PARAMETRY ANTROPOMETRYCZNE A RYZYKO STRESU OKSYDACYJNEGO W GRUPIE OSÓB STOSUJĄCYCH OPTYMALNY MODEL ŻYWIENIA* )

Transkrypt

1 BROMAT. CHEM. TOKSYKOL. XLIII, 2010, 3, str Izabela Bolesławska, Juliusz Przysławski, Marek Chuchracki 1, Adam Szczepanik 2, Jaśmina Żwirska 3 PARAMETRY ANTROPOMETRYCZNE A RYZYKO STRESU OKSYDACYJNEGO W GRUPIE OSÓB STOSUJĄCYCH OPTYMALNY MODEL ŻYWIENIA* ) Katedra i Zakład Bromatologii Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu Kierownik: prof. dr hab. J. Przysławski 1 Centralne Laboratorium Ginekologiczno-Położniczego Szpitala Klinicznego Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu Kierownik: dr n. farm. M. Chuchracki 2 Katedra i Klinika Intensywnej terapii Kardiologicznej i Chorób Wewnętrznych Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu Kierownik: prof. dr hab. med. H. Wysocki 3 Zakład Żywienia Człowieka CMUJ w Krakowie Kierownik: dr hab. M. Schlegel-Zawadzka W pracy podjęto próbę oceny wybranych parametrów antropometrycznych oraz czynników ryzyka stresu oksydacyjnego w grupie kobiet i mężczyzn stosujących dietę optymalną. Wartości wskaźników BMI i WHR, procentowej zawartości tkanki tłuszczowej oraz obwodu pasa w większości przypadków mieściły się w zakresach wskazujących na brak nadwagi i otyłości w badanej grupie osób. Stężenie malonylodialdehydu w badanej grupie osób kształtowało się na poziomie niższym niż w grupie kontrolnej, przy czym w przypadku mężczyzn różnica ta była istotna statystycznie. Hasła kluczowe: dieta optymalna, wskaźniki antropometryczne, stres oksydacyjny. Key words: optimal diet, anthropometrical parameters, oxidative stress. Nieprawidłowo zbilansowana dieta obok nadmiernej podaży energii utrzymującej się w dłuższym okresie czasu jest najczęstszą przyczyną otyłości (1, 2). Tkanka tłuszczowa wykazuje wysoką aktywność metaboliczną będąc tym samym promotorem stresu oksydacyjnego, który wraz z zaburzeniami lipidowymi oraz przewlekłym stanem zapalnym stanowią fundamentalne mechanizmy inicjacji aterogenezy (3, 4). Kierując się powyższym podjęto badania, których celem było określenie ryzyka nadwagi i otyłości w grupie osób stosujących optymalny model żywienia oraz czynników stresu oksydacyjnego którego wykładnikiem na poziomie komórkowym jest stężenie dialdehydu malonowego (MDA). * ) Badania finansowane z projektu badawczego MNiSzW nr N /3217.

2 Nr 3 Parametry antropometryczne a ryzyko stresu oksydacyjnego 271 MATERIAŁ I METODY Badania przeprowadzono w grupie 49 kobiet (masa ciała 63,8 ± 11,6 kg, wysokość ciała 160 ± 6,96 cm) i 50 mężczyzn (masa ciała 77,1 ± 11,4 kg, wysokość ciała 172 ± 7,77 cm) mieszkańców Wielkopolski w wieku lat stosujących dietę optymalną. Pomiary antropometryczne przeprowadzono zgodnie z powszechnie przyjętą metodyką, w godzinach rannych, bez wierzchniej odzieży i obuwia. Wysokość i masę ciała mierzono na wadze lekarskiej z dokładnością do 0,10 cm (wysokość ciała) oraz do 0,10 kg (masę ciała), natomiast pomiaru obwodu bioder dokonano na wysokości talerza biodrowego, a obwodu pasa w połowie odległości pomiędzy dolnym brzegiem łuku żebrowego i górnym grzebieniem kości biodrowej. Na podstawie danych dotyczących masy i wysokości ciała w badanej grupie kobiet i mężczyzn wyliczano wskaźnik masy ciała Body Mass Index (BMI), natomiast pomiar obwodu pasa i bioder pozwoliły na obliczenie wskaźnika talia/biodro Waist/Hip Ratio (WHR). Dokonano również pomiarów fałdów tłuszczowo-skórnych za pomocą wykalibrowanego fałdomierza (Harpender Skinfold Calipers) z dokładnością do 0,1 mm. Pomiarów dokonano po lewej stronie ciała nad mięśniem trójgłowym i dwugłowym ramienia, pod łopatką oraz nad kolcem biodrowym. Posłużyły one do obliczenia zawartości tłuszczu w organizmie %FM (5). Stężenie malonylodialdehydu MDA oznaczono w surowicy krwi metodą spektrofotometryczną. Badania przeprowadzono za zgodą Komisji Bioetycznej UM w Poznaniu. WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Jednym z czynników odpowiedzialnych za rozwój chorób dietozależnych jest nadmiar masy ciała. Zgromadzony w organizmie nadmiar tkanki tłuszczowej wpływa na cały ustrój, ponieważ komórki tłuszczowe są nie tylko miejscem magazynowania energii, ale wykazują również aktywność auto-, paro- i endokrynną. Wytwarzane w tkance tłuszczowej tzw. adipokiny biorą udział w rozwoju insulinooporności, która m.in. poprzez obniżenie stężenia fizjologicznych antyoksydantów sprzyja wolnorodnikowej oksydacji lipidów i lipoprotein w osoczu krwi i tym samym stanowi jeden z głównych patomechanizmów rozwoju chorób towarzyszących otyłości takich, jak: nadciśnienie tętnicze, zaburzenia lipidowe, miażdżyca, choroba niedokrwienna serca i cukrzyca typu 2 (6, 7). Parametrem najczęściej wykorzystywanym do rozpoznania nadwagi i otyłości jest wskaźnik BMI, który jednocześnie dobrze koresponduje z wieloma wskaźnikami stanu zdrowia, w tym ze wskaźnikami umieralności (2, 8). Analizując wartości uzyskane w grupie osób stosujących optymalny model żywienia (tab. I) stwierdzono, że średnia wartość BMI w populacji kobiet (24,9 ± 4,20 kg/m 2 ) mieściła się w zakresie wartości prawidłowych, natomiast w grupie mężczyzn nieznacznie przekraczała zakres tych wartości (26,0 ± 3,23 kg/m 2 ). Wyznaczany empirycznie na podstawie pomiarów fałdów tłuszczowo-skórnych wskaźnik procentowej zawartości tłuszczu w organizmie (%FM) potwierdził te obserwacje (5). Zarówno średnie wartości tego wskaźnika w badanej grupie kobiet (30,4 ± 5,53%), jak i mężczyzn (17,5 ± 5,08%)

3 272 I. Bolesławska i inni Nr 3 Tabela I. Charakterystyka antropometryczna i biochemiczna kobiet i mężczyzn stosujących dietę optymalną Table I. Anthropometrical and biochemical characteristics of men and women under optimal diet Kobiety n = 49 Mężczyźni n = 50 Analizowany parametr x SD x SD Wiek (lata) 59,3 13,4 62,6 11,0 Wysokość ciała (cm) 160 6, ,77 Masa ciała (kg) 63,8 11,6 77,1 11,4 Obwód pasa (cm) 80,5 11,6 92,5 10,3 Biceps (cm) 13,9 5,33 8,01 3,55 BMI (kg/m 2 ) 24,9 4,2 26,0 3,23 WHR (cm/cm) 0,81 0,08 0,94 0,08 %FM (%) 30,4 5,53 17,5 5,08 MDA (μmol/dm 3 ) 1,43 0,68 1,80 1,23 x wartość średnia; SD odchylenie standardowe; % FM procentowa zawartość tłuszczu w organizmie; BMI wskaźnik masy ciała (Body Mass Index); WHR obwód pasa / obwód bioder, MDA malonylodialdehyd. klasyfikowały się w przedziale wartości prawidłowych (< 30% w przypadku kobiet i < 25% w przypadku mężczyzn). Wyniki pomiaru fałdów tłuszczowo-skórnych mogą nie tylko służyć do oszacowania zawartości tłuszczu w ciele (%FM), ale mogą stanowić bezpośredni wskaźnik oceny stanu odżywienia. Grubość fałdu tłuszczowo-skórnego nad mięśniem trójgłowym ramienia wykładnika rezerwy energetycznej ustroju kształtowała się na poziomie prawidłowym w badanej grupie kobiet: 13,9 ± 5,33 mm (zakres wartości prawidłowych: 16,5 14,9 mm), natomiast jego średnia wartość w grupie mężczyzn wskazywała na umiarkowany niedobór energii: 8,01 ± 3,55 mm (zakres: 9,4 7,6 mm). W kontekście rozwoju licznych chorób w tym także chorób układu sercowo naczyniowego najniebezpieczniejsze jest androidalne rozmieszczenie tkanki tłuszczowej (7, 9, 10). W licznych badaniach wykazano, że im większa masa trzewnej tkanki tłuszczowej, tym więcej uwalnianych do krwi utlenionych związków tłuszczowych oraz prozapalnych adipokin, natomiast za mało przeciwzapalnych (np. adiponektyny). Tym samym nadmiar związków lipidowych o charakterze utleniaczy i zaburzony profil tych metabolitów wywołuje przewlekły stres oksydacyjny, nadmierną syntezę cholesterolu LDL oraz przewlekły stan zapalny śródbłonka tętnic (7, 9, 10). Wskaźnikiem, który wiąże androidalne rozmieszczenie tkanki tłuszczowej z zapadalnością na niektóre choroby cywilizacyjne, jest obwód pasa (11). Parametr ten jest niezależny od wzrostu, koreluje z BMI oraz WHR. Jest przybliżonym wskaźnikiem zawartości tkanki tłuszczowej brzusznej oraz tłuszczu ogółem. Jego prawidłowa wartość powinna być mniejsza aniżeli 80 cm w przypadku kobiet i 95 cm w przypadku mężczyzn. W badanej grupie kobiet wykazana, średnia obwodu pasa wynosiła 80,5 ± 11,6 cm, znajdowała się zatem na granicy wartości uważanych za prawidłowe oraz wskazujących na podwyższone ryzyko powikłań metabolicznych.

4 Nr 3 Parametry antropometryczne a ryzyko stresu oksydacyjnego 273 Z kolei badana grupa mężczyzn odznaczała się prawidłową wartością obwodu pasa nie przekraczającą 95 cm (92,5 ± 10,3 cm). Do oceny dystrybucji tkanki tłuszczowej w organizmie wykorzystuje się wskaźnik WHR (11). Wskaźnik WHR u otyłych mężczyzn przekraczający 1,0 u otyłych kobiet przekraczający 0,85 charakteryzuje otłuszczenie lub otyłość androidalną (wisceralną, brzuszną, typu jabłko). Zarówno wśród badanej grupy kobiet, jak i mężczyzn wartości WHR znajdowały się w zakresie świadczącym o braku występowania otyłości brzusznej (0,81 ± 0,08 w grupie kobiet i 0,94 ± 0,08 w grupie mężczyzn), korelującej z rozwojem takich chorób, jak: niedokrwienna choroba serca, cukrzyca typu 2, hiperlipoproteinemia, hiperinsulinomia, nadciśnienie tętnicze oraz częstością wylewów krwi do mózgu (11). Analiza wyników pomiarów antropometrycznych uzyskanych w grupie osób stosujących optymalny model żywienia wskazuje zatem na brak zagrożenia otyłością badanej grupy i tym samym wyklucza ją jako czynnik mogący być predyktorem stresu oksydacyjnego. Często ocenianymi parametrami ilustrującymi natężenie stresu oksydacyjnego w organizmie są produkty peroksydacji lipidów (12). Reaktywne formy tlenu (ROS) utleniając lipidy głównie fosfolipidy błon komórkowych powodują utratę ich fizjologicznej funkcji, a ponadto prowadzą do powstawania licznych nadtlenków lipidowych oraz ich metabolitów, które same również zdolne są do uszkadzania białek i DNA. Częsty kontakt dużej liczby wolnych rodników tlenowych np. utlenionych lipidów frakcji VLDL, IDL, LDL, ze ściankami tętnic sprzyja uszkodzeniom endothelium. Wolne rodniki tlenowe przyczyniają się ponadto do wzrostu kurczliwości naczyń oraz do nadmiernej krzepliwość krwi. Ten zespół patologicznych czynników nie tylko podnosi ciśnienie krwi, ale także sprzyja odrywaniu się blaszki miażdżycowej od ścianki tętnicy, tworzeniu się wokół niej masywnych skrzeplin i w konsekwencji zagraża zawałem serca (12). Jednym z wykładników procesów peroksydacji lipidów następujących w komórce jest stężenia dialdehydu malonowego MDA (13, 14). Osłabienie wydolności bariery antyoksydacyjnej, bądź nadmierne wytwarzanie reaktywnych form tlenu zwiększa stężenie produktów peroksydacji. Zwiększone zatem stężenie MDA uznawane jest za miernik uszkodzenia tkanek przez ROS (13, 14). Ponadto, wg niektórych autorów dialdehyd malonowy, ściśle powiązany z lipoproteinami, może ułatwiać łączenie estrów cholesterolu ze ścianą naczynia i tworzenie blaszki miażdżycowej, wpływając na wytwarzanie przez komórki śródbłonka prostacykliny (PGI2) (15). Wzrost stężenia MDA mógłby w tym przypadku być dodatkowym czynnikiem zwiększającym wiązanie nadtlenków lipidów ze ścianą naczyniową i zmniejszającym przeciwagregacyjne właściwości prostacykliny (15). W wielu badaniach klinicznych wykazano, że wysokie stężenia MDA korespondują z chorobami układu sercowo-naczyniowego (16, 17, 18, 19). Kowalski wykazał statystycznie istotnie wyższe stężenie MDA u osób z hipelipidemią mieszaną oraz towarzyszącymi innymi czynnikami ryzyka ChNS (otyłość lub nadwaga, niska aktywność fizyczna, rodzinne występowanie NChS) niż u osób zdrowych (16). Podobnie, Van Gaal i Simon, stwierdzili wyższe stężenia MDA u osób z otyłością i/lub hiperlipidemią w porównaniu z osobami zdrowymi (17, 18). Także u osób ze stabilną dusznicą bolesną i towarzyszącą hiperlipidemią oraz u osób z hiperlipidemią mieszaną bez klinicznych objawów miażdżycy stwierdzano wysokie wartości tego parametru (19).

5 274 I. Bolesławska i inni Nr 3 W badanej grupie kobiet stężenie MDA kształtowało się na poziomie niższym niż w grupie kontrolnej i wynosiło 1,43 ± 0,68 μmol/dm 3. W badanej grupie mężczyzn wartości tego parametru również były niższe niż w grupie kontrolnej (1,80 ± 1,23 μmol/dm 3 ), a zaobserwowana różnica istotna statystycznie w porównaniu z grupą kontrolną (2,49 ± 2,10 μmol/dm 3 ). WNIOSKI 1. Uzyskane wartości parametrów antropometrycznych (wskaźnik BMI, WHR, %FM, obwód pasa) w większości przypadków mieściły się w zakresach wskazujących na brak nadwagi i otyłości w badanej grupie osób. 2. Stężenia malonylodialdehydu były niskie w obu badanych grupach, przy czym w grupie mężczyzn statystycznie istotnie niższe aniżeli w grupie kontrolnej. I. Bolesławska, J. Przysławski, M. Chuchracki, J. A. Szczepanik, J. Żwirska ANTHROPOMETRICAL PARAMETERS AND OXIDATIVE STRESS RISK FACTORS AMONG MEN AND WOMEN UNDER OPTIMAL DIET Summary The study participants comprised 49 females (body weight 63.8±11.6 kg, body height 160±6.96 cm) and 50 males (body weight 77.1±11.4 kg, body height 172±7.77 cm) aged years under low carbohydrate diet. The measured parameters were: body weight, body height, waist and hip circumferences, and skin fold thickness. The parameters were used to calculate the body mass index (BMI), waist to hip ratio (WHR) and body fat content (%FM). The mean values of body mass index (BMI) were slightly higher than recommended among men (26.0±3.23 kg/m 2 ) with proper values among women (24.9±4.20 kg/m 2 ). The body fat content was slightly higher than normal in women and normal in men (17.5±5.08 % men, 30.4±5.53 % women). The waist to hip ratio (WHR) (0.94±0.08 men, 0.81±0.08 women) did not point to hazards that might result from the abdominal location of the adipose tissue. The waist circumference value was at the upper limit of normal values only in women, 80.5±11.6 cm. In men, the value of that index was normal (92.5±10.3 cm). The malonyldialdehyde concentration in the study group was lower in relation to control group, men and women (1.80±1.23 vs. 2.60±2.25 μmol/1, and the recorded difference was statistically significant. PIŚMIENNICTWO 1. Pupek-Musialik D., Kujawska-Łuczak M., Bogdański P. i współpr.: Otyłość i nadwaga epidemia XXI wieku. Przew. Lek., 2008; 1: WHO: Diet, nutritionand the prevention of chronic diseases. Report of the Joint WHO/FAO expert consultation. Genewa, Ehara S., Ueda M., Naruko T. i współpr.: Elevated levels of oxidized low-density lipoprotein show a positive relationship with the severity of acute coronary syndromes. Circulation, 2001; 103: Schnackenberg C.G.: Oxigen radicals in cardiovascular-renal disease. Curr. Opin. Pharmacol., 2002; 2: Durnin J.V.&Womersley: Body fat assessed from total body density and its estimation from skinfold thickness: measurements of 481 men and women aged from 16 to 72 years. British Journal of Nutrition, 1974; 32: Reaven G., Abbasi F., McLaughlin T.: Obesity, insulin resistance, and cardiovascular disease. Recent Prog. Horm. Res., 2004; 59: De Carvalho M.H., Colaco A.L., Fortes Z.B.: Cytokines, endothelial dysfunction, and insulin resistance. Arq. Bras. Endocrinol. Metabol., 2006; 50(2): Szmatłoch E.: Współistnienie metabolicznych i innych czynników zagrożenia miażdżycą w otyłości.

6 Nr 3 Parametry antropometryczne a ryzyko stresu oksydacyjnego 275 Pol. Tyg. Lek., 1999; Suplement 1: Lau D.C., Dhillon B., Yan H.: Adipokines: molekular links between obesity and atherosclerosis. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol, 2005; 288: Dyck D.J., Heigenhauser G.J., Bruce C. R.: The role of adipokines as regulators of skeletal muscle fatty acid metabolism and insulin sensitivity. Acta Physiol. 2006; 186(1): Kośmicki M.: Otyłość jako czynnik ryzyka choroby niedokrwiennej serca diagnostyka i leczenie. Przew. Lek., 2000; 7: Radwańska-Wala B., Buszman E., Drużba D.: Udział reaktywnych form tlenu w patogenezie chorób ośrodkowego układu nerwowego. Wiad. Lek., 2008; 61(1-3): Domański L., Pietrzak-Nowacka M., Szmatłoch E. i współpr.: Dwualdehyd malonowy, kwas moczowy i leukocytoza jako wykładniki stresu oksydacyjnego w świeżym zawale serca i ostrej niewydolności wieńcowej. Pol. Merk. Lek., 2001; 11: Gaweł S., Wardas M., Niedworok E., Wardas P.: Dialdehyd malonowy (MDA) jako wskaźnik procesów peroksydacji w organizmie. Wiad. Lek., 2004; 57(9-10): Aznar J., Santos M.T., Valles J., Sala J.: Serum malondialdehyde-like material (MDA-LM) in acute myocardial infarction. J. Clin. Pathol., 1983; 36: Kowalski J., Pawlicki L., Grycewicz J. i współpr.: Ocena antyoksydacyjnego działąnia atorwastatyny i fluwastatyny stosowanych w prewencji pierwotnej choroby niedokrwiennej serca wpływ na peroksydację lipidów. Wiad. Lek., 2005; 58(7-8): Van Gaal L.F., Vertommen J., De Leeuw I.H.: The in vitro oxidizability of lipoprotein in obese and non-obese subjects. Atherosclerosis, 1998; 137(suppl.): Simon E., Paul J.L., Atger V., Simon A., Moatti N.: Erythrocyte antioxidant status in asymptomatic hypercholesterolemic men. Atherosclerosis, 1998; 138: Jayakumari N., Ambikakumari V., Balakrishnan K.G., Iyer K.S.: Antioxidant status in relation to free radical production during stable and unstable anginal syndromes. Atherosclerosis, 1992; 94: Adres: Poznań, ul. Marcelińska 42.