Alternatív napi böjt

Kapcsolódó kifejezések:

Neurogenezis
Kalóriabevitel
Fogyókúra korlátozása
Kalória korlátozás
Böjtölés
Böjt időszak

Letöltés PDF formátumban

Erről az oldalról

Kalória korlátozás az embereknél

Eric Ravussin,. Leanne M. Redman, a táplálkozás és az öregedés molekuláris alapjaiban, 2016

Böjt időszak

Az időszakos böjt vagy az ételektől és italoktól való tartózkodás időszakai ősidők óta általános vallási gyakorlat. Az időszakos böjt, mint a kalóriakorlátozás egyre népszerűbb. A kutatás során az időszakos böjt különféle rendeket ölelt fel, ideértve az alternatív napi böjtöt (AFD), a módosított AFD-t és az 5: 2 diétát. A sok tudományos fókuszt elért AFD egy ad libitum étkezési napból áll, amelyet gyakran „takarmánynapnak” neveznek, majd ezt követi egy nap, amelynek nincs kalóriafogyasztása, az úgynevezett „böjti nap”. A táplálék felvételének ezt a váltakozó mintáját az étrendi beavatkozás ideje alatt folytatjuk. Az etetés és a böjt szigorú rendszerének módosítását a gondolkodásmóddal dolgoztuk ki, hogy megkönnyítsük az egyéni ragaszkodás magasabb szintjét hosszabb ideig. A módosított AFD, amelyet a szakirodalom általában alternatív napi módosított böjtnek vagy ADMF-nek nevez, lehetővé teszi a böjt napján bizonyos kalóriabevitelt, bár erősen korlátozott (

Táplálás

Szinaptikus plaszticitás és neurogenezis

Az energia korlátozása bebizonyította, hogy a patkányok és egerek átlagos és maximális élettartama akár 50% -kal is megnő, és visszafogja az életkorral kapcsolatos motoros funkciók, tanulás és memória hiányát Asztal 1 ). Például az egész életen át tartó kalóriakorlátozás (CR; 30–40% -os csökkenés az ad libitum szint alatt) és az időszakos éhgyomorra (IF; minden másnapi éhgyomorra), pubertás után kezdődően, javult az egerek teljesítménye a motoros koordináció és a komplex tanulás tesztjein. . Ezzel szemben a hosszú távú túlfogyasztás, különösen magas zsír- és szénhidráttartalmú étrend esetén, ronthatja a rágcsálók tanulását, memóriáját és motoros működését. Az idős patkányok szinaptikus transzmissziójának elektrofiziológiai felvételei idős patkányokon, amelyeket kontroll és CR étrenden tartottak, azt mutatták, hogy az alacsony energiájú étrend fokozza a tanulás és a memória sejtes összefüggésének hitt hosszú távú potencírozást (LTP) ( 1.ábra ). Ezenkívül az elhízott és kezeletlen cukorbeteg emberek tanulmányainak adatai arra utalnak, hogy a nagy energiájú étrend káros hatással jár a kognitív funkciókra, ami a keringő glükóz és lipidek krónikus emelkedéséből származhat.

Asztal 1 . Összefoglaló az energiafogyasztás (alacsony energiájú: CR és IF; magas energiájú: magas zsírtartalmú/magas glükózszintű étrend) hatásainak az agy plaszticitására és az idegsejtek sebezhetőségére

Diétás manipuláció Plaszticitás Neuronális sebezhetőség

Kalória korlátozás (CR)	Fokozza	Csökken
Időszakos koplalás (IF)	Fokozza	Csökken
Nagy zsírtartalmú/magas glükózszintű	Csökken	Fokozza

1.ábra . Hormézis modellje annak a mechanizmusnak, amellyel az étrendi energia korlátozása fokozza az idegi plaszticitást és a betegségekkel szembeni ellenállást. Az energiakorlátozás enyhe stresszt jelent az idegsejtekre, ami olyan jelátviteli utak aktiválódását eredményezi, amelyek szabályozzák a neuronok túlélését, a szinaptikus plaszticitást és a neurogenezist elősegítő fehérjék expresszióját. Ezek a fehérjék olyan neurotróf faktorokat tartalmaznak, mint a BDNF, a fehérje chaperonok, antioxidánsok, mitokondriális szétkapcsoló fehérjék és a plazma membrán redox enzimek. Az inzulin és az IGF-1 jelátviteli utak reagálnak az energia korlátozására, és hozzájárulhatnak az idegsejtek adaptív stresszválaszaihoz.

A felnőtt agy idegi őssejt-populációkat tartalmaz, amelyek osztódnak és képesek új neuronokká differenciálódni; ezek a sejtek elsősorban a hippocampus fogazatában és az agykéreg szubventricularis zónájában helyezkednek el. Számos újonnan generált idegsejt azonban programozott sejtpusztuláson megy keresztül, amelyet apoptózisnak neveznek, és ezért soha nem válik működőképessé. A Hippocampus neurogenezise fokozódik az IF energia-korlátozási sémában tartott patkányokban és egerekben, nyilvánvalóan az újonnan létrehozott neuronok megnövekedett túlélésének eredményeként ( 1.ábra ). Másrészt a kontrollált CR növeli az újonnan létrehozott gliasejtek túlélését anélkül, hogy befolyásolná a neurogenezist. Érdekes módon a megnövekedett energiafelhasználás (rendszeres testmozgás) és az iszkémia szintén fokozza a hippocampus neurogenezisét, bizonyítva, hogy az idegsejtek magas érzékenységet mutatnak az energia-anyagcsere változásai iránt. A túlzott energiafogyasztás és a cukorbetegség elnyomja a neurogenezist rágcsáló modellekben. Mivel a legújabb eredmények azt sugallják, hogy a neurogenezis fontos szerepet játszik az agy adaptív reakcióiban a változó környezetekre, az energiafogyasztás valószínűleg befolyásolja ezeket a válaszokat.

Étrendi és táplálkozási szabályozás

Időszakos böjt: Az étkezések közötti idő kitágulásának hatásai

A közbenső vagy szakaszos böjt (AL) az AL bevitelének alternatív periódusaira utal, a kalóriák teljes vagy részleges korlátozásával. A CR-hez hasonlóan az IF nem jelent súlyos tápanyaghiányt/éhezést, és az összes IF-kezelés a megfelelő vitamin- és ásványianyag-bevitel hátterében áll (Longo & Mattson, 2014). Az állatkísérletek során a legszélesebb körben alkalmazott IF-paradigma az alternatív napos éhezés volt, amelyet az emberek számára adaptáltak az egyre népszerűbb „5, 2” diéta formájában, amely heti teljes időszakban 2 nap teljes vagy részleges CR-t tartalmaz (Mattson és mtsai., 2014). Nevezetesen, az IF nem feltétlenül csökkenti az általános kalóriafogyasztást vagy az alacsonyabb testtömeget, mivel az alanyok a restrikciós periódus alatt a csökkent bevitelt kompenzálhatják az AL-fázis túlfogyasztásával, bár sok tanulmányban az IF végrehajtása a kalória 20–30% -os csökkenését eredményezi. időbeli fogyasztás (Longo & Mattson, 2014).

Egy nemrégiben készült tanulmány az időbeli korlátozással történő etetés kiegészítő koncepcióját vetette fel, ahol az alanyok csak egy szokásos napi 8–9 órás napi ablakban fogyaszthatnak, ahol az előnyök arányosak az éhezés időtartamával (Chaix, Zarrinpar, Miu és Panda, 2014) . Sőt, ez a tanulmány azt is kimutatta, hogy az előnyök akkor is fennmaradnak, ha az időbeli korlátozással történő táplálást AL-periódusok szakítják meg, például hétvégén, ami különösen fontos az emberek számára. Ez a tanulmány arról is beszámol, hogy az időkorlátozott táplálkozás időszakai „megvédik”, vagy inkább csökkentik az obesogén étrend negatív hatásait (Chaix et al., 2014).

Állatkísérletekben bebizonyosodott, hogy az IF kezelési módok számos pozitív hatást váltanak ki az anyagcsere-profilokra és az életkorral összefüggő betegségekre; ezek közé tartozik a cukorbetegséghez hasonló fenotípusok és a szív- és érrendszeri betegségek csillapítása vagy megelőzése, valamint a maximális élettartam növelése (Longo & Mattson, 2014). Molekuláris szinten úgy gondolják, hogy az IF alkalmazkodik az adaptív sejtes stressz válaszútvonalaihoz, és úgy tűnik, hogy a CR-hez fent leírt útvonalak közül sokat bekapcsol (Mattson et al., 2014).

Számos tanulmány elfogadott egy alternatív napi táplálkozási paradigmát a csökkentett kalóriabevitel érdekében; mint ilyen, továbbra is nyitott vita témája marad, függetlenül attól, hogy a CR vagy maga a böjt időszaka hajtja-e a jótékony hatásokat. Például egy alternatív napi éhezéssel elért 30% CR növeli az újonnan született sejtek túlélését a DG-ben, fokozott neurogenezist és gliogenezist eredményezve (Lee, Seroogy és Mattson, 2002). A hosszú távú IF-ről azt is beszámolták, hogy növeli az NMDA receptor NR2B alegység idegsejtek ingerelhetőségét és hippocampus expresszióját, ami fokozott tanulási és konszolidációs folyamatokat eredményez (Fontan-Lozano et al., 2007). A CR-hez hasonlóan az IF több folyamatot folytat, hogy kiváltsa az agy plaszticitására gyakorolt pozitív hatásait.

Egy nemrégiben készült tanulmány értékelte az IF hatásait az AHN-re átmeneti agyi artéria elzáródás után, és megállapította, hogy az IF fokozza a bazális szintet és elnyomja a stroke okozta proliferáció növekedését az SGZ-ben és az SVZ-ben. Az IF csökkentette a sejthalált, de nem volt hatással a neuronok vagy a glia differenciálódására. Az IF ischaemia és reperfúziót követően csökkentette a szenzomotoros károsodást és az infarktus nagyságát, ami azt sugallja, hogy az IF védelmet nyújt az ischaemiás stroke agyának neurológiai károsodásaival szemben, valószínűleg a leptin keringő szintjének csökkentésével (Manzanero et al., 2014).

Tudomásunk szerint egyetlen állatkísérlet sem vizsgálta az IF-t mint hangulati/szorongásos zavar kezelését, és nem értékelte az AHN-t sejtközvetítő jelöltként. Mindazonáltal egy nemrégiben végzett kutatás kimutatta, hogy csak egy 9 órás éhgyomorra egerekben, de nem 3 vagy 18 órás időtartamra, jelentős antidepresszáns hatásokhoz vezet, és fokozza a CREB foszforilációját (Li et al., 2014). Az antidepresszáns imipraminnal egyidejűleg beadott 9 órás éhgyomor additív antidepresszáns hatáshoz vezetett, és tovább fokozta a CREB foszforilációját a hippocampusban és a frontális kéregben (Li et al., 2014).

A hangulat/szorongás vizsgálathoz hasonlóan egyetlen IF-t sem vizsgáló tanulmány az öregedés összefüggésében nem értékelte az állatok AHN szintjét. Néhány tanulmány kimutatta, hogy az IF az életkor előrehaladtával megőrzi a szinaptikus plaszticitást (Djordjevic, Djordjevic, Adzic és Radojcic, 2012). Például az IF-kezelés rövid távú, későn megjelenő expozíciója javítja a kognitív és motoros funkciók életkorral összefüggő csökkenését, a szinaptikus plaszticitási markerek fokozott expressziójával járó változásokat, valamint az oxidatív károsodásokkal fokozott mitokondriális csökkenést komplex IV aktivitás mind az agyban, mind a perifériás szervekben (Singh et al., 2012). Ezeket a megállapításokat alátámasztja a CR hasonló hatásai a szinaptikus plaszticitás markereinek az életkorral összefüggő csökkenésének enyhítésében (Adams et al., 2008).

Az AD hármas transzgenikus egérmodelljét használó vizsgálatban ezeknek az egereknek a hosszú távú fenntartása (14 hónap) vagy 40% -os CR vagy IF diétán, a betegség fenotípusának megjelenése előtt megmentette a kognitív hiányokat (Halagappa et al., 2007). A CR kognícióra gyakorolt jótékony hatása a β-amiloid fehérje és a foszfo-tau szignifikánsan csökkent szintjéhez kapcsolódott. Érdekes módon úgy tűnt, hogy az IF megvédi az idegsejteket a sérülésektől annak ellenére, hogy sem az Aβ, sem a tau-ban nincs redukció, ami arra utal, hogy ez a diétás megközelítés megvédheti az Aβ és a tau aggregáció utáni idegsejteket. Különösen a kiterjedt β-amiloid lerakódást idős embereknél jól dokumentálták kognitív deficit hiányában (Driscoll & Troncoso, 2011). Ezek az adatok együttesen arra utalnak, hogy az IF-t követő adaptív stressz válaszok stimulálása lehetséges mechanizmus, amely révén a kogníció megmarad a betegség patológiájának markáns jelei ellenére (Stranahan & Mattson, 2012).

Öregedés és rák

Böjt és rák

Idős rágcsálók a biogerontológiai kutatáshoz

Kalória korlátozás

A biogerontológiai kutatás izgalmas területe az olyan beavatkozások megtalálásának hangsúlyozása, amelyek késleltetik az öregedési fenotípusok megjelenését vagy lassítják az öregedés folyamatát. Míg sok vegyületnek van némi jótékony hatása az alacsonyabb organizmusokban vagy a sejttenyészetben, az egyetlen beavatkozás, amely bizonyítottan meghosszabbítja az emlősök élettartamát és egészségi idejét, a kalória-korlátozás (CR). Ha a rágcsálókat táplálkozási szempontból teljes táplálékkal etetik, amely az ad libitum táplálék 60-70% -ára korlátozódik, általában hosszabb ideig élnek, csökkent a betegségterhelésük, és késleltetik az öregedés számos gyakori fenotípusának megjelenését (áttekintve: Masoro, 2000 ). A CR élettartamának és egészségi idejének meghosszabbításának mechanizmusainak megértése valószínűleg új terápiás beavatkozásokhoz vezet, amelyek késleltetik az öregedés negatív vonatkozásait. Az inzulin-jelátviteli út egyértelműen az egyik jelölt út, mivel a CR csökkenti az életkorral összefüggő inzulinrezisztenciát. Úgy tűnik, hogy a CR hatása független a testtömeg-csökkentéstől, mivel a másnapi éhgyomornak alávetett egerek nem csökkentették teljes táplálékfogyasztásukat vagy testtömegüket, mégis tapasztalták a glükóz- és inzulinszintre gyakorolt jótékony hatást, amint azt a standard CR protokollok (Anson et al., 2003).

33.5. TÁBLÁZAT A kalóriakorlátozás hatása a kiválasztott egér törzsek élettartamára a

Egér törzseMedian élettartamaMaximális élettartam

C57BL/6	+24%	+24%
DBA/2	−7%	−9%
B6D2F1	+26%	+31%

A CR protokollok többségét fiatal felnőtt kortól tartják fenn az élet hátralévő részében, és ellentmondásos jelentések vannak a CR előnyeiről, amikor azt később az életben elindítják. Weindruch és Walford (1982) arról számolt be, hogy a középkorban egerekben elindított CR jó eredményeket hozott, míg Forster és mtsai. (2003) megállapította, hogy amikor a CR-t idős korban (22–25 hónapos korban) kezdték meg, a mortalitás az első 3 hónapban valóban nőtt az AL-kontrolloknál tapasztaltakhoz képest három vizsgált egértörzsben (C57BL/6, DBA/2, B6D2F1). Az F344BNF1 patkányokkal végzett vizsgálat nem talált szignifikáns hatást az élettartamra és a tumor terhelésére, amikor a CR-t középkorban (17 hónap) vagy idős korban (24 hónap) kezdték meg (Lipman et al., 1998). Ugyanakkor egy B6C3F1 hibrid egereken végzett vizsgálat, amelyben a CR-t 19. hónapban kezdték meg, 4 hónapos növekedést eredményezett a medián élettartam alatt az AL kontrollokhoz képest (Dhahbi et al., 2004). Míg a CR és az AL csoportokban azonos volt a neoplazmák előfordulása, a CR csoportban késés volt tapasztalható. Ezek a megállapítások azt sugallják, hogy a CR vagy a CR által megváltozott utak terápiás célzása potenciálisan javíthatja az egészséget idős korban, még akkor is, ha a beavatkozást középkorban kezdik.

A hosszú távú CR egészségre gyakorolt hatása törzsenként és patológiánként is változik. Míg az általános tendencia az, hogy a CR csökkenti az életkorral kapcsolatos patológiák előfordulását vagy késlelteti azok kialakulását, vannak kivételek a szabály alól. Például a hasnyálmirigy atrófiája gyakori idős F344 és Brown Norvégia (BN) patkányokban, AL táplálás alatt. CR esetén a hasnyálmirigy-atrófia előfordulása csökken F344 patkányokban, de növekszik BN patkányokban (Lipman és mtsai, 1999). A CR késlelteti a szürkehályog megjelenését BN patkányokban, de időskorára a szürkehályog előfordulása azonos volt a CR és az AL kontrollokban (Wolf és mtsai, 2000). Az F344 patkányokban a megjelenés kora azonos volt a CR és az AL esetében, de az öregedő patkányok esetében a szürkehályog előfordulása nagyobb mértékben nőtt az AL patkányokban, mint a CR patkányokban, így a CR F344 patkányok csökkenték a szürkehályog idős korban. És úgy tűnik, hogy a CR az egerek legtöbb törzsénél nem mérsékli az életkorral összefüggő halláskárosodást (Willott et al., 1995). Ezek az eredmények szemléltetik a biológiai öregedés összetettségét, valamint a genetikai háttér jelentőségét az öregedés mértékében és az öregedés mértékének modulálásában olyan beavatkozások révén, mint a kalória-korlátozás.