Masarykova univerzita v Brně Lékařská fakulta GLYKEMICKÝ INDEX POTRAVIN A JEHO APLIKACE A OMEZENÍ. Bakalářská práce v oboru výživa člověka

Transkript

1 Masarykova univerzita v Brně Lékařská fakulta GLYKEMICKÝ INDEX POTRAVIN A JEHO APLIKACE A OMEZENÍ Bakalářská práce v oboru výživa člověka Vedoucí bakalářské práce: MVDr. Halina Matějová Autorka: Markéta Školoutová Obor výživa člověka Brno, květen 2007

2 Jméno a příjmení autora: Markéta Školoutová Název bakalářské práce: Glykemický index potravin a jeho aplikace a omezení Vedoucí bakalářské práce: MVDr. Halina Matějová Rok obhajoby bakalářské práce: 2007 Souhrn: V roce 1981 představil Jenkins pojem glykemický index jako prostředek pro kvantifikaci glykemické odezvy sacharidů ve stravě, což umožňuje, aby byly různé sacharidy v rámci jednoho jídla nebo dne zaměňovány bez výrazných změn v hladině postprandiální glykemie. V posledních letech byla provedena řada studií, které spojují glykemický index s posprandiálním glukózovým metabolismem, inzulinovou rezistencí a kardiovaskulárními rizikovými faktory. WHO a FAO doporučili klasifikování sacharidů podle jejich glykemického indexu. Klíčová slova: glykemický index, glykemická nálož, diabetes, obezita, metodologie Souhlasím, aby práce byla půjčována ke studijním účelům a byla citována dle platných norem.

3 Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracovala samostatně pod vedením MVDr. Haliny Matějové a uvedla v seznamu literatury všechny použité literární a odborné zdroje. V Brně dne 5. května

4 Poděkování Na tomto místě bych ráda poděkovala MVDr. Halině Matějové za odborné vedení této práce, čas který mi věnovala při jejím zpracování, cenné připomínky a trpělivost.

5 Obsah 1. ÚVOD A HISTORIE DEFINICE INZULINEMICKÝ INDEX METODOLOGIE ZPŮSOB VÝPOČTU GLYKEMICKÝ INDEX GLYKEMICKÝ INDEX KOMBINOVANÉHO JÍDLA A CELKOVÝ DENNÍ GLYKEMICKÝ INDEX GLYKEMICKÁ NÁLOŽ DEFINICE 50 G PORCE SACHARIDŮ ROZDÍLY MEZI JEDNOTLIVCI REFERENČNÍ POTRAVINA, POROVNÁVÁNÍ DAT V TABULKÁCH FIXNÍ VERSUS UPRAVENÁ DÁVKA SACHARIDŮ FAKTORY MODULUJÍCÍ GLYKEMICKÝ INDEX DÉLKA A SLOŽENÍ ŘETĚZCE AMYLÓZA A AMYLOPEKTIN ROZPUSTNÉ A NEROZPUSTNÉ NEŠKROBOVÉ POLYSACHARIDY (VLÁKNINA), VLIV TRÁVICÍHO ÚSTROJÍ BUNĚČNÁ STRUKTURA, TECHNOLOGIE PŘÍPRAVY POKRMŮ RYCHLE A POMALU DOSTUPNÁ GLUKÓZA TĚSTOVINY BRAMBORY TEPLOTA SKLADOVÁNÍ KVÁSEK, KVASNICE, ORGANICKÉ KYSELINY (OCTOVÁ A MLÉČNÁ) BÍLKOVINY A TUKY VÍNO VLIV PŘEDCHOZÍHO JÍDLA MNOŽSTVÍ ABSORBOVANÝCH SACHARIDŮ METABOLICKÉ POCHODY PO KONZUMACI POTRAVINY S VYSOKÝM A NÍZKÝM GLYKEMICKÝM INDEXEM...24

6 6. VYUŽITÍ GLYKEMICKÉHO INDEXU V PRAXI INZULINOVÁ REZISTENCE DIABETES MELLITUS PREVENCE DIABETU 2. TYPU FRUKTÓZA A DIABETES MELLITUS TĚHOTENSTVÍ DOPORUČENÍ FYZICKÁ VÝKONNOST DUŠEVNÍ VÝKONNOST OBEZITA DOPORUČENÍ SRDEČNĚ-CÉVNÍ ONEMOCNĚNÍ FRUKTÓZA A SRDEČNĚ-CÉVNÍ ONEMOCNĚNÍ ZUBNÍ ZDRAVÍ PRAKTICKÉ VYUŽITÍ GLYKEMICKÉHO INDEXU VE SVĚTĚ A V ČESKÉ REPUBLICE AUSTRÁLIE ITÁLIE, STŘEDOZEMNÍ STRAVA ČESKÁ REPUBLIKA OTÁZKY VLÁKNINA MLÉKO SACHARÓZA CHROM ROZDÍLY U JEDNOTLIVÝCH POTRAVIN ZÁVĚR POUŽITÁ A DOPORUČENÁ LITERATURA PŘÍLOHY...45

7 Použité symboly a zkratky BMI hmotnost : tělesná výška 2 (body mass index) GI glykemický index GIP gastrický inhibiční peptid (stimulace sekrece inzulinu a tlumení sekrece glukagonu) GLP 1 glukagonu podobný peptid (účinek viz výše) GN glykemická nálož (glycemic load) HSL hormon-senzitivní lipáza II inzulinemický index LPL lipoproteinová lipáza NEMK neesterifikované mastné kyseliny Poznámka: V seznamu nejsou uvedeny symboly a zkratky všeobecně známé nebo používané jen ojediněle s vysvětlením v textu.

8 Úvod a historie Sacharidy jsou důležitým zdrojem energie lidí na celém světě. Ovlivňují mnoho metabolických a fyziologických pochodů v těle, včetně činnosti mozku a fyzické výkonnosti. Řadu let byla dávána doporučení zvýšit spotřebu komplexních sacharidů (těstovin, rýže, brambor, pečiva a dalších obilovin) a omezit konzumaci tuků. Postupně se ukázalo, že rozdělení sacharidů na jednoduché a složité má své omezení. Například již v roce 1936 si Conn a Newburgh všimli, že různé potraviny obsahující sacharidy mohou mít stejné složení živin, ale rozdílnou glykemickou odezvu (9). V roce 1981 představil Jenkins pojem glykemický index jako prostředek pro kvantifikaci glykemické odezvy sacharidů ve stravě, což umožňuje, aby byly různé sacharidy v rámci jednoho jídla nebo dne zaměňovány bez výrazných změn v hladině postprandiální glykemie (17). Glykemický index (GI) je seřazení sacharidů na stupnici od 0 do 100 (i více) a vyjadřuje jejich schopnost zvýšit hladinu glukózy v krvi. Potraviny s vysokým GI jsou ty, které jsou stráveny a absorbovány rychle a způsobí znatelné kolísání glykemie. Jídla s nízkým GI jsou trávena a absorbována pomaleji a způsobují postupnější vzestup glykemie a inzulinemie a mají potenciální výhody pro zdraví (60). WHO a FAO doporučili klasifikování sacharidů podle jejich glykemického indexu (16). V Austrálii jsou prováděny kroky, jak uvést glykemický index do praktického života. Tým lidí na univerzitě v Sydney (University of Sydney) spolu s dalšími organizacemi vyvíjejí program označování potravin jejich glykemickým indexem a každý rok je zde testována řada dosud nezkoumaných potravin (60). Naproti tomu Americká diabetická asociace (American Diabetes Association) je obezřetnější. Uznává, že existuje potenciální role stravy s nízkým glykemickým indexem a nízkou glykemickou náloží při prevenci diabetu 2. typu. Říká však, že ačkoliv některé studie tento vztah prokázaly, jiné nebyly schopné tento vztah potvrdit. Proto neexistují dostatečné a konzistentní důkazy a bude nutné provést další klinické studie pro získání ucelenějších informací. Přesto doporučuje potraviny s nízkým glykemickým indexem, které jsou bohaté na vlákninu a další důležité živiny s tím, že glykemický index a glykemická nálož mohou představovat dodatečný přínos k běžnému hodnocení sacharidů (1).

9 - 9 - V České republice má zavedení a používání glykemického indexu několikaleté zpoždění. Glykemický index u nás v současné době ve své práci využívá například Fórum zdravé výživy, Merrylinka, společnost STOB a další (viz také 7.3). Poznatky z poslední doby ukazují, že zvýšená postprandiální hladina glukózy v krvi a koncentrace inzulinu jsou rizikovými faktory diabetu, kardiovaskulárních chorob a nádorových onemocnění. Řada studií zaznamenala zlepšené hodnoty glykemie u diabetu 1. i 2. typu. Některé studie také zaznamenaly snížení hladin krevních lipidů. Mnoho potravin s vysokým obsahem vlákniny, které snižují LDL cholesterol mají zároveň nízký glykemický index (ječmen, fazole, atd.) (26). Tyto poznatky vedly k závěru, že snížení postprandiální hladiny glukózy a inzulinu v krvi by mohlo být užitečné v prevenci nebo léčení těchto onemocnění. Existuje polemika o tom, jak snížit hladinu glukózy v krvi a inzulinovou odezvu a zda postupy, které snižují glykemickou odezvu mají pozitivní účinky z dlouhodobého pohledu (54). S glykemickým indexem souvisí i pojem glykemická nálož (glycemic load). Tento pojem byl navržen jako měřítko celkového vlivu sacharidů ve stravě a počítá se vynásobením GI množstvím sacharidů. Tento koncept ale vyžaduje obezřetnost, protože snížení glykemické nálože může být dosaženo buď snížením GI stravy a nebo sníženým příjmem sacharidů. Dlouhodobý výsledek těchto dvou kroků nemusí být stejný (54). Cílem této práce je vysvětlení pojmů glykemický index a glykemická nálož, seznámení s doporučovanou metodologií používanou při zjišťování těchto veličin, pohled na faktory, které glykemický index ovlivňují, předvedení možného i již používaného praktického využití v praxi a upozornění na možná omezení aplikace tohoto konceptu.

10 Definice Glykemický index je hodnota, která popisuje vzestup krevní glukózy po příjmu potraviny obsahující sacharidy a srovnává ho s hladinou glukózy po příjmu stejného množství standardní sacharidové potraviny. Dle FAO a WHO je glykemický index definován jako plocha pod vzestupnou částí křivky postprandiální glykemie testované potraviny s obsahem 50 g sacharidů (F), vyjádřená jako procento odezvy na stejné množství sacharidů ze standardní potraviny (B), požité stejnou osobou (11). Obr. 1 Výpočet glykemického indexu (58) 2.1. Inzulinemický index Kromě měření hladiny glukózy je možné i měření inzulinové odezvy, tzv. inzulinemického indexu (II), který obecně vykazuje silnou korelaci s glykemickým indexem. Pouze mléčné výrobky jsou v tomto ohledu výjimkou, jelikož mají větší inzulinovou odezvu než by se dalo očekávat podle hodnoty glykemického indexu, a jejich vliv na metabolismus se dále zkoumá. Snížení glykemického indexu stravy je obecně spojeno se sníženou sekrecí inzulinu. K nevýhodám II patří například to, že se liší u různých jedinců v závislosti na zdravotním stavu, a to zvláště u pacientů s diabetem 2. typu, kdy je sekrece inzulinu po vzestupu krevní glukózy narušena. Naproti tomu hodnoty glykemického indexu vykazují vysokou korelaci bez ohledu na stav glukózové tolerance jedince (11,16).

11 Metodologie Glykemický index potravin není možné získat pouhým odhadem z chemického složení potravin. Pro jeho výpočet je nutné použít standardizovanou metodu. Správnost a přesnost výsledků ovlivňuje řada faktorů. Při použití vhodných metod je však možné dosáhnout reprodukovatelných a málo variabilních výsledků. Standardní metoda pro určování glykemického indexu byla popsána FAO a WHO v roce Metoda byla testována v sedmi centrech v různých zemích a pracuje s 95% intervalem spolehlivosti (+-15) v rámci desetičlenného souboru osob. Glykemický index byl kritizován díky určité variabilitě, což bylo argumentem pro upřednostňování výměnných jednotek. Tato kritika je nelogická, protože faktory způsobující proměnlivost u glykemické odezvy ovlivní klinickou využitelnost nejen glykemického indexu, ale zároveň výměnných jednotek nebo dalších metod (11,16,54) Způsob výpočtu Glykemický index Testy musí být provedeny na šesti nebo více osobách a výsledné hodnoty zprůměrovány. Do výpočtů se zahrnuje pouze vzestup glykémie nad hodnotu nalačno. Pokud hladina glukózy klesne pod tuto hranici, je tato oblast zanedbána (viz obr. 2). Glukóza, GI = 100 Čočka, GI = 40 Obr. 2 Glykemický index: při výpočtu se berou v úvahu pouze hodnoty přesahující hodnotu glykémie nalačno (60) Pro měření glykemického indexu je nejvhodnější kapilární krev, protože ji lze snadno získat, není nutné zpracování a ošetření krve před vlastním měřením, vzestup hladiny glukózy

12 je vyšší než v žilní krvi a výsledky jsou méně variabilní. Díky tomu jsou rozdíly mezi jednotlivými potravinami větší a je jednodušší je zjistit statisticky. Měření je prováděno ráno po hodinovém lačnění. U testovaných osob se odebere vzorek kapilární krve z prstu (hodnota nalačno), je podána testovaná potravina a po její konzumaci se odeberou vzorky krve v 15, 30, 45, 60, 90 a 120 minutě od začátku konzumace. Hodnoty se vynesou do grafu a porovnají se s referenční potravinou. Obr. 3 Glykemická odpověď zdravého dospělého (potravina s vysokým GI vs. potravina s nízkým GI) Glykemická odezva se u stejného člověka po konzumaci testované potraviny za standardních podmínek v různé dny liší. Rozsah této variability je podobný jako u orálního glukózového tolerančního testu. Pro snížení variability a získání reprezentativních průměrných hodnot je doporučeno opakovat měření u jedné osoby alespoň třikrát v různé dny. S každou testovanou potravinou se podávají 1-2 šálky standardního nápoje ve formě vody, čaje nebo kávy. Zvolený nápoj zůstává pro daného jedince během všech měření stejný. Testovaná jídla jsou zkonzumována během 10 minut. Nízký glykemický index mají potraviny s hodnotou nižší než 55, střední 55 70, a vysoký potraviny s hodnotou vyšší než 70 (GI glukózy = 100) (11,16,26,54,60) Glykemický index kombinovaného jídla a celkový denní glykemický index Každá sacharidová složka je vyjádřena jako podíl celkového množství sacharidů v jídle nebo za den a vynásobena odpovídajícím glykemickým indexem. Součet těchto hodnot

13 vyjadřuje glykemický index jídla nebo denní glykemický index (viz tab. 1). Metody používající měření jediné glykemické křivky po kombinovaném jídle jsou méně přesné (11,26). Potravina Sacharidy (g) Podíl na celkovém množství sacharidů GI potraviny GI potraviny v jídle Chléb 25 0, ,2 Cereálie 25 0, ,6 Mléko 6 0, ,2 Sacharóza 5 0, ,9 Pomerančový džus 12 0, ,1 Celkem 73 80,0 Tabulka 1 Glykemický index kombinovaného jídla - příklad výpočtu (11) Glykemická nálož Glykemická nálož (GN) je hodnota, která zahrnuje jak glykemický index, tak i množství sacharidů konzumované v dané porci. Vypočítá se tak, že glykemický index potraviny, jídla nebo celodenní stravy vydělíme 100 a vynásobíme množstvím vstřebatelných sacharidů v gramech. Z výsledných hodnot můžeme předvídat akutní metabolický efekt jednotlivých potravin. Glykemická nálož 20 a více je považována za vysokou, je střední 10 a méně za nízkou. Celodenní glykemická nálož < 80 je nízká, >120 je vysoká. Potraviny, které mají nízkou glykemickou nálož, mají často nízký GI (viz tabulka 4). Řada druhů ovoce a zeleniny přestavuje nízkou nebo velmi nízkou glykemickou nálož. Například jablko má GI 38 (GI glukóza = 100) a obsahuje 15 gramů sacharidů ve 120 g porci. GN = 38/100 x 15 = 5,7. Vodní meloun má GI = 72, porce o hmotnosti 120 gramů obsahuje 6 gramů dostupných sacharidů. Glykemická nálož je tedy 72/100 x 6 = 4,3. Pro sestavování jídelníčku není používání glykemické nálože příliš vhodné z toho důvodu, že může být ovlivněna buď změnou GI jednotlivých potravin nebo změnou velikosti sacharidových porcí. Glykemický index a množství sacharidů jsou dvě odlišné věci. Snížením glykemického indexu u konzumovaných potravin při zachování příjmu sacharidů dosáhneme odlišného účinku na beta-buňky pankreatu, krevní tlak, inzulin v plazmě, triglyceridy a volné mastné kyseliny než sníženým příjmem sacharidů.

14 Glykemická nálož byla sledována ve velké populaci zdravých žen (Nurses Health Study). V náhodném vzorku 280 postmenopauzálních žen se objevila silná pozitivní asociace mezi glykemickou náloží a hladinami triglyceridů nalačno (vztah byl zvláště zřetelný u žen s BMI vyšším než 25). K tomuto výsledku přispěli nezávisle na sobě celkový glykemický index a celkové množství sacharidů. Glykemická nálož měla také pozitivní vliv na riziko vzniku diabetu 2. typu a kardiovaskulárních chorob (11,54) Definice 50 g porce sacharidů Glykemický index je indexem vyjadřujícím schopnost sacharidů v potravinách zvyšovat hladinu krevní glukózy. Porce testované potraviny by měla obsahovat 50g těchto sacharidů. Testovaná a referenční potravina nemusí obsahovat stejné celkové množství sacharidů, ale musí obsahovat stejné množství absorbovatelných sacharidů, tzn. těch, které se vstřebávají v tenkém střevě. Ačkoliv se jedná o jednoduchý koncept, v praxi je jeho aplikace složitější, protože definice sacharidů a metody používané k jejich měření se v různých částech světa liší. V praxi jsou absorbovatelné sacharidy často stanovovány jako celkové sacharidy minus vláknina. Tento odhad ale může zahrnovat resistentní škroby a další nevstřebatelné sacharidy (fruktooligosacharidy, cukerné alkoholy), což vede k jejich nesprávnému zahrnutí do výpočtů (11,54,57) Rozdíly mezi jednotlivci Různé osoby mají široké rozmezí glykemické odezvy. Pokud je ale glykemická odezva vyjádřena ve vztahu k referenční potravině, rozdílnost mezi jednotlivci se zredukuje v takové míře, že už není statisticky významná. Hodnoty glykemického indexu nejsou výrazně ovlivněny věkem, pohlavím, BMI, národností, stavem glukózové tolerance ani přítomností diabetu 1. nebo 2. typu (11,54) Referenční potravina, porovnávání dat v tabulkách Referenční (standardní) potravině je přidělena hodnota glykemického indexu 100. Jako referenční potravina může být použita glukóza nebo bílý chléb (upečený z přesně navážených surovin a tím známého složení). Glukóza má o 40% větší glykemickou odezvu než bílý chléb nebo naopak chléb má 71% odezvu glukózy. V mezinárodních tabulkách jsou uvedeny hodnoty pro obě referenční potraviny. Pokud chceme převést hodnoty založené na indexu, kde je jako referenční potravina použita glukóza (GI = 100), na hodnoty založené na indexu, kde je referenční potravinou bílý

15 chléb (GI = 100), je nutné je vynásobit 1,4. V opačném případě se hodnoty vynásobí 0,7 (11,15,54,57) Fixní versus upravená dávka sacharidů Některé studie použily dávku sacharidů upravenou podle hmotnosti testovaného člověka s předpokladem, že dostanou přesnější výsledky než u fixní dávky sacharidů. Byl proveden pokus, ve kterém bylo zjištěno, že střední variační koeficienty glykemické odezvy v plazmě jsou stejné u fixních i upravených dávek sacharidů. Inzulinemická odpověď se více lišila u fixních dávek, zatímco koncentrace volných mastných kyselin v plazmě po 4 hodinách byla rozdílnější u upravených dávek. Volba fixní nebo upravené dávky proto může záviset na druhu sledovaného metabolitu (54).

16 Faktory modulující glykemický index Sacharidy v potravě ovlivňují metabolismus minimálně čtyřmi mechanismy: povahou absorbovaných monosacharidů, množstvím konzumovaných sacharidů, rychlostí absorpce a fermentací ve střevech. Snížení glykemické odezvy sníženým příjmem sacharidů zvyšuje hladinu postprandiálních volných mastných kyselin v séru a nezlepšuje celkovou kontrolu glykemie u diabetiků. Naproti tomu strava s nízkým glykemickým indexem snižuje hladinu volných mastných kyselin v séru a zlepšuje kontrolu glykemie (54). Pro pochopení mechanismu, který způsobuje rozdíly v GI, je zkoumána aktivita pankreatické α-amylázy, která se podstatně účastní vstupní fáze trávení škrobu. Činnost pankreatické α-amylázy je pravděpodobně ovlivněna několika faktory včetně botanického zdroje škrobu, struktury potraviny ovlivňující schopnost škrobových granulí bobtnat a obsahu amylopektinu (11) Délka a složení řetězce Škroby se skládají z opakujících se glukózových jednotek. Glykemický index různých škrobů není ovlivněn délkou řetězce, ale dostupností enzymatickému trávení. Bílý chléb a těstoviny mají podobnou délku řetězců, ale chléb má vyšší glykemický index díky své terciární struktuře a rozpustnosti, která zajišťuje větší expozici slinným a pankreatickým amylázám. Sacharidy s krátkým řetězcem jsou obvykle absorbovány rychle. Pokud ale obsahují jiný sacharid než glukózu, je glykemický index úměrně snížen. Disacharidy sacharóza a laktóza se skládají z glukózy a fruktózy nebo galaktózy a oba mají nižší glykemický index než maltóza, která je složena ze dvou molekul glukózy (16) Amylóza a amylopektin Škroby v obilovinách, rýži, bramborách a všech zelených rostlinách jsou složeny z opakujících se glukózových jednotek uspořádaných do přímých (amylóza) a větvených řetězců (amylopektin). Rychlost absorpce a také glykemický index těchto škrobů jsou ovlivněny poměrem amylózy a amylopektinu. Kompaktnější struktura amylózy způsobuje horší dostupnost pro trávení amylázami. Škroby s vyšším obsahem amylózy mají tudíž nižší glykemický index (16). Standardní kukuřičný škrob obsahuje 30% amylózy. Byly prováděny testy, které ukázaly, že pro dosažení významného snížení postprandiální glykemie a inzulinemie musí být množství amylózy v potravině větší než 50% (11).

17 Rozpustné a nerozpustné neškrobové polysacharidy (vláknina), vliv trávicího ústrojí Klinické studie ukázaly, že strava bohatá na rozpustnou vlákninu snižuje postprandiální glykemii a inzulinemii. Nerozpustná vláknina na glykemický index vliv nemá. Strava s vysokým obsahem vlákniny proto vždy nepředstavuje stravu s nízkým glykemickým indexem. Nejběžnějším typem vlákniny v obilninových výrobcích, celozrnném chlebu a hnědé rýži je celulóza, a jelikož je nerozpustná, mají tyto potraviny téměř stejný glykemický index, ať už ji obsahují nebo neobsahují. Výjimkou je výrobek All-Bran firmy Kellogg s, který má z neznámých důvodů nízký glykemický index, i přes vysoký obsah nerozpustné vlákniny. (All- Bran je obilninový výrobek s vysokým obsahem pšeničných otrub konzumovaný obvykle k snídani) (16,61). Rozpustná vláknina, která se nachází v luštěninách, ovoci, ovsu a ječmeni, vytváří v žaludku rosolovité gely, které zpomalují vyprazdňování žaludku a enzymatické trávení vytvořením fyzické bariéry kolem sacharidů. Pozitivně ovlivňuje inkretin (GIP, GLP 1) a je fermentována bakteriemi v tlustém střevě za vzniku mastných kyselin s krátkým řetězcem (acetátu, propionátu a butyrátu). Propionát je substrátem glukoneogeneze a ovlivňuje glykemii (16,44,54). Deset pacientů s diabetem 2. typu konzumovalo v náhodném pořadí v týdenních intervalech čtyři izoenergetické diety, které se lišily obsahem ve vodě rozpustné vlákniny. Bylo zjištěno, že pouze strava přirozeně bohatá na vlákninu (která je viskózní, fermentuje a omezuje dostupnost škrobů enzymům) zlepšuje v porovnání se stravou obohacenou o gumu guar (viskózní vláknina) nebo hydrolyzovanou gumu guar (není viskózní, ale vyvolává střevní fermentaci) postprandiální glykemii (-63%), inzulinemii (- 31%) a hladinu triglyceridů (-66%) (11). Jiná jednodenní studie došla k podobným výsledkům, kdy strava s potravinami přirozeně bohatými na vlákninu (fazole, zelenina, jablka) také jako jediná významně snížila glykemii (o 40%), inzulinemii (o 30%), hladinu triglyceridů (o 48%) a volných mastných kyselin (o 53%). Tato strava spolu se stravou obohacenou o gumu guar měla vyšší viskozitu a pomalejší vyprazdňování žaludku v porovnání s kontrolní dietou, ale pouze strava s potravinami přirozeně bohatými na vlákninu zvýšila koncentraci acetátu v plazmě (+270%). Tato studie potvrdila, že viskózní vláknina zpomaluje vyprazdňování žaludku, ale tento efekt není vždy spojen se změnou glykemie (44).

18 Buněčná struktura, technologie přípravy pokrmů Příprava a zpracování potravin mohou ovlivnit glykemický index. Vysoce zpracované potraviny mívají vysoký glykemický index. Když se vařením a zpracováním poruší buněčná stěna, dojde k otevření škrobových granulí, umožnění trávení amylázou a zvýšení glykemického indexu (16). Neporušená zrna obilovin ve speciálním žitném chlebu, celozrnném pšeničném chlebu a bulguru mají nízký glykemický index. Pokud jsou ale zrna v chlebu rozemletá, dojde ke zvýšení glykemického indexu. Porovnání čtyř typů pšenice celých zrn, lámaných zrn, hrubé a jemné celozrnné mouky u 10 zdravých osob vedlo k podobným inzulinovým odezvám a u celých zrn ke třetinové glykemické odezvě hladké mouky (16,22). Instantní, předvařená a parboiled rýže mají vyšší glykemický index než standardní rýže. Hodnoty u rýže se však mohou velmi lišit v závislosti na druhu rýže a obsahu amylózy. Neloupaná rýže může mít o něco nižší GI než bílá rýže. O Dea et al. porovnávali loupanou a neloupanou rýži, která byla konzumována rozemletá nebo v původní podobě. Oba druhy mleté rýže měly mnohem vyšší vrchol křivky glykemie i inzulinemie než rýže nemletá, která má škrob zpočátku méně přístupný střevním hydrolytickým enzymům. Celková plocha pod křivkou však byla za 4 hodiny stejná u všech druhů rýže, což naznačuje, že u mleté rýže došlo k odlišné rychlosti absorpce. Vláknina v rýži na rychlost absorpce vliv neměla (22,39). Podobný účinek byl zjištěn při porovnání celých jablek, jablečného pyré a jablečného džusu (bez pektinu). Jablečný džus měl nejvyšší, pyré střední a celé jablko nejnižší odezvu (21). Vařené luštěniny mají nízký glykemický index, protože jsou jejich buněčné stěny odolné vůči vaření. Tovar et al. hodnotili glykemickou a inzulinemickou odezvu na různě připravené červené fazole u zdravých jedinců. Suchá semena byla (a) uvařena; (b) autoklávována; (c) uvařena, usušena mrazem a pomleta pro získání předvařené mouky (PM) bohaté na škrob uzavřený v buňkách; (d) pomleta, uvařena v páře a usušena mrazem pro získání mouky obsahující volný škrob (ŠM). Všechny technologické úpravy měly nižší metabolickou odezvu než bílý chléb. Autoklávované fazole, PM a ŠM měly rychlejší odezvu než vařená semena. Odezva na autoklávované fazole a PM byla někde mezi vařenými fazolemi a ŠM. V jiné studii byly porovnávány fazole s nepoškozenými (NB) a poškozenými (PB) buňkami. Glykemická odezva se u zdravých jedinců významně nelišila, zatímco inzulinemická odezva byla významně nižší po konzumaci NB. U pacientů s NIDDM byla po konzumaci NB významně nižší glykemická i inzulinemická odezva (20)(51). Vysoce viskózní ovesné extrakty konzumované syrové, vařené nebo pečené snížily v porovnání s bílým chlebem glykemickou i inzulinemickou odezvu mužů a žen středního věku.

19 Konzumace drcených ovesných vloček nebo ovesné mouky naznačuje snížení glykemické odezvy u žen s mírnou nadváhou o 15 30% (22). Riccardi et al. hodnotili tři potraviny: pizzu (85 g), gnocchi (165 g) a suchary (60 g) (hard toasted bread). Tyto potraviny mají podobný obsah živin, ale připravují se různými technologickými postupy. Pizza a suchary, které jsou připravované z kynutého těsta z bílé pšeničné mouky, vyvolaly glykemickou odezvu podobnou bílému chlebu (114% pizza a 104% suchary). Gnocchi, typické jídlo z brambor a pšeničné mouky, které může nahradit těstoviny, snížily glykemii na 74%. Při přípravě se používají různé technologické postupy. Pizza je rychle pečena při velmi vysoké teplotě a ihned konzumována, suchary projdou dvěma tepelnými úpravami (pečení chleba a jeho následné sušení), gnocchi jsou vyráběny z horkých vařených brambor smíchaných s pšeničnou moukou v poměru přibližně 60:40. Poté jsou knedlíčky znovu vařeny asi 5 minut ve slané vodě a konzumovány. Řádkovací elektronová mikroskopie ukázala, že gnocchi mají kompaktní strukturu podobnou dalším sacharidovým jídlům s nízkým GI. Kynutá jídla mají vysokou pórovitost způsobenou přítomností vzduchových bublinek, která zvětšuje plochu vystavenou činnosti enzymů (44) Rychle a pomalu dostupná glukóza Frakce sacharidů absorbovaná v tenkém střevě se skládá z jednoduchých sacharidů a škrobu, s výjimkou rezistentního škrobu. Glukózová frakce může být v analýzách in vitro rozdělena na rychle a pomalu dostupnou glukózu, které vyjadřují pravděpodobnou rychlost uvolnění a absorpce glukózy v tenkém střevě. Hypotézou je, že frakce rychle dostupné glukózy je uvolněna a absorbována rychle (během 20 minut) a je hlavním determinantem glykemické odezvy, kdežto frakce pomalu dostupné glukózy je uvolněna a absorbována pomalu a ke glykemické odezvě nepřispívá. Během zpracování potravin mohou mít technologické postupy zásadní vliv na stravitelnost škrobů. U obilninových výrobků jsou důležité rozdíly v obsahu vody v těstě, doba pečení a teplota, tlak a mechanické zpracování. Například výroba sušenek je proces, který jako jediný vede k zachování frakce pomalu dostupné glukózy. Toho je dosaženo nízkým obsahem vody, i když teplota při pečení je vysoká. U pečiva a corn flakes je frakce pomalu dostupné glukózy přeměněna na rychle dostupnou glukózu díky vysoké teplotě při pečení a vysoké vlhkosti těsta, v extrudovaných cereálních výrobcích díky vysokému tlaku při výrobě. Nejvyšší GI mají výrobky typu corn flakes. Krekry a pečivo mají střední GI a většina sušenek má nízký GI (11,14).

20 Těstoviny Nízký glykemický index těstovin je určen denaturací škrobu při jejich sušení. Tím je jeho trávení amylázou zhoršeno. Nejnižší glykemický index byl zjištěn u špaget, nejvyšší u bezlepkových kukuřičných těstovin (viz tabulka 2) (23,35,55). Druh GI Druh GI Špagety celozrnné 37 Tortellini sýrové 50 Ravioli plněné masem 39 Lasagne vaječné 53 Nudle z fazole mungo 39 Fusilli 54 Fettucini 40 Fusilli celozrnné 55 Špagety 44 Nudle rýžové 61 Tagliatelle vaječné 46 Gnocchi 68 Instantní nudle 47 Těstoviny bezlepkové kukuřičné 78 Makaróny 47 Tabulka 2 Glykemický index vybraných druhů těstovin (GI glukózy = 100) (23,55) Brambory Brambory jsou jednou z nejvýživnějších potravin. Mimo jiné jsou dobrým zdrojem vitamínu C a draslíku. Vařené brambory jsou třikrát více sytivé než bílý chléb. Přesto bývají odsuzované pro svůj vysoký glykemický index. Škrob v syrových bramborách je vysoce odolný vůči trávicím enzymům (87% rezistentního škrobu), jelikož je uzavřen ve škrobových granulích. Po tepelné úpravě se množství rezistentního škrobu sníží na 1,2%. Obecně mají nejnižší glykemický index nové brambory vařené ve slupce (GI=78, GI glukózy=100), některé bílé odrůdy brambor nebo brambory připravené v mikrovlnné troubě. Konkrétní hodnoty záleží na dané odrůdě. Glykemický index pečených brambor se podle mezinárodních tabulek pohybuje v rozmezí , u vařených mohou hodnoty dosahovat až 101. Důvodem pro nižší glykemický index nových brambor je pravděpodobně menší větvení amylopektinu. Nové výzkumy došly k závěru, že vychlazení vařených brambor vede ke snížení GI, stejně jako použití octové zálivky. Podle profesorky Jennie Brand-Miller je nejlepší připravit

21 bramborový salát den dopředu a použít octovou nebo citronovou zálivku, která zpomalí vyprazdňování žaludku. Uložení v chladu zvýší obsah rezistentního škrobu (viz též 4.5.) V dubnovém zpravodaji GI News byla zveřejněna informace o glykemickém indexu odrůdy brambor Nicola (Austrálie), které jsou vhodné pro přípravu salátů, ale i běžné vaření nebo pečení (varný typ A). Tyto brambory se nerozváří a jejich glykemický index je 58 (19,32,60) Teplota skladování Během skladování mohou nastat změny ve struktuře škrobu, kdy jeho část, která je za normálních okolností strávena, může být přeměněna na rezistentní škrob. Na 10 dobrovolnících byl zkoumán GI skladovaných potravin (-20 C po dobu 30 dnů). Testovanými potravinami byly polenta, špagety a luštěniny (fazole, cizrna). Testování GI bylo provedeno ihned po uvaření a po 30 dnech skladování. Glykemický index luštěnin se skladováním snížil, u špaget zůstal stejný a u polenty se zvýšil (11) Kvásek, kvasnice, organické kyseliny (octová a mléčná) Použití kvásku při výrobě chleba snižuje postprandiální glykemii. Na osmi zdravých dobrovolnících se porovnávala stravitelnost škrobu v pšeničném chlebu ze dvou druhů pšeničné mouky (celozrnné a bílé) při použití dvou kypřících metod (kvasnic - S. cerevisiae a kvásku). Byl zjištěn významný vliv použitého typu kypření. Kváskové chleby měly nižší glykemické odezvy než kvasnicové. Množství vlákniny GI významně neovlivnilo. Hladiny rezistentního škrobu byly vyšší u kváskových výrobků v porovnání s kvasnicovými (11). V jiné studii použili bílý chléb s přidáním kyseliny octové v množství odpovídajícím klasickému kváskovému chlebu. Její přítomnost snížila u zdravých jedinců postprandiální metabolické odezvy (GI 64, II 65; GI bílý chléb = 100). Tento chléb měl vliv na pomalejší žaludeční vyprazdňování (4,41). Přidání kyseliny mléčné k celozrnnému ječnému chlebu také vedlo ke snížení glykemie u zdravých osob. Na rozdíl od předchozího případu neměla na snížení glykemie vliv rychlost žaludečního vyprazdňování, ale ovlivnění hydrolýzy škrobů (měřené in vitro). Ke snížení GI došlo pouze v případě, že byl zároveň při pečení přítomen gluten. Také přidání kyseliny mléčné po tepelné úpravě nemělo žádný účinek. Je možné, že kyselina mléčná umožňuje interakci mezi škrobem a glutenem, což vede ke snížené dostupnosti škrobu (4).

22 Bílkoviny a tuky Sacharidové potraviny jsou často součástí pokrmu obsahujícího tuk a bílkoviny a jejich přítomnost má za následek snížení glykemické odezvy. Vzájemné rozdíly mezi GI jednotlivých druhů sacharidů však zůstávají podobné (16) Víno Přiměřené množství vína snižuje glykemickou odezvu komplexního jídla. Osm zdravých osob se účastnilo pokusu, při kterém jim byl k jídlu podán jeden ze čtyř následujících nápojů: voda, 11,9% roztok ethanolu, víno s obsahem alkoholu 11,9% a víno bez alkoholu. Roztok ethanolu zvýšil hladinu postprandiálního acetátu a triglyceridů v krvi při plošší glykemické křivce, víno bez alkoholu zvýšilo hladinu postprandiálního acetátu a snížilo triglyceridy a červené víno zlepšilo postprandiální glykemický profil bez vlivu na hladinu lipidů (11) Vliv předchozího jídla Sacharidy ve stravě mohou ovlivnit glykemickou odezvu následujícího jídla. Glykemie po obědě je nižší, pokud měla předcházející snídaně nízký GI v porovnání se snídaní s vyšším GI. Stejným způsobem jsou ovlivněna i další jídla během dne (16). Tento mechanismus je pravděpodobně zprostředkován pomalým trávením a absorpcí, které vedou ke kratší době lačnění mezi jídly a potlačení vylučování volných mastných kyselin (38). Potravina s nízkým glykemickým indexem konzumovaná k večeři však sama o sobě nemusí stačit k vylepšení glykemické odezvy po nočním lačnění. Pouze pokud je bohatá na sacharidy nestravitelné v tenkém střevě, může významně snížit glykemickou a inzulinovou odezvu u následné snídaně. Nestravitelné sacharidy (rezistentní škrob a vláknina) se dostávají do tlustého střeva a představují substrát pro fermentaci střevními bakteriemi. Výsledkem je tvorba metabolitů, zvláště mastných kyselin s krátkým řetězcem a plynů (CO 2 a H 2 ). Při testování čtyř potravin s nízkým glykemickým indexem (pšeničná zrna, ječná zrna, špagety a špagety s přidanými pšeničnými otrubami; bílý pšeničný chléb jako standardní potravina) se ukázalo, že glukózová odezva po standardizované snídani s vysokým GI byla významně nižší pouze po večerní konzumaci ječných zrn. Ječná zrna, pšeničná zrna a špagety s pšeničnými otrubami obsahují velké množství nestravitelných sacharidů, ale liší se v poměru jednotlivých složek (rezistentního škrobu, rozpustné a nerozpustné vlákniny). Ječná zrna obsahují největší množství rozpustné vlákniny, zatímco pšeničná zrna a špagety s pšeničnými otrubami jsou bohaté na nerozpustnou vlákninu. Ječná i pšeničná zrna obsahují vysoké množství rezistentního škrobu (38).

23 Množství absorbovaných sacharidů S velikostí dávky přijatých sacharidů se zvyšuje glykemie a inzulinemie. Vzestupná křivka glukózy v krvi se zvyšuje téměř lineárně při zvyšování dávky sacharidů od 0 do 50 g. Jakmile však dávka přesáhne 50 g, vzestupná část křivky má tendenci se zploštit (54).

24 Metabolické pochody po konzumaci potraviny s vysokým a nízkým glykemickým indexem Hladina glukózy v krvi je udržována v úzkém rozmezí pomocí homeostatických regulačních systémů. Hyperglykemie stimuluje sekreci inzulinu, a ten podporuje vychytávání glukózy ve svalech a tukové tkáni. Hypoglykemie naproti tomu vyvolává sekreci glukagonu, adrenalinu, kortizolu a růstového hormonu. Během prvních dvou hodin po konzumaci potraviny s vysokým GI je vzestupná křivka glykemie mnohem vyšší než po potravině s nízkým GI i v případě, že obsahují stejné množství živin a energie. Tato relativní hyperglykemie společně se zvýšenou koncentrací GLP 1 a dalších peptidů stimuluje uvolňování inzulinu z beta-buněk pankreatu a inhibuje uvolňování glukagonu z alfa-buněk. Výsledný vysoký poměr inzulinu a glukagonu má tendenci ke zvýšení normální anabolické reakce, včetně absorpce živin tkáněmi citlivými na inzulin, stimulace glykogeneze a lipogeneze a potlačení glukoneogeneze a lipolýzy. Dvě až čtyři hodiny po konzumaci potraviny s vysokým glykemickým indexem se sníží absorpce živin z gastrointestinálního traktu, ale účinky vysoké hladiny inzulinu a nízké hladiny glukagonu přetrvávají. Následkem toho dojde k rychlému poklesu glykemie, často do oblasti hypoglykémie, což se projeví větším poklesem rychlosti oxidace glukózy v porovnání s potravinou s nízkým GI. Přibližně čtyři až šest hodin po konzumaci potraviny s vysokým GI aktivují nízké koncentrace cirkulujících metabolických paliv hormony, které obnoví normální hladinu glykemie stimulací glykogenolýzy a glukoneogeneze a dojde ke zvýšení koncentrace volných mastných kyselin na úroveň mnohem vyšší než by byla po konzumaci potraviny s nízkým GI. Kombinace zvýšené hladiny regulačních hormonů a volných mastných kyselin představuje stav lačnění normálně dosažený pouze po mnoha hodinách hladovění. Naopak po potravině s nízkým glykemickým indexem se hypoglykemie a následná sekrece hormonů během postprandiální doby neobjeví díky kontinuální absorpci živin z gastrointestinálního traktu. Konzumace potravin obsahujících stejné množství energie a živin proto může vést k výrazně odlišné fyziologické odezvě během šestihodinového postprandiálního období. Ačkoliv by se dalo očekávat, že individuální odezvu ovlivní genetické faktory, postprandiální hypoglykemie po konzumaci potraviny s vysokým GI je tak běžná, že je možné ji považovat za normální (34).

25 Využití glykemického indexu v praxi Výběr sacharidových potravin dle jejich glykemického indexu má vliv na četné aspekty lidské fyziologie a metabolismu, které mohou dále ovlivnit fyzickou a duševní výkonnost a přispět k prevenci a zvládnutí některých chronických onemocnění (11) Inzulinová rezistence Od dvou let věku by měly sacharidy tvořit více než 55% celkové přijaté energie. Z tohoto důvodu je důležité prozkoumat účinky vysokého příjmu sacharidů a jejich vliv na citlivost organismu k inzulinu (11). Ve studiích na zvířatech a v krátkodobých studiích na lidech došlo po konzumaci potravin s vysokým glykemickým indexem k větší inzulinové rezistenci než po příjmu sacharidů s nízkým GI (34,53). Nejdůležitější pro vznik inzulinové rezistence je metabolismus tukových buněk neboli adipocytů, jejichž činnost ovlivňují sacharidy ve stravě. Dřívější zjednodušený názor, že inzulinová rezistence je výsledkem down-regulace inzulinových receptorů v důsledku hyperinzulinemie je nahrazován hypotézou, že vysoké hladiny cirkulujících neesterifikovaných mastných kyselin (NEMK) narušují činnost inzulinu a snižují sekreci pankreatických ß-buněk. Strava s nízkým glykemickým indexem zmírňuje inzulinovou odezvu po dobu přibližně čtyř hodin po jídle. Tato hladina postprandiálního inzulinu není schopná ovlivnit transport glukózy, ale potlačuje inzulin-senzitivní enzym (hormon-senzitivní lipázu) a tím zajišťuje prodloužené potlačení tvorby NEMK (16). Snížení postprandiální hladiny NEMK je důležité, protože jejich koncentrace má určující vliv na jaterní syntézu VLDL. Velká produkce VLDL má za následek snížení HDL cholesterolu a zvýšenou tvorbu aterogenních LDL částic (11,27) Diabetes mellitus Byla publikována řada studií týkající se účinků nízkého glykemického indexu na pacienty s diabetes mellitus a v této oblasti existuje nejvíce důkazů klinické účinnosti. Dva nezávislé systematické přehledy ukázaly efektivnost stravy s nízkým glykemickým indexem u kontroly glykemie. Po tříměsíčním zařazení potravin obsahujících sacharidy s nízkým glykemickým indexem došlo ke snížení postprandiální glykemie a inzulinemie u diabetu 2. typu, u diabetu 1. typu byla snížena postprandiální glykemie a potřeba inzulinu a zredukovány hypoglykemické epizody. Navíc došlo ke statisticky významnému zlepšení krevních lipidů, projevujícímu se nižší hladinou cholesterolu nebo triglyceridů nebo vyšší hladinou HDL. Je otázkou, zda bude mít tato strava pozitivní vliv na mikro- a makrovaskulární

26 komplikace(11). Zdá se však, že k nim má postprandiální glykemie u prokázaného diabetu silnější vztah než glykemie nalačno (16,53). Meta-analýza 11 studií (z let ) publikovaná v roce 1994 uvádí následující zlepšení: 16% snížení průměrné hladiny glykemie, 20% snížení C-peptidu v moči, 9% pokles HbA1c, 6% pokles celkového cholesterolu a 9% úbytek triglyceridů (11). Možnost, že dlouhodobý vysoký příjem sacharidů, které jsou rychle vstřebány jako glukóza, může zvýšit riziko diabetu 2. typu, je předmětem polemiky. Byla vyslovena hypotéza dvou hlavních mechanismů vzniku diabetu. Jedním z nich je inzulinová rezistence a druhým vyčerpání pankreatických buněk následkem zvýšeného požadavku na inzulin (34,53). Byly hodnoceny potraviny typicky konzumované ve středozemní oblasti: špagety (65 g), bílý chléb (90 g) a brambory (285 g). Glykemická odezva na chléb hodnocená po dobu 5 hodin byla o 68% vyšší než u špaget a o 48% vyšší než u brambor. Výsledky této studie naznačují, že používání výměnných jednotek v managementu diabetu může mít omezenou hodnotu. V této studii bylo na rozdíl od mnoha jiných hodnocení glykemické odezvy prováděno v rámci smíšeného jídla (44). V Austrálii byl publikován seznam s upravenými výměnnými jednotkami sacharidů, který zohledňuje kromě obsahu sacharidů i glykemický index potravin a jeho pravděpodobný vliv na glykemii. Tento seznam lze použít pro porovnání vlivu různých potravin na glykémii i mimo plánování diabetické diety. Jedná se o logickou aplikaci experimentálních výsledků s tím, že je vhodné další testování v klinické praxi (8) Prevence diabetu 2. typu Strava a pohyb působí preventivně proti rozvoji porušené glukózové tolerance a diabetu. Dvě rozsáhlé prospektivní studie v USA ukázaly zdvojnásobení relativního rizika vzniku diabetu 2. typu u žen i mužů, pokud měla jejich obvyklá strava vysoký glykemický index a vysoký obsah tuků. Protektivní vliv měla naopak konzumace potravin s vysokým obsahem vlákniny a velkým množstvím ovoce, u kterých se dá předpokládat nízký glykemický index (16). Byl také pozorován pozitivní vztah mezi trans-nenasycenými mastnými kyselinami, cholesterolem a rizikem vzniku diabetu 2. typu, a to zvláště u obézních a méně fyzicky aktivních žen (45). Sportovci mají vzhledem k vysoké aktivitě optimální citlivost na inzulin, takže po konzumaci sacharidů s vysokým GI se zvýší hladina krevní glukózy a inzulinu méně než u osob se sedavým způsobem života (6).

27 Fruktóza a diabetes mellitus Po konzumaci fruktózy dojde k menšímu vzestupu postprandiální glykemie v porovnání se sacharózou nebo škrobem. Tento fakt je ale vyvážen obavami, že fruktóza může negativně ovlivnit lipidy v plazmě (vzestup celkového a LDL cholesterolu, krátkodobé změny postprandiálního laktátu a triglyceridů v plazmě). U diabetiků 1. typu byla zjištěna výrazně častější hypoglykemie. Proto není použití fruktózy jako sladidla příliš doporučeno. To ovšem nesouvisí s konzumací ovoce, zeleniny a dalších potravin přirozeně obsahujících fruktózu, protože fruktóza z těchto zdrojů obvykle tvoří pouze malou část energetického příjmu (1,2,10,13,50) Těhotenství Během těhotenství se u dobře živených žen žijících ve městech, které konzumují typickou západní stravu zhoršuje glukózová tolerance. U afrických žen žijících v tradičních venkovských populacích, které konzumují stravu s vysokým obsahem sacharidů a nízkým glykemickým indexem, se zhoršení glukózové tolerance neobjevuje. Klinické studie ukazují, že ženy, které konzumují podobnou stravu s vysokým obsahem sacharidů a nízkým glykemickým indexem, také nemají zhoršenou glukózovou toleranci navzdory fyziologickému vzestupu inzulinové rezistence, která se objevuje díky těhotenským a placentárním hormonům. Pokud se podíl sacharidů ve stravě u žen s gestačním diabetem zvýší nad 50% a není kladen důraz na sacharidy s nízkým glykemickým indexem, dojde ke zhoršení glukózové tolerance (16). Ve studii zdravých těhotných žen byla strava s vysokým GI spojena s větším nárůstem hmotnosti než strava s nízkým GI (5) Doporučení Plánování diety pro diabetiky by nemělo být založeno pouze na biochemických vlastnostech potravin (výměnných jednotkách), ale také na jejich glykemických odezvách (42). Nová doporučení zahrnují volnější používání sacharózy a odpovídají obecným zásadám racionálního stravování zdravé populace s důrazem na výběr potravin s nízkým glykemickým indexem (37) Fyzická výkonnost Pro optimální sportovní výkon je nezbytná vysokosacharidová strava, neboť poskytuje největší zásoby svalového glykogenu. Sportovci na nízkosacharidové dietě mají při závodech problémy pro nedostatečný zdroj energie ve svalech. Výkon neovlivňuje jen strava před a po

28 výkonu, ale každodenní strava bohatá na sacharidy. Při intenzivním sportování se ve svalech mění glykogen a glukóza na energii. Při nízké sportovní zátěži může tělo spalovat tuk, ale při namáhavější činnosti je tento zdroj energie příliš pomalý. Při dostatečném množství glykogenu a glukózy se oddaluje únava (6). DeMarco et al. porovnávali výkon cyklistů po konzumaci potravin s nízkým a vysokým glykemickým indexem 30 minut před vytrvalostní jízdou. Potraviny s nízkým glykemickým indexem pozitivně ovlivnily maximální výkon, pravděpodobně díky pomalému uvolňování glukózy do krve, a také hladina glukózy zůstala po skončení jízdy na vyšší úrovni (12). Testovaným osobám byly podávány 60 minut před cvičením potraviny s nízkým a vysokým glykemickým indexem (čočka, GI=29; brambory, GI=98; glukóza, GI=100). U potravin s nízkým glykemickým indexem byla stejně jako v předchozí studii zvýšena vytrvalostní kapacita (11). Pokud byly jiné potraviny s relativně nízkým nebo vysokým glykemickým indexem konzumovány 3 hodiny před cvičením, nebyl rozdíl u běžecké vytrvalostní kapacity pozorován. Došlo však k důležité změně ve využití substrátů. U nižšího glykemického indexu byla oxidace sacharidů o 12% nižší a oxidace tuků o 118% vyšší než u vysokého glykemického indexu. Tři hodiny po konzumaci potraviny s vysokým glykemickým indexem narostl svalový glykogen o 15%, po potravině s nízkým glykemickým indexem k významnému nárůstu nedošlo (11). Konzumace potravin s vysokým GI před cvičením může mít za následek dosažení vrcholu glykemie před začátkem cvičení s následnou hypoglykemií během prvních 30 minut cvičení (60). Důležitým cílem sportovní výživy je obnovení zásob svalového a jaterního glykogenu po cvičení. Příjem sacharidů ihned po cvičení usnadňuje syntézu svalového glykogenu. Výsledky studií ukazují, že potraviny s nízkým glykemickým indexem mohou být výhodné před cvičením, protože se glukóza uvolňuje do krevního oběhu pomaleji, zatímco potraviny s vysokým glykemickým indexem, které způsobují větší vyplavování inzulinu, mohou urychlit obnovu svalového glykogenu po intenzivním výkonu. Při snaze o zhubnutí nebo u sportu, při kterém je nutné si hlídat hmotnost, mohou být po výkonu výhodnější potraviny s nízkým GI (11,49,60). Existuje hypotéza, která bere u únavy během dlouhotrvajícího cvičení v úvahu činnost mozku a jeho ochrannou funkci, která má předejít poškození těla. Řídící centrum v mozku reguluje velikost svalové hmoty, která je aktivována, a tím určuje přiměřenou intenzitu cvičení, která je bezpečná za daných podmínek. Pokud jsou glykogenové zásoby neporušené, je svalové hmoty aktivováno více, během hypoglykemie je jí aktivováno méně. Podle této hypotézy

29 neovlivňuje charakter sacharidů konzumovaných před cvičením následný výkon za podmínky, že jsou během něj konzumovány sacharidy, které předejdou hypoglykemii (11). O vlivu glykemického indexu stravy na příležitostný nebo silový sportovní výkon existuje pouze málo dat (60) Duševní výkonnost Pomalé a dlouhodobé uvolňování glukózy u potravin s nízkým glykemickým indexem může přispět ke zlepšení funkce mozku, který je téměř výhradně závislý na energii z glukózy. Uvolňování glukózy z potravin s vysokým glykemickým indexem má pozitivní vliv na vědomostní výkonnost u dětí jenom při konzumaci těchto potravin krátce před vědomostními testy (52). Opakovaně se ukázalo, že snídaně má vliv na zlepšení paměti a nálady v dopoledních hodinách. To platí u dětí i dospělých. Výkonnost paměti dvě hodiny po snídani koreluje s hladinou glykemie. Bylo dokázáno, že snídaně s kukuřičnými lupínky (které mají vysoký glykemický index) nemá žádný vliv na výkon u dětí, když je konzumovaná dvě hodiny a déle před vědomostními testy. Z tohoto důvodu se zdá, že pomalé uvolňování glukózy po snídani by mohlo být důležité (11,52). U 408 žen byla porovnávána snídaně s nízkým a vysokým glykemickým indexem, která obsahovala 50 g absorbovatelných sacharidů. Paměť a pozornost byly lepší po snídani obsahující větší množství vlákniny. Nálada po snídani (v rozmezí minut) nebyla ovlivněna glykemickým indexem, ale ženy s vyšší hladinou glykemie měly lepší náladu později během dopoledne (11). Hladinou glykemie jsou ovlivněny i další schopnosti, jako například koncentrace, udržení pozornosti a počítání. V porovnání s placebem jsou náročné duševní úkoly po dodávce glukózy zlepšeny. U osob vykonávajících náročný duševní úkol dojde k rychlejšímu poklesu glykemie v porovnání s úkolem jednodušším. Pokusy byly prováděny na zdravých jedincích. Byly prováděny i pokusy na zvířatech, ve kterých byla zvířata po potravě s nízkým glykemickým indexem schopná lépe nakládat s informacemi a měnit chování v závislosti na situaci (11). I u zdravých jedinců mohou odchylky v normální regulační kapacitě glukózy ovlivnit duševní funkce. Horší regulační mechanismy jsou u mladých lidí spojeny s deficitem paměti. Nedávná pozorování ukázala, že zhoršení paměti u mladších i starších lidí s horší regulací glukózy je nezávislé na rizikových faktorech cerebrovaskulárních onemocnění (vysoký cholesterol, triglyceridy), která jsou spojována s poškozením mozku a kognitivními

30 dysfunkcemi. Ukazuje se, že spíše než množství zkonzumované glukózy mají na kognitivní schopnosti vliv individuální rozdíly ve schopnosti regulovat hladiny glykemie. V celé této oblasti je nutný další výzkum (11) Obezita Obezita se stává vážným zdravotním problémem v rozvinutých i rozvojových zemích. Výskyt u dospělých je extrémně vysoký (v některých zemích má až 50% dospělých nadváhu). U dětí je možné pozorovat vzestupný trend. Vypadá to, že strava (energeticky bohatá, lehce dostupná a velmi chutná) zde hraje společně s genetickými faktory a dalšími aspekty životního stylu (nízká pohybová aktivita) důležitou roli (5,11,28). Obezita je spojována se změnami metabolismu sacharidů a tuků, které jsou nejdůležitější pro vznik inzulinové rezistence. I když strava s nízkým glykemickým indexem zlepšuje citlivost k inzulinu, sama o sobě nevede ke snížení hmotnosti, pokud není součástí redukční diety. Pokud jsou ale do redukční diety zahrnuty sacharidy s nízkým glykemickým indexem, dojde k většímu poklesu inzulinové rezistence, než ke kterému by došlo při pouhém poklesu hmotnosti (16). Zatím nebyly provedeny žádné dlouhodobé klinické studie, které by zkoumaly vliv glykemického indexu na regulaci tělesné hmotnosti u lidí. Avšak četné studie na zvířatech i krátkodobé nebo malé studie na lidech se tímto tématem zabývaly. Potkani krmení za kontrolovaných podmínek po dobu 3 5 týdnů amylopektinem (škrob s vysokým GI) v porovnání s amylózou (škrob s nízkým GI) vykazovali fyziologické změny, které podporovaly ukládání tuku, zvětšení velikosti adipocytů, zvýšené zabudovávání glukózy do lipidů a větší expresy genů pro hormon-senzitivní lipázu a Glut 4 v tukové tkáni. Po 7 týdnech měla zvířata krmená amylopektinem větší epididymální tukovou hmotu a po 32 týdnech se u nich vyvinula znatelná obezita (34). Působení stravy s nízkým glykemickým indexem na rozložení tělesného tuku bylo ukázáno v průřezové, dvojitě zaslepené studii na 11 mužích s mírnou nadváhou. Pět týdnů stravy s nízkým glykemickým indexem zlepšilo několik metabolických parametrů v porovnání s pěti týdny stravy s vysokým glykemickým indexem. Zatímco celková energie a příjem makronutrientů byly v obou případech stejné, obsah vlákniny byl ve stravě s nižším glykemickým indexem vyšší. Změny hmotnosti byly v obou skupinách podobné, ale snížení celkového množství tuku v těle bylo u skupiny konzumující potraviny s nízkým glykemickým indexem o 500 g větší než u druhé skupiny. Úbytek tukové tkáně byl největší v oblasti břicha a doprovázelo ho několik příznivých změn v genové expresi (např. LPL, HSL). Tento závěr

31 naznačuje, že strava s nízkým glykemickým indexem by mohla být prospěšná u zdravých lidí s nadváhou a mohla by napomoci v prevenci metabolických onemocnění (11,16). Hypoglykemie vyvolaná inzulinem pravděpodobně způsobuje nadměrnou chuť k jídlu, která přetrvává po obnovení normální hladiny glykemie. Kromě toho hyperinzulinemie a hypoglykemie mohou přednostně stimulovat konzumaci potravin s vysokým glykemickým indexem, což opět vede k hypoglykemiím a nadměrné chuti k jídlu (34). Obézní dospívající chlapci dostali tři jídla s nízkým, středním a vysokým glykemickým indexem. Chlapci, kteří měli jídlo s vysokým glykemickým indexem zkonzumovali v pěti následujících hodinách o 53% více energie než chlapci, kteří měli jídlo se středním glykemickým indexem a o 81% více energie v porovnání se skupinou, která měla jídlo s nízkým glykemickým indexem. Změny v příjmu energie byly spojeny s různými metabolickými profily. Po konzumaci jídla s vysokým glykemickým indexem byla koncentrace glukózy a mastných kyselin v krvi nízká, zatímco hladina kontraregulačních hormonů byla po dobu 3-5 hodin zvýšena v porovnání s jídly s nízkým glykemickým indexem (11). Průřezová studie u pacientů v nemocnici v délce trvání jednoho týdne zkoumala vlivy stravy s omezeným energetickým příjmem a vysokým nebo nízkým glykemickým indexem. Studie se účastnili mladí muži s nadváhou nebo mírnou obezitou. Po dobu šesti dnů jim byly podávány potraviny s nízkým nebo vysokým glykemickým indexem obsahující 50% jejich odhadované celkové energetické potřeby. Klidový energetický výdej byl významně nižší u mužů, kteří konzumovali stravu s vysokým GI (7,38 MJ/den v porovnání s 7,78 MJ/den), navíc se u nich projevila negativní dusíková bilance v porovnání s druhou skupinou (-9,7 versus +25,7mgN/kg/den)(11). McMillan-Price et al. publikovali randomizovanou kontrolovanou studii porovnávající 4 redukční diety s různou GN a různým obsahem proteinů u mladých dospělých lidí s nadváhou nebo obezitou (6000 kj/1400 kcal u žen, 8000 kj/1900 kcal u mužů). Všechny diety byly založené na potravinách s vysokým obsahem vlákniny a příjmu energie v podobě tuků nižším než 30% (nasycené tuky méně než 10%). Dvě diety byly vysokoproteinové a dvě měly nízký GI. Výsledkem jsou čtyři hlavní sdělení: 1. Mírné snížení GN usnadňuje redukci hmotnosti, zvláště u žen; 2. Vysokosacharidová dieta založená na potravinách s nízkým GI je celkově nejefektivnější pro snížení tukové hmoty a LDL cholesterolu; 3. U vysoké hladiny triglyceridů je optimální kombinace potravin s nízkým GI a vysokým obsahem proteinů (dieta s nejnižší GN); 4. Celozrnné potraviny s nízkým GI (jako například ovesné vločky) mají větší přínos v prevenci srdečně-cévních onemocnění než celozrnné potraviny s vysokým GI (například pšeničné vločky) (36).

32 Doporučení Hlavním cílem léčby a prevence obezity bylo za posledních více než 20 let snížení příjmu tuků, které se v mnoha případech ukazuje jako nedostatečné. Koncept glykemického indexu by proto mohlo být v této oblasti přínosem s tím, že je nutné zároveň sledovat energetickou hodnotu potravin Srdečně-cévní onemocnění Potraviny s vysokým glykemickým indexem vyvolávají postprandiální hyperglykemii a hyperinzulinemii, které jsou v epidemiologických studiích předznamením kardiovaskulárních chorob. Naopak nízký glykemický index má pozitivní vliv na HDL cholesterol, citlivost k inzulinu i fibrinolytické parametry. Potenciálně by toto zjištění mohlo vést až k 29% snížení výskytu kardiovaskulárních chorob u žen a 7% snížení u mužů (11,16,18,31). Zajímavé jsou vztahy mezi inzulinovou rezistencí, tvorbou volných kyslíkových radikálů, poškozením tkání a uvolňováním prozánětlivých cytokinů a proteinů akutní fáze. Proteiny akutní fáze se zdají být významným ukazatelem chronických onemocnění, zvláště kardiovaskulárních chorob. Glykemický index zde může hrát určitou roli. Studie ukázaly, že postprandiálnímu vzestupu glukózy odpovídá snížení antioxidantů v séru, včetně lykopenu a vitamínu E. Existuje zde možný pozitivní vliv stravy s nízkým GI na snížení oxidačního poškození (25) Fruktóza a srdečně-cévní onemocnění Důležitou změnou stravování v mnoha zemích je významné zvýšení konzumace fruktózy (ve formě sacharózy nebo sirupu z kukuřičného škrobu, který je běžným sladidlem používaným v potravinářském průmyslu). Fruktóza je lehce vstřebatelná a rychle metabolizovaná v játrech. Po mnoho tisíc let lidé konzumovali fruktózu v množství gramů denně hlavně ve formě čerstvého ovoce. Současná konzumace se může pohybovat v množství až gramů fruktózy denně. Vystavení jater tak vysokému množství fruktózy vede k narušení metabolismu glukózy, rychlé stimulaci lipogeneze de novo a syntéze triacylglycerolů, což vede k inzulinové rezistenci. Tento stav se často vyznačuje dyslipidemií, která je výsledkem jaterní a intestinální nadprodukce aterogenních lipoproteinových částic. Fruktóza navíc nestimuluje tvorbu hormonů inzulinu a leptinu, které se účastní dlouhodobé regulace energetické homeostázy, což může vést ke vzniku obezity. Je zajímavé, že malé množství fruktózy může mít pozitivní vliv na glykemickou odezvu jídla a zlepšit glukózovou

33 toleranci bez negativních vedlejších účinků. Dlouhodobé negativní účinky nadměrné konzumace fruktózy zahrnují v konečném důsledku i srdečně-cévní onemocnění (3,13) Zubní zdraví Několik studií ukázalo vztah mezi glykemickým indexem a ph zubního plaku u různých škrobových potravin. Čím nápadnější byl pokles ph, tím vyšší byla hodnota GI. Bílý pšeničný chléb a brambory měli vysoký GI a vyvolali značný pokles ph plaku, zatímco těstoviny měly hodnoty GI nižší a pokles ph byl menší. Při porovnání čtyř druhů chleba v jiné studii byly výsledky podobné (33).

34 Praktické využití glykemického indexu ve světě a v České republice 7.1. Austrálie Australští odborníci v posledním desetiletí ukázali, že koncept glykemického indexu může být efektivně využíván pro zlepšení kvality života a kontroly glykemie u diabetiků. Orgány veřejného zdraví schválily program pro informování konzumentů o glykemickém indexu sacharidových potravin. Některé potraviny na trhu již mají na obale vyznačenou hodnotu GI (hodnoty vycházejí z testů akreditované laboratoře). V tomto ohledu je Austrálie na předním místě na světě (11,60). Na internetových stránkách University of Sydney existuje databáze potravin a jejich glykemického indexu a glykemické nálože. Jsou zde také zveřejňovány nové informace z této oblasti (GI News - The Official Glycemic Index Newsletter). Obr. 4 Databáze GI potravin na Itálie, Středozemní strava Mnoho potravin konzumovaných v jižní Evropě má nízký glykemický index. Ke každému jídlu jsou tradičně konzumovány luštěniny, ovoce a zelenina. U diabetických pacientů byla hodnocena glykemická odezva na typické italské potraviny obsahující pšenici. Bylo zjištěno, že špagety a gnocchi (bramborové knedlíčky) představují díky nízké glykemické odezvě vhodnou alternativu k jiným tradičně konzumovaným sacharidových jídlům (44).

35 Česká republika V diabetologickém centru I. interní kliniky Fakultní nemocnice Plzeň využívají v rámci výuky diabetické diety potraviny s nízkým glykemickým indexem. Dieta je zároveň nízkocholesterolová, nízkotučná s vysokým obsahem mononenasycených mastných kyselin. Pacienti dostanou v rámci pohovoru edukační materiály. Důležitou součástí je motivace pacienta(30). Sdružení Fórum zdravé výživy (FZV) využívá glykemický index potravin v rámci své Pyramidy zdravé výživy (56). Obr. 4 Pyramida zdravé výživy sdružení FZV Glykemický index ve své práci používá mimo jiné i Státní zdravotní ústav, společnost STOB a Merrylinka (62,63,64).