New Horizons: Étrendi fehérje, öregedés és az Okinawan arány

David G. Le Couteur, Samantha Solon-Biet, Devin Wahl, Victoria C. Cogger, Bradley J. Willcox, D. Craig Willcox, David Raubenheimer, Stephen J. Simpson, New Horizons: Diétás fehérje, öregedés és az Okinawan arány, életkor and Aging, 45. évfolyam, 4. szám, 2016. július, 443–447. oldal, https://doi.org/10.1093/ageing/afw069

Absztrakt

A táplálkozás mély hatással van az öregedésre és az élettartamra. A kalória-korlátozás a fő táplálkozási beavatkozás, amely történelmileg bizonyítottan sok állatmodellben befolyásolja az élettartamot és/vagy az egészséget. Tanulmányok szerint a fehérjebevitel csökkenése az élettartamot is megnövelheti, bár nem olyan drámai módon, mint a kalóriakorlátozás. A táplálkozási geometrián alapuló újabb kutatások megkísérelték meghatározni a táplálkozás öregedésre gyakorolt hatásait az étrendi makrotápanyagok és energiatartalom széles táján. A rovarokkal és egerekkel végzett ilyen vizsgálatok azt mutatják, hogy az alacsony fehérjetartalmú, magas szénhidráttartalmú étrendhez ad libitum hozzáféréssel rendelkező állatok élettartama a leghosszabb. Figyelemre méltó, hogy az étkezési fehérje és szénhidrát optimális tartalma és aránya az öregedéshez a kísérleti állatokban szinte megegyezik az Okinawa-szigeten a hosszú életű emberek hagyományos étrendjével.

A bevett étrendi mantra az, hogy az idősebb embereknek több fehérjét kell enniük, még akkor is, ha nincsenek alultápláltak. Az ilyen tanácsok elsődleges célja a szarkopénia, bár más egészségügyi előnyöket is javasoltak, ideértve az elhízás és az oszteoporózis megelőzését, valamint a sebgyógyulás és a betegség utáni gyógyulás javítását. Ez azon a megfigyelésen alapul, hogy az étkezési fehérje képes az anabolikus válaszokat kiváltani az izomban, és hogy ezek a válaszok idős embereknél károsodnak [1–4].

Úgy tűnik, hogy ezek az ajánlások ellentmondanak az állatokon végzett alapkutatásoknak és az embereken végzett megfigyelési tanulmányoknak, amelyek azt mutatják, hogy az alacsony fehérjetartalmú vagy alacsony fehérjetartalmú, magas szénhidráttartalmú étrend késlelteti az öregedést és növeli az élettartamot [5–7]. Az ilyen típusú étrendek élettartamát meghosszabbító hatások összhangban vannak a sejtmechanizmusok jelenlegi megértésével, amelyek összekapcsolják a táplálkozást az öregedő biológiával.

A leghosszabban élő emberek a japán Okinawa-sziget lakói, akiknek ötször több százéves a többi fejlett nemzetnél [8]. Számos tényező járul hozzá kivételes hosszú élettartamukhoz, beleértve az enyhe kalória-korlátozást, az étel minőségét, a géneket és a fizikai aktivitást. Az étrendjükből származó energiát 9% fehérjéből és 85% szénhidrátból nyerték [9] (1. ábra). Ezek az étkezési fehérje és a fehérje/szénhidrát arány (1:10) okinawani értékei nagyon alacsonyak és rendkívül hasonlóak azokhoz, amelyekről kiderült, hogy optimalizálják az élettartamot a közelmúltbeli állatkísérletek során [7].

A makrotápanyagok aránya az okinawaiak étrendjében 1949-ben [9].

Jelentős előrelépések történtek az étrendet és az öregedést összekötő tápanyag-érzékelő sejtpályák megértésében (2. ábra). A legfontosabb tápanyag-érzékelési útvonalak közé tartoznak a sirtuinok (SIRT1), a rapamicin mechanisztikus célpontja (mTOR), az 5 ′ adenozin-monofoszfát-aktivált protein-kináz (AMPK) és az inzulin/inzulinszerű növekedési faktor-1 (IGF-1)/Növekedési hormon (GH) [16]. Az mTOR és az inzulin/IGF-1/GH aktivitásának csökkenése vagy az AMPK és a sirtuinok fokozott aktivitása jótékony hatással van az öregedéssel járó sejtes folyamatokra, mint például a mitokondriális biogenezis, az autofágia, a sejtanyagcsere, az oxidatív stressz, a genom fenntartása és a fehérjeszintézis. Úgy gondolják, hogy ez a négy útvonal úgy alakult ki, hogy az organizmusok túlélhessék az élelmiszerhiányos időszakokat azáltal, hogy erőforrásokat helyeznek át a szaporodásból a túlélésbe és a sejtek fenntartására [17]. A kalóriakorlátozás öregedési előnye az élelmiszerhiányra adott aktív, programozott válasz hosszú távú mellékhatása, nem pedig csak a tápanyagfelesleg okozta károk csökkentése - bár ezek a túlzások önmagukban egészségügyi költségeket okoznak. A tápanyag-érzékelő utak genetikai, étrendi vagy farmakológiai manipulációja megváltoztatja az öregedés mértékét állatmodellekben és azok válaszát a kalória korlátozására [18].

Az étrendet és az öregedést összekapcsoló utak [16].

Míg ezen utak modulálása egyértelmű mechanizmust biztosít a kalória korlátozás és az élettartam meghosszabbítása között, más tényezők is hozzájárulhatnak, ideértve a periodikus éhséget, a megváltozott bél mikrobiómát, a fogsággal kapcsolatos elhízás elkerülését, a megváltozott cirkadián ritmust és az egyes makrotápanyagok csökkent bevitelét. Bár a csökkent zsír- vagy szénhidrátbevitelről nem számoltak be, hogy hozzájárulna a kalóriakorlátozás jótékony hatásaihoz, bizonyítékok vannak arra, hogy a kalóriakorlátozás néhány előnyét a csökkent fehérjebevitel közvetíti, és hogy a fehérjeszűkítés önálló beavatkozásként meghosszabbíthatja az élettartamot [6].

Az egyik legbefolyásosabb korai tanulmány a kalória-korlátozást 40% -os fehérje-korlátozással hasonlította össze ad libitum táplált patkányokban. A kalóriatartalmú patkányok 75% -kal hosszabb ideig éltek, mint a kontrollok, míg a fehérjeregisztrált patkányok élettartama csak 15% -kal nőtt [19]. Sok más állatkísérletet végeztek, és összességében megállapították, hogy a fehérje korlátozás hozzájárul a kalória korlátozás néhány előnyéhez. Például a 18 patkány- és egérvizsgálatból 16 azt mutatta, hogy a fehérje korlátozás növelte a maximális élettartamot, és ezekben a pozitív vizsgálatokban az élettartam átlagosan 20% -kal nőtt. Arra a következtetésre jutottak, hogy a fehérje-korlátozás hozzájárul a kalória-korlátozás élettartamának körülbelül feléhez [20]. A kalória-korlátozás 145 állatkísérletének nemrégiben készült metaanalízise azt mutatta, hogy a fehérje bevitel aránya az élet meghosszabbításához fontosabb, mint a kalória bármilyen csökkentése [21].

Embereknél a 64 intervenciós és megfigyelési vizsgálat szisztematikus áttekintése nem talált meggyőző bizonyítékot a fehérje bevitel és a halálozás közötti kapcsolatra, de szuggesztív bizonyítékot talált arra, hogy a magas fehérjetartalmú és alacsony szénhidráttartalmú étrend a megnövekedett mortalitással jár [ 22]. Az NHANES-adatok széles körben közölt és nemrégiben végzett tanulmányában a magas fehérjetartalmú étrend (> 20%) a megnövekedett mortalitással és rákkal társult 23. alanyokban]. Úgy tűnt, hogy a kockázatot az állati eredetű fehérje és a keringő IGF-1 szint okozza. Az embereken végzett bizonyítékok összekeverednek azzal a javaslattal, hogy az alacsonyabb fehérjetartalmú étrend, legalábbis idős korig, alacsonyabb halálozáshoz kapcsolódik.

Kezdetben ezt a módszert alkalmazták a gyümölcslegyek öregedésének tanulmányozására, és kimutatták, hogy az LPHC-diéták a leghosszabb élettartammal jártak, míg a teljes kalóriabevitel ad libitum táplálkozási körülmények között (azaz anélkül, hogy korlátozták volna az élelmiszerek hozzáférhetőségét, hanem hígítással manipulálták az étel kalóriasűrűségét) nem volt hatással az élettartamra, ha az egyes makrotápanyagokat figyelembe vették [28] (3. ábra). Ezt a megközelítést követve 858 ad libitum táplált egeret vizsgáltunk 25 étrenden, amelyek makrotápanyagokban és energiában különböznek egymástól, és megállapítottuk, hogy a gyümölcslégyhez hasonlóan az LPHC diéta is a leghosszabb élettartammal és a legjobb késői életkorral társult, a cardiometabolic egészség és immunfunkció [30, 31]. Az alacsony fehérjetartalmú, magas zsírtartalmú (szójababolaj) étrend azonban gyengébb eredménnyel járt, hangsúlyozva az összes makrotápanyag és kölcsönhatásuk jelentésének fontosságát - az alacsony fehérjetartalmú étrendnek pozitív vagy negatív eredményei lehetnek a helyettesítő makrotápanyagtól függően. feltehetően a makrotápanyagok forrásainak típusát és minőségét is.

Az étkezési fehérje és szénhidrát geometriai keretrendszere gyümölcslegyekben (A) [28] és egerekben (B) [29]. A leghosszabb élettartam vörös színnel jelenik meg a hőtérképen, az étkezési fehérje és a leghosszabb élettartamhoz kapcsolódó szénhidrát arányát pedig a piros vonal mutatja. Gyümölcslegyekben és egerekben is a leghosszabb élettartam (piros) alacsony fehérjetartalmú, magas szénhidráttartalmú étrend esetén következett be, míg a legrövidebb élettartam (kék) magas fehérjetartalmú, alacsony szénhidráttartalmú étrendhez kapcsolódott.

A kalória-korlátozás és a fehérje-korlátozás sok állatmodellben meghosszabbítja az életet.

Az alacsony fehérjetartalmú, magas szénhidráttartalmú étrend maximalizálja az élettartamot az ad libitum táplált állatokban.