Kim loại là nguyên tố vô cơ xuất hiện tự nhiên, có mặt với một lượng rất nhỏ trong các mô sống nhưng rất quan trọng đối với sự sống. Một số kim loại được tìm thấy với số lượng lớn trong các mô cơ thể, do đó chúng còn được gọi là chất dinh dưỡng vĩ mô. Ngược lại, một số kim loại cần thiết trong cơ thể với số lượng rất nhỏ, dưới 100 phần triệu (ppm), do đó chúng được gọi là nguyên tố vi lượng hoặc vi chất dinh dưỡng.

Kim loại có liên quan đến một loạt các quá trình sinh lý như các nhóm giả của nhiều protein, cân bằng nước, đồng yếu tố enzym. Ví dụ Mg, Mn và Zn là đồng yếu tố của hàng trăm enzym. Zn tham gia vào quá trình tổng hợp và tiết insulin từ tế bào beta tụy. Tương tự Cr tăng cường hoạt động của thụ thể insulin trên các mô đích, đặc biệt trong các tế bào cơ. Kiểm soát đường huyết kém và bệnh đái tháo đường làm thay đổi lượng của các nguyên tố vi lượng thiết yếu như Zn, Mg, Mn, Cr, Fe,.... bằng cách tăng bài tiết nước tiểu và giảm nồng độ trong máu.

Một số nghiên cứu đã báo cáo rằng sự mất cân bằng của một số kim loại thiết yếu có thể ảnh hưởng xấu đến đảo tụy và gây ra bệnh đái tháo đường. ROS (là sản phẩm chuyển hóa tự nhiên của cơ thể và đóng vai trò quan trọng trong liên lạc tế bào và cân bằng nội mô) được tạo ra ở bệnh nhân đái tháo đường do mất cân bằng các kim loại thiết yếu. Stress oxy hóa (tác động stress từ môi trường như tia UV hay nhiệt độ cao làm nồng độ ROS tăng cao đột ngột nó có thể làm tổn thương đến cấu trúc tế bào) này có thể làm giảm hoạt động của gen insulin và biểu hiện mARN trong các tế bào đảo tụy do tình trạng tăng đường huyết.

Trái lại với các kim loại thiết yếu, một số kim loại độc hại cũng được xác định là có tích lũy ở bệnh nhân Đái tháo đường type 2. Các kim loại độc hại có liên quan đến phá vỡ sự hấp thu glucose và thay đổi cơ chế phân tử liên quan trong điều hòa glucose.

Kim loại thiết yếu và vai trò của chúng

Sắt (Fe)

Sắt (Fe) là kim loại thiết yếu cần thiết cho quá trình tổng hợp hai loại protein chức năng quan trọng là hemoglobin và myoglobin, có liên quan đến việc vận chuyển oxy phân tử trong quá trình hô hấp. Nó cũng có vai trò trong sản xuất elastin cùng với Zn và acid ascorbic và tổng hợp collagen. Trong dòng máu, một phần nhỏ Fe được vận chuyển bởi một glycoprotein vào tế bào, được gọi là transferrin.

Ferritin là một protein nội bào phổ quát lưu trữ sắt và giải phóng nó một cách có kiểm soát. Trong cơ thể người, nó hoạt động như một bộ đệm chống thiếu sắt và quá tải sắt. Đối với bệnh nhân T2D, nồng độ ferritin cao hơn so với bệnh nhân không mắc T2D. Tăng ferritin huyết thanh được coi là một chỉ số của quá tải Fe, liên tiếp dẫn đến một tình trạng gọi là hemochromatosis (tình trạng quá tải sắt). Nồng độ Fe tăng cao oxy hóa các phân tử sinh học khác như acid nucleic, protein và lipid, có thể góp phần vào sự phát triển của T2D bằng cách giảm tiết insulin từ các tế bào beta tuyến tụy với sự gia tăng đồng thời kháng insulin. Các nghiên cứu trước đây cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa nồng độ ferritin huyết thanh và kháng insulin ở giai đoạn tiền lâm sàng trước khi phát triển bệnh đái tháo đường toàn phát. Ngoài chỉ số đường huyết, nồng độ ferritin huyết thanh có thể trở thành một dấu hiệu thay thế của bệnh nhân đái tháo đường để dự đoán khởi phát bệnh.

Sơ đồ biểu diễn các tương tác sắt với kháng insulin và stress oxy hóa

Magie (Mg)

Magie (Mg) là chất dinh dưỡng vĩ mô phong phú nhất, cần thiết cho sức khỏe cơ thể. Nó có vai trò trong hoạt động của hơn 300 enzym, phục vụ một số chức năng sinh lý quan trọng. Các enzym chứa Mg có liên quan đến cân bằng nội mô glucose, dẫn truyền thần kinh, sản xuất DNA và RNA.

Dựa vào 2 nghiên cứu “Nồng độ kali, canxi, magie và natri trong các mẫu sinh học của bệnh nhân đái tháo đường tăng huyết áp và không tăng huyết áp” của Afridi Hl và cộng sự và nghiên cứu “Magie và nguy cơ mắc bệnh T2D ở nam và nữ” của nhóm nghiên cứu Lopez-Ridaura R đã chứng minh rằng thiếu hụt Mg có thể dẫn đến giảm sự hấp thu glucose qua trung gian insulin. Mặt khác, việc bổ sung Mg ngăn ngừa kháng insulin và cũng làm giảm sự phát triển của bệnh TD ở mô hình động vật.

Doctor SAMAN
NCV.DS Lý Thị Minh Giang

 

 

Tài liệu tham khảo

  1. Lopez-Ridaura R, Willett WC, Rimm EB, Liu S, Stampfer MJ, Manson JE, Hu FB. Magnesium intake and risk of type 2 diabetes in men and women. Diabetes Care. 2004;27(1):134–140.
  2. Afridi HI, Kazi TG, Kazi N, Jamali MK, Arain MB, Jalbani N, Sarfaraz RA, Shah A, Kandhro GA, Shah AQ. et al.Potassium, calcium, magnesium, and sodium levels in biological samples of hypertensive and nonhypertensive diabetes mellitus patients. Biol Trace Elem Res. 2008;124(3):206–224.
  3. Abdul Rehman Khan, Fazli Rabbi Awan. Metals in the pathogenesis of type 2 diabetes. J Diabetes Metab Disord. 2014; 13: 16.