Diosmina vs hesperydyna w cukrzycy typu 1 – porównanie działania

Czy leki wenoaktywne mogą wspierać leczenie cukrzycy typu 1?

Diosmina i hesperydyna to naturalne flawonoidy pochodzące z owoców cytrusowych, znane przede wszystkim ze swojego działania wenoaktywnego w przewlekłej chorobie żylnej (CVD). Choć te dwie jednostki chorobowe – cukrzyca i CVD – są zazwyczaj traktowane jako odrębne schorzenia, w rzeczywistości często współwystępują, a cukrzyca pojawia się dwukrotnie częściej u pacjentów z CVD. Co więcej, zarówno w patogenezie CVD, jak i mikronaczyniowych powikłań cukrzycy wymienia się podobne mechanizmy, w tym kluczową rolę stresu oksydacyjnego prowadzącego do dysfunkcji śródbłonka.

Hiperglikemia charakterystyczna dla cukrzycy jest głównym źródłem nadprodukcji reaktywnych form tlenu (ROS), co w konsekwencji prowadzi do stresu oksydacyjnego i rozwoju powikłań naczyniowych. Diosmina i hesperydyna różnią się strukturą chemiczną jedynie obecnością podwójnego wiązania w pierścieniu centralnym, co według analiz zależności struktura-aktywność może wpływać na ich właściwości antyoksydacyjne. Badania farmakologiczne sugerują, że diosmina może być silniejszym antyoksydantem, jednak bezpośrednie porównania obu substancji w warunkach cukrzycy typu 1 są niezwykle rzadkie.

Niniejsze badanie miało na celu bezpośrednie porównanie działania antyoksydacyjnego diosminy i hesperydyny w surowicy szczurów z eksperymentalnie wywołaną cukrzycą typu 1 – model szczególnie istotny, gdyż cukrzyca typu 1 manifestuje się wcześnie i wiąże się z większym ryzykiem wczesnych powikłań naczyniowych.

Jak zaprojektowano eksperyment porównawczy?

Badanie przeprowadzono na trzymiesięcznych samcach szczurów Wistar, u których wywołano cukrzycę typu 1 za pomocą pojedynczej iniekcji streptozotocyny w dawce 60 mg/kg – model powszechnie stosowany do naśladowania objawów cukrzycy typu 1 u ludzi. Po dwóch tygodniach od wywołania cukrzycy, u zwierząt z poziomem glukozy przekraczającym 200 mg/dL rozpoczęto 28-dniową interwencję.

Zwierzęta podzielono na sześć grup eksperymentalnych: kontrolna niediabetyczna (NDM), kontrolna diabetyczna bez leczenia (T1DM) oraz cztery grupy otrzymujące diosminę lub hesperydynę w dawkach 50 lub 100 mg/kg (odpowiednio DIO50, DIO100, HES50, HES100). Substancje podawano drogą dożołądkową przez 28 kolejnych dni, a dobór dawek oparto na danych z literatury naukowej.

Po zakończeniu interwencji pobrano krew od wszystkich zwierząt i przeprowadzono kompleksową analizę biochemiczną surowicy, obejmującą markery metabolizmu węglowodanów (glukoza, insulina, fruktozamina, AGEs), profil lipidowy (cholesterol całkowity, LDL, HDL, triglicerydy), funkcje wątrobowe (ALT, AST) oraz szeroki panel parametrów stresu oksydacyjnego – aktywność enzymów antyoksydacyjnych (SOD, katalaza, GPx), całkowitą odpowiedź antyoksydacyjną (TAR), całkowity status oksydacyjny (TOS), wskaźnik stresu oksydacyjnego (OSI), a także markery uszkodzenia makrocząsteczek (AOPP, MDA) i homeostazę tioli.

Czy flawonoidy wpłynęły na kontrolę glikemii?

Wywołanie cukrzycy spowodowało u wszystkich zwierząt leczonych streptozotocyną ciężkie zaburzenia metabolizmu węglowodanów – znacząco podwyższone poziomy glukozy i fruktozaminy przy jednoczesnym spadku stężenia insuliny. Ani diosmina, ani hesperydyna, niezależnie od dawki, nie przywróciły tych parametrów do wartości prawidłowych obserwowanych u zdrowych szczurów.

Niemniej jednak zaobserwowano pewne znamienne różnice między grupami. Hesperydyna w dawce 100 mg/kg istotnie obniżyła poziom glukozy w surowicy w porównaniu z niższą dawką 50 mg/kg, sugerując dawkozależny mechanizm działania. Podobnie diosmina wykazała dawkozależną redukcję fruktozaminy – markera długoterminowej kontroli glikemii – przy czym w grupie DIO100 poziom ten był znacząco niższy niż w DIO50.

Szczególnie obiecujące okazały się wyniki dotyczące końcowych produktów zaawansowanej glikacji (AGEs). Te toksyczne związki powstające w wyniku nieenzymatycznej reakcji cukrów redukujących z białkami są bezpośrednio odpowiedzialne za rozwój powikłań naczyniowych w cukrzycy. Poziom AGEs był znacząco podwyższony u nieleczonych szczurów diabetycznych, natomiast zarówno diosmina, jak i hesperydyna w obu dawkach (50 i 100 mg/kg) skutecznie go obniżyły po 28 dniach podawania.

Analiza składowych głównych (PCA) parametrów glikemicznych ujawniła, że wyższe dawki obu flawonoidów (DIO100 i HES100) istotnie wpływają na te parametry, grupując się pomiędzy kontrolą niediabetyczną a diabetyczną. Sugeruje to, że pomimo braku wpływu na pojedyncze markery, łączny efekt na metabolizm węglowodanów i AGEs może być korzystny w warunkach diabetycznych.

Jak flawonoidy wpłynęły na gospodarkę lipidową?

Wywołanie cukrzycy typu 1 spowodowało u szczurów charakterystyczną dyslipidemię diabetyczną – wzrost cholesterolu całkowitego, LDL i triglicerydów przy jednoczesnym spadku HDL. Ponadto zaobserwowano podwyższoną aktywność aminotransferazy alaninowej (ALT), co wskazuje na zaburzenia funkcji wątrobowych typowe dla słabo kontrolowanej cukrzycy.

Zarówno diosmina, jak i hesperydyna nie wpłynęły na poziom cholesterolu całkowitego ani nie przywróciły prawidłowej aktywności ALT. Jednak oba flawonoidy skutecznie obniżyły poziom LDL-cholesterolu i podwyższyły HDL-cholesterol – dwa kluczowe parametry profilu lipidowego. Co więcej, hesperydyna w obu dawkach oraz diosmina w dawce 50 mg/kg istotnie zredukowały poziom triglicerydów w porównaniu z grupą T1DM.

Interesująco, analiza PCA dla markerów metabolizmu lipidowego wykazała, że niższe dawki obu flawonoidów (50 mg/kg) działały skuteczniej niż dawki wyższe, co sugeruje odwrócony efekt dawkozależny w przypadku parametrów lipidowych. Wszystkie grupy leczone flawonoidy grupowały się pomiędzy kontrolami niediabetyczną i diabetyczną, wskazując na poprawę profilu lipidowego.

Mechanizmy tego działania mogą obejmować aktywację szlaku kinazy białkowej aktywowanej AMP (AMPK) i fosforylację acetylo-CoA karboksylazy (ACC) – kluczowego regulatora syntezy cholesterolu i kwasów tłuszczowych, co potwierdzono dla diosminy w badaniach in vitro. Hesperydyna z kolei może działać jako inhibitor reduktazy HMG-CoA, enzymu będącego celem statyn.

Który flawonoid silniej przeciwdziała stresowi oksydacyjnemu?

Hiperglikemia prowadzi do nadprodukcji reaktywnych form tlenu (ROS) przez aktywację alternatywnych szlaków metabolicznych glukozy – szlaku poliolowego, heksozaminowego czy kinazy białkowej C. W niniejszym badaniu wskaźnik stresu oksydacyjnego (OSI) był znacząco podwyższony w surowicy nieleczonych szczurów diabetycznych, przy jednoczesnym obniżeniu całkowitej odpowiedzi antyoksydacyjnej (TAR) oraz zmniejszonej aktywności dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) i peroksydazy glutationowej (GPx).

Podanie diosminy lub hesperydyny w obu dawkach skutecznie obniżyło OSI, przywracając jego wartości do poziomu obserwowanego u zdrowych szczurów. Co więcej, TAR wzrosła w sposób dawkozależny – wyższe dawki 100 mg/kg obu flawonoidów podniosły TAR powyżej wartości kontrolnych zarówno diabetycznych, jak i niediabetycznych. To szczególnie istotne, gdyż TAR reprezentuje łączną zdolność antyoksydacyjną organizmu.

Różnice między diosminą a hesperydyną ujawniły się w działaniu na poszczególne enzymy antyoksydacyjne. Żaden z flawonoidów nie przywrócił aktywności SOD ani GPx, która pozostała obniżona u wszystkich zwierząt diabetycznych. Jednak hesperydyna wykazała unikalną właściwość – w dawkach 50 i 100 mg/kg znacząco podniosła aktywność katalazy (CAT) w porównaniu zarówno z grupą T1DM, jak i z obiema grupami leczonymi diosminą. Co więcej, w grupie HES50 aktywność katalazy przekroczyła nawet wartości kontrolne niediabetyczne.

Jeśli chodzi o markery uszkodzenia makrocząsteczek, poziom zaawansowanych produktów utleniania białek (AOPP) był podwyższony u szczurów diabetycznych. Hesperydyna w obu dawkach skutecznie go obniżyła, podczas gdy diosmina nie wykazała takiego działania. Poziom dialdehydu malonowego (MDA) – markera peroksydacji lipidów – pozostał podwyższony we wszystkich grupach diabetycznych i żaden z flawonoidów nie wpłynął na ten parametr.

Homeostaza tioli również uległa zaburzeniu – poziom natywnych tioli (zawierających wolne grupy -SH) paradoksalnie wzrósł u szczurów diabetycznych, prawdopodobnie jako mechanizm kompensacyjny w odpowiedzi na obniżoną aktywność GPx. Żaden z flawonoidów nie skorygował tego parametru.

Co pokazuje holistyczna analiza wszystkich parametrów?

Kompleksowa analiza składowych głównych (PCA) obejmująca wszystkie mierzone parametry – glikemię, profil lipidowy, funkcje wątrobowe i markery stresu oksydacyjnego – ujawniła istotny, ogólny wzorzec działania obu flawonoidów. Grupa kontrolna niediabetyczna (NDM) wyraźnie oddzieliła się od kontroli diabetycznej (T1DM) wzdłuż pierwszej składowej głównej (PC1), odpowiadającej za ponad 27% zmienności.

Wszystkie grupy leczone flawonoidy – z wyjątkiem DIO50 – grupowały się pomiędzy tymi dwiema kontrolami, wskazując na częściową poprawę parametrów metabolicznych i oksydacyjnych. Grupa DIO50 nie wykazała istotnej separacji od T1DM, sugerując, że niższa dawka diosminy była niewystarczająca do osiągnięcia znaczącej poprawy ogólnego stanu metabolicznego.

Wzdłuż drugiej składowej głównej (PC2), odpowiadającej za ponad 22% zmienności, zaobserwowano dawkozależny efekt obu flawonoidów na parametry stresu oksydacyjnego. Grupy DIO50, DIO100 i HES100 istotnie oddzieliły się od T1DM, wskazując na ogólną, dawkozależną poprawę w zakresie markerów oksydacyjnych – głównie stosunku natywne tiole/disulfidy, natywnych tioli, TAR oraz OSI i disulfidów.

Główne źródła zmienności związane z PC1 to glukoza, MDA, AOPP, fruktozamina oraz aktywność GPx, insulina i SOD. To potwierdza, że te parametry najsilniej różnicują grupy eksperymentalne i są kluczowymi celami terapeutycznymi w cukrzycy typu 1.

Wieloczynnikowe podejście PCA pozwoliło uchwycić synergiczny efekt działania flawonoidów, który nie był widoczny przy analizie pojedynczych parametrów. Takie holistyczne spojrzenie jest szczególnie wartościowe w kontekście złożonych chorób metabolicznych, gdzie izolowana analiza poszczególnych biomarkerów może dawać pozornie sprzeczne wyniki.

Jakie mechanizmy mogą tłumaczyć działanie flawonoidów?

Skuteczność diosminy i hesperydyny w redukcji stresu oksydacyjnego i poprawie profilu metabolicznego może wynikać z kilku uzupełniających się mechanizmów molekularnych. Badania in silico i in vivo wykazały, że oba flawonoidy działają jako ligandy dla fosfatydyloinozytolo-3-kinazy (PI3K) i modulują szlak sygnalizacyjny PI3K/Akt/FOXO1, kluczowy dla regulacji metabolizmu glukozy, lipidów oraz odpowiedzi antyoksydacyjnej.

W badaniach na szczurach z cukrzycą typu 2 diosmina i hesperydyna zwiększały ekspresję genów dla PI3K i FOXO1 w wątrobie oraz PI3K, p-AKT, FOXO1 i kinazy białkowej aktywowanej AMP (AMPK) w trzustce. Ponadto podnosiły ekspresję transporterów glukozy GLUT2 i GLUT4 w obu tych narządach, co może tłumaczyć obserwowane efekty na metabolizm węglowodanów, mimo braku bezpośredniego wpływu na glikemię.

Jeśli chodzi o działanie przeciwglikacyjne, badania in vitro potwierdziły, że zarówno diosmina, jak i hesperydyna skutecznie hamują powstawanie AGEs, przy czym hesperydyna wykazywała nawet silniejszy efekt niż aminoguanidyna – substancja referencyjna. To działanie jest szczególnie istotne, gdyż AGEs są bezpośrednio odpowiedzialne za dysfunkcję śródbłonka i rozwój powikłań mikronaczyniowych.

W kontekście metabolizmu lipidów, diosmina aktywuje szlak AMPK i fosforylację acetylo-CoA karboksylazy (ACC), co hamuje syntezę cholesterolu i kwasów tłuszczowych. Hesperydyna z kolei działa jako inhibitor reduktazy HMG-CoA, głównego enzymu syntezy cholesterolu. Dodatkowo, badania in vitro sugerują, że flawonoidy mogą wiązać się z cząsteczkami LDL, zmniejszając ich podatność na utlenianie i glikację w środowisku hiperglikemicznym.

Różnice w sile działania antyoksydacyjnego między diosminą a hesperydyną mogą wynikać ze struktury chemicznej. Obecność podwójnego wiązania w pierścieniu centralnym diosminy teoretycznie powinna zwiększać jej właściwości antyoksydacyjne według analiz zależności struktura-aktywność. Jednak w praktyce hesperydyna wykazała silniejsze działanie w testach FRAP i ABTS in vitro oraz lepiej podnosiła aktywność katalazy i redukowała AOPP w niniejszym badaniu in vivo.

Jakie są implikacje dla praktyki klinicznej?

Wyniki niniejszego badania sugerują, że diosmina i hesperydyna – leki powszechnie stosowane w przewlekłej chorobie żylnej – mogą pełnić rolę terapii adjuwantowej u pacjentów z cukrzycą typu 1, szczególnie tych z współistniejącą CVD. Ich wielokierunkowe działanie obejmuje redukcję AGEs, poprawę profilu lipidowego oraz zmniejszenie stresu oksydacyjnego, co łącznie może przekładać się na zmniejszenie ryzyka powikłań naczyniowych.

Szczególnie istotna jest skuteczność w obniżaniu poziomu AGEs, które odgrywają kluczową rolę w patogenezie mikroangiopatii diabetycznych – retinopatii, nefropatii i neuropatii. Redukcja LDL-cholesterolu i triglicerydów oraz podniesienie HDL-cholesterolu może dodatkowo wspierać profilaktykę makroangiopatii, takich jak choroba niedokrwienna serca czy miażdżyca.

Dawkozależny efekt na TAR i OSI sugeruje, że wyższe dawki (100 mg/kg u szczurów, co w przeliczeniu na człowieka odpowiada około 16 mg/kg) mogą być bardziej efektywne w walce ze stresem oksydacyjnym. Jednak w kontekście profilu lipidowego, niższe dawki wydają się równie skuteczne lub nawet lepsze, co wymaga dalszych badań optymalizacyjnych.

Warto podkreślić, że diosmina i hesperydyna są uznawane za substancje nietoksyczne i są powszechnie stosowane jako leki oraz suplementy diety. Jedno z nielicznych randomizowanych badań klinicznych u pacjentów z cukrzycą typu 2 i zespołem metabolicznym wykazało, że oba flawonoidy poprawiają profil metaboliczny bez działań niepożądanych. Niemniej jednak, u pacjentów z cukrzycą typu 1 dane kliniczne są wciąż ograniczone.

Potencjalnymi kandydatami do takiej terapii mogliby być pacjenci z cukrzycą typu 1 i współistniejącą przewlekłą chorobą żylną, u których suplementacja flawonoidami mogłaby przynieść podwójną korzyść – złagodzenie objawów żylnych oraz wsparcie w zapobieganiu powikładom naczyniowym cukrzycy. Jednak przed wdrożeniem do praktyki klinicznej konieczne są badania na większych grupach pacjentów, z dłuższym okresem obserwacji oraz analizą molekularną mechanizmów działania.

Jakie wnioski płyną z porównania diosminy i hesperydyny?

Badanie wykazało, że zarówno diosmina, jak i hesperydyna wywierają korzystny wpływ na parametry metaboliczne i oksydacyjne u szczurów z cukrzycą typu 1, działając w sposób dawkozależny. Hesperydyna okazała się silniejszym antyoksydantem w zakresie aktywności katalazy i redukcji AOPP, podczas gdy obie substancje równie skutecznie obniżały AGEs, OSI i poprawiały profil lipidowy. Holistyczna analiza wieloczynnikowa ujawniła synergiczny efekt działania flawonoidów na różne aspekty metabolizmu, który nie był widoczny przy analizie pojedynczych parametrów. Te odkrycia sugerują, że leki wenoaktywne mogą stanowić wartościową terapię adjuwantową u pacjentów z cukrzycą typu 1 i współistniejącą chorobą żylną, potencjalnie zmniejszając ryzyko powikłań naczyniowych poprzez wielokierunkowe działanie antyoksydacyjne i metaboliczne.