Frecvența și calendarul meselor în PNAS pentru sănătate și boală
Editat de Joseph S. Takahashi, Howard Hughes Medical Institute, Universitatea din Texas Southwestern Medical Center, Dallas, TX și aprobat pe 7 octombrie 2014 (primit pentru examinare 23 iulie 2014)
Abstract
Deși eforturile majore de cercetare s-au concentrat asupra modului în care componentele specifice ale produselor alimentare afectează sănătatea, se știe relativ puțin despre un aspect mai fundamental al dietei, frecvența și calendarul circadian al meselor și potențialele beneficii ale perioadelor intermitente fără consum de energie sau foarte scăzut. Cel mai frecvent tipar alimentar în societățile moderne, trei mese plus gustări în fiecare zi, este anormal din perspectiva evoluției. Descoperirile emergente din studiile pe modele animale și subiecți umani sugerează că perioadele intermitente de restricționare a energiei de doar 16 ore pot îmbunătăți indicatorii de sănătate și contracara procesele bolii. Mecanismele implică o schimbare metabolică către metabolismul grăsimilor și producerea cetonelor și stimularea răspunsurilor adaptive la stres celular care previn și repară deteriorarea moleculară. Pe măsură ce datele cu privire la frecvența optimă și calendarul meselor se cristalizează, va fi esențial să se dezvolte strategii pentru a încorpora aceste modele de alimentație în politica și practica de îngrijire a sănătății și în stilul de viață al populației.
Considerații evolutive și culturale
Spre deosebire de oamenii moderni și animalele domestice, tiparele de mâncare ale multor mamifere se caracterizează prin aportul de energie intermitent. Carnivorele pot ucide și mânca prada doar de câteva ori pe săptămână sau chiar mai puțin frecvent (3, 4), iar antropoizii vânători-culegători, inclusiv cei care trăiesc astăzi, mănâncă adesea intermitent în funcție de disponibilitatea alimentelor (5, 6). Capacitatea de a funcționa la un nivel ridicat, atât fizic, cât și mental, pe perioade îndelungate fără hrană, ar fi putut avea o importanță fundamentală în istoria noastră evolutivă. Multe adaptări pentru alimentarea intermitentă sunt conservate la mamifere, inclusiv organe pentru absorbția și depozitarea glucozei rapid mobilizabile (depozite de glicogen hepatic) și a substraturilor energetice de lungă durată, cum ar fi acizii grași din țesutul adipos. Adaptările comportamentale care permit achiziționarea și depozitarea alimentelor pătrund în repertoriul comportamental al tuturor speciilor, inclusiv al oamenilor. Într-adevăr, capacitățile cognitive superioare ale oamenilor în comparație cu alte specii au evoluat probabil în scopul dobândirii resurselor alimentare; dovezile sugerează că primele instrumente (7) și limbi (8) au fost inventate pentru a ajuta la achiziționarea de alimente.
Revoluția agricolă, care a început în urmă cu aproximativ 10.000 de ani, a dus la disponibilitatea constantă pe tot parcursul anului a alimentelor tipice societăților moderne. Strămoșii noștri agrari au adoptat un model de mâncare de trei mese pe zi, probabil pentru că a oferit atât beneficii sociale, cât și practice pentru munca zilnică și programele școlare. Mai recent, în ultimii 50 de ani, produsele alimentare cu densitate calorică ridicată (cereale rafinate, zahăr, uleiuri de gătit, sirop de porumb și așa mai departe) au pătruns în aceste trei mese zilnice (9). Atunci când este suprapus unor stiluri de viață din ce în ce mai sedentare, consumul de mese cu conținut ridicat de energie de mai multe ori în fiecare zi a contribuit în mod plauzibil la apariția obezității și a bolilor conexe ca fiind principalele cauze de morbiditate și mortalitate (Fig. 1). Obezitatea a devenit, de asemenea, o problemă majoră de sănătate la câini și pisici, care sunt adesea hrăniți ad libitum (10) și chiar rozătoarele de laborator pot fi adesea considerate supraalimentate și sedentare (11, 12). Într-adevăr, animalele din sălbăticie și oamenii vânători-culegători rareori, dacă vreodată, suferă de obezitate, diabet și boli cardiovasculare (5).
Marea creștere a obezității este puternic asociată cu aportul zilnic de calorii și transportul care promovează sedentarismul (ref. 84 ⇓ –86; www.earth-policy.org/data_center/C23). * SUA, valoare aproximativă. # Producție auto la nivel mondial.
Ritmuri circadiene, sincronizarea meselor și sănătate
Ritmurile circadiene sunt oscilații auto-susținute de 24 h în comportament, fiziologie și metabolism. Aceste ritmuri au evoluat și permit organismelor să răspundă în mod eficient la schimbarea zilnică previzibilă a luminii: ciclul întunecat și ritmurile rezultate în disponibilitatea alimentelor în natură. Studiile de expresie genică au relevat mai mult de 10% din genele exprimate în orice organ dat prezintă oscilație circadiană (13). Aceste transcrieri ritmice codifică pașii cheie de determinare a ratei în căile neuroendocrine, de semnalizare și metabolice. O astfel de reglare separă temporar procesele celulare incompatibile și optimizează capacitatea celulară și organismală. Deși ceasul circadian este autonom celular și este prezent în majoritatea tipurilor de țesuturi, sistemul circadian este organizat într-un mod ierarhic în care nucleul hipotalamic suprachiasmatic (SCN) funcționează ca ceasul circadian maestru care utilizează atât mecanisme difuzibile, cât și sinaptice pentru orchestrați ritmurile circadiene în organele periferice în faza corespunzătoare. Celulele ganglionare ale retinei fotoreceptive trimit informații de lumină ambientală către SCN prin conexiune monosinaptică pentru a se asigura că sistemul circadian este antrenat la lumina zilnică: ciclu întunecat (14).
Mecanismul care stă la baza efectului benefic al TRF este probabil complex și acționează pe mai multe căi. Episoadele zilnice de post și hrănire declanșează activarea alternativă a proteinei de legare a elementului de răspuns cAMP care răspunde la post (CREB) și a AMP kinazei și hrănirea țintelor mamifere dependente de insulină responsive ale căilor de rapamicină (mTOR) implicate în homeostazia metabolică. În plus, aceste căi afectează și ceasul circadian și îmbunătățesc robustețea oscilației componentelor ceasului și a țintelor din aval (23). În consecință, studiile privind expresia genelor indică faptul că TRF susține ritmicitatea circadiană a mii de transcrieri hepatice (26).
Confluența genomicii și geneticii la șoareci dezvăluie căile de la componentele de bază ale ceasului la metabolismul specific al nutrienților. Receptorii hormonilor nucleari REV-ERB fac parte integrantă din ceasul circadian și reglează direct transcrierea mai multor enzime cheie determinante ale ratei metabolismului acizilor grași și al colesterolului (27). Deși proteinele criptocrom sunt puternice supresoare transcripționale, ele inhibă, de asemenea, semnalizarea AMPc și, astfel, reglează gluconeogeneza mediată de CREB (28). Factorii de transcripție în aval de ceas circadian DBP/TEF/HLF reglează metabolismul xenobiotic (29), iar KLF15 mediază metabolismul azotului (30). Aceste și alte moduri de reglare (31) oferă un cadru mecanicist prin care timpul mesei afectează ceasul circadian și, la rândul său, afectează homeostazia metabolică la mamifere.