Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Světová epidemie diabetes mellitus

Kořeny zapuštěné hluboko ve vývoji civilizace
 |  5. 11. 2009
 |  Vesmír 88, 696, 2009/11

Počet nemocných diabetem narůstá všude na světě nevídaným tempem. Česká data jsou pro tento nárůst typická. Zatímco v roce 1972 bylo u nás 275 000 nemocných, v roce 1990 již více než 550 000 a dnes byl diabetes diagnostikován přibližně u 800 000 pacientů. Z toho je nemocných 1. typem diabetu 50 000, druhým typem více než 600 000 (viz rámeček „Diabetes v číslech“).

Těm, kteří mají hodnoty glukózy v úrovni poruchy glukózové tolerance, hrozí téměř stejné riziko kardiovaskulárních komplikací, jaké mají prokazatelní diabetici. A tady je zakopaný pes hodnocení hladiny glukózy v krvi: i pro normální glykemie platí, že kardiovaskulární riziko s hodnotou glykemie stoupá. Člověku, který má nalačno glykemii 5,0 mmo/l, hrozí tedy významně vyšší riziko infarktu myokardu než člověku, který má tuto hodnotu 4,0 mmol/l. Pokud se podíváme na glykemii obyvatel pralesů v Amazonii či na Filipinách, kteří žijí téměř na úrovni doby kamenné, dosahuje maximálně 3,8 mmol/l. Také jejich cholesterol je hluboko pod nejpřísnější hranicí moderní normy. Tito lidé téměř netrpí civilizačními chorobami, jako jsou diabetes, ateroskleróza či nádory.

Jak škodí hyperglykemie

Dlouhodobé vystavení tělesných proteinů glukóze vede k jejich neenzymatické glykaci. I fyziologicky je malá část proteinů glykována a stupeň glykace odpovídá vystavení glukóze. Čím vyšší glykemie, tím vyšší glykace (blíže viz článek F. Vyskočila Vesmír 88, 713, 2009/11). Více glykovaný protein se však především špatně rozkládá a má poněkud odlišné fyzikální vlastnosti od proteinu méně glykovaného. Tyto pokročilé produkty glykace jsou spoluodpovědné za vznik a rozvoj komplikací diabetu. Mírně odlišná struktura proteinu má jinou pružnost a zaujímá ve strukturách buněk a jejich okolí poněkud jinou pozici. To vede někdy k vyšším tahům, jindy k nepravidelnostem v těchto strukturách. Typicky je to vyjádřeno v membráně kapilár například sítnice oka či glomerulu ledviny (viz Vesmír 78, 193, 1999/4). Důsledkem je jednak ztluštění bazálních membrán kapilár, jednak jejich defekty. Porušenou membránou kapiláry či malé tepny proniká do tkání více proteinu, především albuminu. Ten se v případě ledvin objevuje v moči. Důsledky těchto poruch jsou další změny ve strukturách jak oka, tak ledviny i dalších orgánů. V ledvině dochází k ztuhnutí či zvazivovatění glomerulů a k jejich zániku, v konečné fázi pak ledviny selžou. V sítnici tento stav vede k stále dalším průsakům plazmy a jejích součástí albuminu a lipoproteidů mimo cévy, k horšímu prokrvení a novotvorbě cév, k vazivovým srůstům mezi sítnicí a sklivcem, nakonec k odchlípení sítnice a ke krvácení do ní i do sklivce. Tyto změny již ohrožují nemocného slepotou.

Jak vzniká diabetes

  • U diabetu 1. typu jsou postupně ničeny β-buňky Langerhansových ostrůvků pankreatu. Podstata tohoto procesu je ve zvláštním, autoimunním typu zánětu, u kterého se obrátí produkty imunitní reakce, především cytotoxických cytosinů, proti vlastním buňkám, v tomto případě β-buňkám. V nich je produkován inzulin, hormon odpovědný za transport glukózy do svalových, tukových a také jaterních buněk. K tomuto zánětu existují dědičné předpoklady, ale přímo dědičný není. Spouštěče autoimunního procesu jsou předmětem intenzivního výzkumu již přes 20 let. V poslední době se zdá, že vedle dlouho podezíraných virů coxsackie je to jeden z enterovirů.1)
  • Rozvoj diabetu 2. typu je složitější: většině případů předchází nadváha nebo obezita spojená s hromaděním tuku v dutině břišní. I neobézní nemocní diabetem 2. typu však mají významně širší pas, a tedy známky hromadění tuku v břiše. Obezita jednoznačně souvisí s ukládáním nespotřebovaných energetických substrátů do tukových buněk. Obézní lidé mají větší problém dostat do buněk tukové a svalové tkáně glukózu z mimobuněčné tekutiny. V důsledku toho a také kvůli přejídání u nich narůstá hladina inzulinu. Zatímco hladina inzulinu je vyšší, jeho očekávaný účinek klesá. Mluvíme o inzulinové rezistenci. S vyšší hladinou inzulinu je možné zajistit přesun glukózy do buněk po dlouhou dobu. Poté u mnoha nemocných začne sekrece vlastního inzulinu klesat. Za poklesem se skrývá zničení části β-buněk Langerhansových ostrůvků pankreatu. Na zániku β-buněk se mohou podílet dva mechanismy: zvýšená apoptóza a poškození chronickým mírným zánětem.

    Důsledkem postupného zániku β-buněk je pokles sekrece inzulinu, u diabetu 2. typu původně zvýšené. Proto také na počátku onemocnění nacházíme hladiny inzulinu vyšší než normální. Nestačí však již překonávat danou úroveň inzulinové rezistence, a tedy přesunout glukózu z tekutiny do buněk svalů a tukové tkáně. Za této situace koncentrace stoupá, až dosáhne kritérií diabetu.

  • Další typy diabetu jsou sice méně časté, postihují však také tisíce či desetitisíce lidí. Jediný jasně dědičný typ se vyskytuje u mladých pacientů: MODY typy (Maturity Onset Diabetes in the Young) diabetu. Dělí se do dvou skupin. V jedné jsou významně postiženy transkripční faktory, důležité pro syntézu a sekreci inzulinu.2) Druhou skupinu tvoří mutace genu pro enzym glukokinázu, jenž funguje jako senzor hladiny glykemie, při které se spouští sekrece inzulinu. Tento typ je charakterizován trvalou mírnou hyperglykemií a minimálním rizikem rozvoje diabetických komplikací.

    Diabetes mellitus je častý u onemocnění pankreatu – při chronickém zánětu nebo rakovině slinivky břišní a při cystické fibróze. Mechanismus vzniku diabetu je jednoduchý – v důsledku onemocnění zevně sekretující části pankreatu jsou současně postupně likvidovány i Langerhansovy ostrůvky slinivky včetně jejích β-buněk. Za těchto okolností jde vlastně o typ diabetu závislý na inzulinu. K diabetu vede i nadbytečný účinek některých hormonů, které mají působení opačné k inzulinu.3) Z hlediska porozumění funkci tukové tkáně je zajímavý vznik diabetu u dětí s extrémně vzácnou poruchou – leprechaunismem. U těchto dětí zcela chybí tuková tkáň, což je provázeno extrémní inzulinovou rezistencí a ve velmi časném věku se vyvine závažný diabetes podobný diabetu 2. typu. Dětí s leprechaunismem se rodí naštěstí jen několik za rok v Severní Americe a snad jedno v Evropě. Jejich postižení však bylo jedním z impulzů, které odstartovaly výzkum tukové tkáně, jež už dávno není jen „zásobárnou“ (viz článek Jana Poláka Vesmír 88, 708, 2009/11).

  • Gestační diabetes mellitus vzniká u těhotných žen. Na jeho vzniku se podílejí především hormony působící opačně k inzulinu, vyplavované v těhotenství jak v organismu ženy, tak v placentě (placentární laktogen). Důsledky matčina diabetu pro plod a pro novorozence jsou značně nepříznivé tehdy, není-li choroba dobře kompenzována: častěji se vyskytují velké plody s hmotností nad 4500 g, plíce takového novorozence bývají často velmi nezralé.

Jak diabetes léčíme

Tam, kde chybí inzulin, tedy především u diabetu 1. typu a u diabetu u onemocnění slinivky, se podává inzulin jako substituční léčba. Diabetes 2. typu se léčí kombinací životosprávných opatření a léků. Ty jsou dvojího typu: jedny omezují inzulinovou rezistenci, druhé zlepšují sekreci inzulinu.

Inzulin se dlouhá desetiletí vyráběl extrakcí z hovězích či vepřových slinivek. Od poloviny osmdesátých let 20. století je však technologie postavena na genovém inženýrství: Inzulin produkují bakterie E. coli nebo kvasinky, do jejichž genomu byl přidán gen pro syntézu inzulinu. Na rozdíl od inzulinů zvířecího původu jde o inzulin, jehož struktura je identická s inzulinem lidským. Od devadesátých let a masově v tomto tisíciletí se vyrábějí genovým inženýrstvím i inzuliny s pozměněnou sekvencí aminokyselin v řetězci. Tak je možné vyrobit inzuliny, které se po injekci extrémně rychle vstřebají a hned působí. Lze je podat těsně před jídlem a napodobit tak sekreci inzulinu po příjmu potravy. Jiný typ záměny aminokyselin vedl k inzulinu, který se naopak po podkožní injekci velmi pomalu uvolňuje do krevního oběhu, jeho hladina vydrží stabilní 24 hodin a napodobuje tak účinek bazální sekrece inzulinu. Existují však i jiné léky podávané diabetikům (viz rámeček „Léky, které ovlivňují rezistenci k inzulinu“).

Prevence i léčba – návrat ke kořenům

Zatímco u nemocných s 1. typem diabetu je vždy třeba hledat vztah mezi dávkou sacharidů v dietě, dávkou inzulinu a tělesným pohybem, dieta u diabetu 2. typu má vést k redukci hmotnosti, ovlivnit nejen hladinu sacharidů, ale také často zvýšené hladiny tuků (triacylglycerolů i cholesterolu). Všeobecně obsahuje diabetická dieta 55–60 % sacharidů, 30 % tuků a 10–15 % proteinů. Ukazuje se však, že tyto více než 40 let dané zásady mají řadu problémů. Především nejde jen o poměry základních živin, ale také o to, jaké sacharidy a tuky konzumujeme. Sacharidy je výhodné přijímat ve formě pomalu se vstřebávajících sacharidů. Sem patří hrubě semletá mouka, hnědá rýže, sacharidy v luštěninách či v zelenině. Naopak velmi vymletá mouka, bílá rýže, běžný řepný cukr, a dokonce i sacharidy z většiny ovoce mají glykemický index vysoký a je lépe jejich konzum omezit.

Z tuků jsou výhodné ty, které obsahují monoenové nebo w-3 polyenové mastné kyseliny (nalezneme je v olivovém a řepkovém oleji, v tuku mnoha ořechů a v mase mořských ryb). Proto je jejich příjem podporován a omezován je příjem nasycených mastných kyselin (jsou v tuku hovězím, vepřovém, ale i v některých rostlinných olejích: palmovém, kokosovém, palmojádrovém). Některé oleje mají dokonce ještě nevýhodnější složení mastných kyselin než máslo či vepřové sádlo.

Z mnoha důvodů se dieta inspiruje tím, co konzumovali lidé v době kamenné. Lovci a sběrači měli v jídelníčku vyšší poměr masa ryb, ptáků a savců, ale i vlákniny z listů, kořenů, sacharidy měli zejména z lesního ovoce a škrob jen ze zrní travin či podzemních hlíz. Je jisté, že lovci a sběrači, neustále se přemisťující z místa na místo v lesích a savanách, měli více pohybu, poměrně výhodné složení stravy, ale také byli vydáni všanc hladu, podvýživě, a to zejména v zimních a jarních měsících.

Zemědělská a průmyslová revoluce jako sociální příčina diabetu

Vzestup populace a rozvoj primitivní technologie vedl postupně k usazování neolitických lidí, k rozvoji zemědělských technologií a k domestikaci zvířat. To umožnilo obživu pro větší populace, ale také dělbu práce a stratifikovalo společnost na zemědělce, řemeslníky, vojáky a kněze. Toto rozdělení umožnilo postupně takový rozvoj technologie i kultury, že zcela změnil postavení člověka na Zemi. Zásadně se změnila výživa. Přinesla významně více sacharidů v podobě škrobu z obilí a méně bílkovin. Rozvoj zemědělství umožnil uživit na daném teritoriu mnohem více obyvatel. Populace se však stala závislou na úrodě a na faktorech, které úrodu ovlivňují. Proto jsou také hlad a hladomor mnohem více přítomny v době zemědělství, než tomu zřejmě bylo v době lovu a sběru.

Vývoj vedl k výměně potravin. Již ve starověku kvetl obchod s kořením, zámořské cesty, které zahájily novověk, nám přinesly zdroje škrobu v bramborách či kukuřici, zdroje sacharózy v třtinovém cukru z Jižní Ameriky a nové typy ovoce i zeleniny.

aspektů je však třeba vidět, že klesla potřebaÚsvit doby moderní je spojen s revolucí průmyslovou. Jejím cílem bylo nahradit lidskou dřinu v dolech či primitivních manufakturách strojem. Myšlenka o náhradě práce svalů se stala neobyčejně přitažlivou a v průběhu 18. až 20. století nejen změnila tehdejší technologie, ale zavedla i technologie nové, které změnily svět. Vedle mnoha pozitivních svalové práce a nebyla ani třeba chůze. V důsledku toho jsou svaly méně využívány. Přísun energetických substrátů v potravě vede k ukládání nespálených substrátů. Z hlediska vzniku diabetu 2. typu je rizikové ukládání tuku zejména do břišní dutiny (viz článek Jana Poláka na s. 708). Teprve prolnutí důsledků neolitické zemědělské revoluce a důsledků průmyslové revoluce mělo za následek globální epidemii diabetu a kardiovaskulárních onemocnění.

Jak ven ze začarovaného kruhu?

Představa, že bychom opustili naše byty vytápěné ústředním topením, klimatizované automobily a kulturní i technický pokrok, který byl zahájen neolitickou zemědělskou revolucí a umocněn revolucí průmyslovou, je absurdní. Proto je třeba zkoumat mechanismy, které přispěly na úrovni organismu, orgánů, tkání i buněk k tomu, že se vytvořily podmínky pro vznik inzulinové rezistence, obezity a diabetu. Především je však třeba se poučit z chyb, které provázejí náš rozvoj v posledních desetiletích.

Výtahy, pohyblivé chodníky, automobily, dokonce i městská doprava mají své meze. Kult přejídání, zejména levnými nekvalitními potravinami, je v zásadě stejně nebezpečný jako kouření či užívání drog. Aktivní přístup k prevenci obezity musí začínat již v rodinách v předškolním věku. Je třeba se zaměřit především na zeleninu a s určitou uměřeností i na ovoce a dále na uměřený přísun sacharidů s nízkým glykemickým indexem. Rozumně prováděný jednodenní, ale i delší půst měly zřejmě své velké výhody. Přinejmenším napodobily doby menšího přívodu jídla, které se v naší historii vyskytovaly zcela pravidelně až do 19. století.

Sport může napodobit fyzickou práci dřívějška. Dvacet až třicet minut chůze denně může být základem prevence. Spojení vhodné stravy s pohybem může aspoň oddálit výskyt diabetu v desítkách procent. Protože je diabetes nemocí, která předchází chorobám, jakými jsou infarkt myokardu, mozkové příhody, selhání ledvin či slepota, je načase uvažovat o takových opatřeních na úrovni obce, škol, zaměstnavatelů, zdravotních pojišťoven, médií, a snad dokonce i církví, které by umožnily zvrátit cestu k nemoci spojené s dějinami naší civilizace. Už nyní se zdá, že jak míra individuálního utrpení, tak společenské náklady přestoupily akceptovatelnou hranici.

Poznámky

1) Ve velké skotské studii, která hledala u diabetiků zemřelých do roka po diagnóze diabetu (což je dnes absolutní výjimka) viry v ostrůvcích, byla nalezena významně často infekce jedním z enterovirů.

2) Většinou jde o hepatální (jaterní) nukleární faktory HNF. Tato skupina je spojena s poměrně rychlým rozvojem komplikací diabetu.

3) Jde například o diabetes u nadbytku kortikosteroidů u Cushingova syndromu či nemoci, o diabetes v důsledku nadměrného účinku katecholaminů, hormonů dřeně nadledvin u feochromocytomu, či o diabetes při nadměrné sekreci růstového hormonu, u akromegalie. Diabetes se vyskytuje častěji i u některých vrozených vývojových vad, například u dětí s Praderovým-Willyho syndromem.

DIABETES V ČÍSLECH

Celkem trpí diabetem 8 % obyvatel Čech a Moravy. Výskyt choroby narůstá s věkem: po šedesátce trpí diabetem 20 % obyvatel, v některých okresech 25–30 %. U pacientů nemocnic jde o 30 % všech nemocných, na kardiologicky orientovaných klinikách a odděleních dokonce 40–50 %. Diabetes je nejčastější příčinou chronického selhání ledvin, nejčastější příčinou získané slepoty a také nejčastější příčinou amputace dolních končetin nezpůsobené úrazem.

Celkové náklady na léčbu diabetu a jeho specifických komplikací – tedy bez komplikací způsobených aterosklerózou a jejími důsledky, jakými jsou infarkt myokardu a mozkové cévní příhody – se vyšplhaly na 15 % všech nákladů na zdravotnictví. Protože však diabetes a poruchy tolerance glukózy jsou nejzávažnějším rizikem aterosklerózy a jejích orgánových komplikací, je toto číslo ještě výrazně vyšší a tvoří odhadem 25–30 %. Také proto významně, ročně o 6 %, narůstá světový trh s antidiabetiky.

Diabetes není jedna choroba, ale syndrom (viz Vesmír 84, 356, 2005/6), jehož hlavním znakem je zvýšená plazmatická hladina glukózy, která normálně nalačno dosahuje hodnot 3,7–5,5 mmol/l. Pokud je hladina glukózy nalačno vyšší než 5,6 mmol/l, mluvíme o zvýšené glykemii nalačno, při hodnotách přes 7 mmol/l o diabetu. Po jídle má vystoupit hodnota glukózy v plazmě do 7,7 mmol/l. Při hodnotách přes 11 mmol/l jde o jasný diabetes, hodnoty mezi oběma těmito hranicemi patří do skupiny porušené glukózové tolerance typu zvýšené glykemie.

LÉKY, KTERÉ OVLIVŇUJÍ REZISTENCI K INZULINU A LÉKY ZVYŠUJÍCÍ JEHO SEKRECI

V současné době vycházejí ze dvou principů. Jeden z nich představuje metformin – pod jeho vlivem klesá jaterní novotvorba glukózy, snad také i vstřebávání glukózy. K druhým patří glitazony (či též thiazolidindiony), které jsou farmakologickými ligandy receptorů PPAR-γ, jež se nacházejí zejména v tukové tkáni, ale také v kosterních svalech a játrech: ovlivňují diferenciaci adipocytů a dále ukládání triacylglycerolů. V důsledku aktivace receptorů PPAR-γ se aktivují látky zvyšující metabolismus mastných kyselin. Díky tomu je usnadněn i buněčný metabolismus sacharidů ve svalech a odběr glukózy svalovými buňkami. Původně zvýšené hladiny inzulinu klesají. Proto klesá i inzulinová rezistence. Aktivace PPAR-γ zvyšuje sekreci adiponektinu a snižuje sekreci TNF-α a rezistinu z tukových buněk. Podání metforminu vede i k poklesu tělesné hmotnosti, především díky účinku inzulinu na zásobní tukovou tkáň. Tento efekt je složitěji vyjádřen u léků ovlivňujících receptory PPAR-γ. Po jejich podání ustupuje břišní ukládání tuku, tuk se však přesune na jiná místa. Navíc stoupá sklon k otokům, proto se celková tělesná hmotnost po těchto lécích často zvyšuje.

O diabetu 2. typu jsme si řekli, že se projeví, když u původní obezity a inzulinové resistence začne klesat schopnost sekrece inzulinu i jeho hladina. Proto léky, které jsou schopny zvýšit sekreci inzulinu, mají v léčbě diabetu 2. typu své důležité místo. Klasicky se od poloviny padesátých let používají deriváty sulfonylurey, látky, která byla nalezena poté, co po podání prvních sulfonamidů došlo k těžkým hypoglykemiím. Moderně bylo nalezeno, že pro sekreci inzulinu je zásadně důležitý střevní hormon glucagon-like peptid-1 (GLP-1), který je vyplaven po požití jídla z buněk ilea (koncového úseku tenkého střeva). U diabetiků 2. typu je sekrece GLP-1 významně snížena. Proto se hledají cesty, jak ji nahradit. Jednou z cest je inhibice enzymu dipeptidylpeptidáza IV (DPP-IV), který velmi rychle vyplavený GLP-1 rozkládá. Jinou cestou je hledání takových analog GLP-1, která jsou k DPP-IV rezistentní. Takový GLP-1 byl skutečně nalezen u ještěrky korovce jedovatého (Gila monster) a stal se základem léku používaného již nyní k léčbě diabetu 2. typu. Jak inhibice DPPIV, tak analoga GLP-1 se v posledním roce tedy začínají významně uplatňovat v léčbě diabetu 2. typu a jsou významnými příklady průniku pochopení moderní fyziologie a molekulární biologie do praktické léčby.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Medicína

O autorech

Michal Anděl

Jan Polák

Ludmila Brunerová

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné