bloedsuikerwaarden. In een studie in het laboratorium en met muizen blijkt nu dat het enzym AMPK hier een belangrijke rol in vervult. AMPK wordt geactiveerd in cellen door energietekort of door inspanningen.
Eiwitten en dan vooral alanine blijken AMPK in de levercellen, de lever is het belangrijkste orgaan in het
glucosemetabolisme, te activeren en wel zodanig dat de lever meer glucose opneemt en minder glucose
aan de bloedbaan afgeeft. AMPK zorgt voor een duidelijk ander proces want anders wordt meer insuline geproduceerd om de hoeveelheid glucose in de bloedbaan te verminderen.
De studie.
(Januari 2019)
Nutrients may reduce blood glucose levels
Study in cells and animals shows that one amino acid can provide brief beneficial effects
Type 2 diabetes is driven by many metabolic pathways, with some pathways driven by amino acids, the molecular building blocks for proteins. Scientists at Joslin Diabetes Center now have shown that one amino acid, alanine, may produce a short-term lowering of glucose levels by altering energy metabolism in the cell.
"Our study shows that it's possible we can use specific nutrients, in this case amino acids, to change metabolism in a cell, and these changes in metabolism can change how cells take up and release glucose in a beneficial way," says Mary-Elizabeth Patti, MD, an investigator in Joslin's Section on Integrative Physiology and Metabolism and senior author on a paper about the work recently published in Molecular Metabolism.
Performed in cells and in mice, her group's research began with an attempt to see what nutrients might activate a key protein called AMP kinase (AMPK), says Patti, who is also an associate professor of medicine at Harvard Medical School.
"AMPK is an enzyme in cells throughout the body that is activated when nutrient supplies are low, or in response to exercise," she explains. "AMPK then causes a lot of beneficial changes in the cell, turning on genes that serve to increase energy production. AMPK is a good thing, and it also can be activated by a variety of treatments for type 2 diabetes, such as metformin."
That raised a question for Patti and her colleagues: Could an amino acid switch on this beneficial enzyme?
The investigators began their study by testing many amino acids in rat liver cells (the liver is a crucial organ in glucose metabolism). "Alanine was the one amino acid that was consistently able to activate AMPK," Patti says.
The researchers then confirmed that AMPK was producing some of its usual metabolic effects after alanine activation. Additionally, the activation could be seen in human and mouse liver cells as well as rat liver cells, and was present with either high or low levels of glucose in the cells.
Next, scientists gave alanine by mouth to mice and found that levels of AMPK rose in the animals. Moreover, if mice ate alanine before they received a dose of glucose, their resulting blood glucose levels were significantly lower. And while glucose metabolism often behaves quite differently in lean mice than in obese mice, this mechanism was seen in both groups of mice.
Following up, the Joslin team found that the glucose lowering didn't seem to be driven by increases in insulin secretion or decreases in secretion of glucagon, a hormone that increases glucose. Instead, AMPK was boosting glucose uptake in the liver and decreasing glucose release. Further experiments in cells demonstrated that the activated enzyme was altering the Krebs cycle, a central component of cell metabolism.
"All these data together suggest that amino acids, and specifically alanine, may be a unique potential way to modify glucose metabolism," Patti sums up. "If it eventually turns out that you can do that by taking an oral drug as a pre-treatment before a meal, that would be of interest. However, this is early-stage research, and we need to test the concept both in mice and ultimately in humans."
Yusuke Adachi, Ana Luisa De Sousa-Coelho, Ikue Harata, Charlie Aoun, Sandra Weimer, Xu Shi, Karina N. Gonzalez Herrera, Hirokazu Takahashi, Chris Doherty, Yasushi Noguchi, Laurie J. Goodyear, Marcia C. Haigis, Robert E. Gerszten, Mary-Elizabeth Patti. l-Alanine activates hepatic AMP-activated protein kinase and modulates systemic glucose metabolism. Molecular Metabolism, 2018; DOI: 10.1016/j.molmet.2018.08.002
De door de computer vertaalde Engelse tekst (let op: gelet op de vaak technische inhoud van een artikel kunnen bij het vertalen wellicht vreemde en soms niet helemaal juiste woorden en/of zinnen gevormd worden)
Voedingsstoffen kunnen de bloedsuikerspiegel verlagen
Studie in cellen en dieren toont aan dat één aminozuur korte voordelige effecten kan verschaffen
Type 2-diabetes wordt gedreven door veel metabole routes, met enkele paden aangedreven door aminozuren, de moleculaire bouwstenen voor eiwitten. Wetenschappers van het Joslin Diabetes Center hebben nu aangetoond dat één aminozuur, alanine, op korte termijn de glucosewaarden kan verlagen door het energiemetabolisme in de cel te veranderen.
"Ons onderzoek laat zien dat het mogelijk is om specifieke voedingsstoffen, in dit geval aminozuren, te gebruiken om het metabolisme in een cel te veranderen, en deze veranderingen in het metabolisme kunnen de manier veranderen waarop cellen op een voordelige manier glucose opnemen en afgeven," zegt Mary-Elizabeth Patti, MD, een onderzoeker in Joslin's sectie over integratieve fysiologie en metabolisme en senior auteur op een paper over het werk onlangs gepubliceerd in Moleculair metabolisme.
Het onderzoek van haar groep, uitgevoerd in cellen en muizen, begon met een poging om te zien welke voedingsstoffen een belangrijk eiwit genaamd AMP-kinase (AMPK) zouden kunnen activeren, zegt Patti, die ook universitair hoofddocent geneeskunde is aan de Harvard Medical School.
"AMPK is een enzym in cellen door het hele lichaam dat wordt geactiveerd als de voedingsstoffen laag zijn of als reactie op lichaamsbeweging," legt ze uit. "AMPK veroorzaakt dan veel gunstige veranderingen in de cel en zet genen aan die de energieproductie verhogen. AMPK is een goede zaak, en het kan ook worden geactiveerd door een verscheidenheid aan behandelingen voor type 2 diabetes, zoals metformine."
Dat stelde een vraag voor Patti en haar collega's: Zou een aminozuur dit gunstige enzym kunnen veranderen?
De onderzoekers begonnen hun onderzoek met het testen van veel aminozuren in rattenlevercellen (de lever is een cruciaal orgaan in het glucosemetabolisme). "Alanine was het enige aminozuur dat consistent AMPK kon activeren", zegt Patti.
De onderzoekers bevestigden vervolgens dat AMPK na de alanine-activering enkele van zijn gebruikelijke metabole effecten produceerde. Bovendien kon de activering worden waargenomen in levercellen van de mens en de muis alsook in rattenlevercellen en was deze aanwezig met ofwel hoge of lage glucosespiegels in de cellen.
Vervolgens gaven wetenschappers muizen alanine via de mond en ontdekten dat AMPK-waarden in de dieren stegen. Bovendien, als muizen alanine aten voordat ze een dosis glucose kregen, waren de resulterende bloedglucosespiegels significant lager. En hoewel het glucosemetabolisme zich vaak heel anders gedraagt in magere muizen dan in obese muizen, werd dit mechanisme in beide groepen muizen waargenomen.
Aansluitend vond het team van Joslin dat de glucoseverlaging niet leek te worden veroorzaakt door een toename van de insulinesecretie of afname van de afscheiding van glucagon, een hormoon dat de glucose verhoogt. In plaats daarvan stimuleerde AMPK de glucoseopname in de lever en verminderde de glucoseafgifte. Verdere experimenten met cellen toonden aan dat het geactiveerde enzym de Krebs-cyclus veranderde, een centrale component van het celmetabolisme.
"Al deze gegevens samen suggereren dat aminozuren, en met name alanine, een unieke potentiële manier kunnen zijn om glucosemetabolisme te modificeren," vat Patti samen. "Als het uiteindelijk blijkt dat je dat kunt doen door een oraal medicijn als een voorbehandeling voor een maaltijd te nemen, dan is dat interessant, maar dit is een onderzoek in een vroeg stadium en we moeten het concept zowel bij muizen testen en uiteindelijk bij de mens. "
Yusuke Adachi, Ana Luisa De Sousa-Coelho, Ikue Harata, Charlie Aoun, Sandra Weimer, Xu Shi, Karina N. Gonzalez Herrera, Hirokazu Takahashi, Chris Doherty, Yasushi Noguchi, Laurie J. Goodyear, Marcia C. Haigis, Robert E. Gerszten, Mary-Elizabeth Patti. l-Alanine activeert hepatisch AMP-geactiveerd eiwitkinase en moduleert het systemische glucosemetabolisme. Moleculair metabolisme, 2018; DOI: 10.1016 / j.molmet.2018.08.002