Reglarea sănătății metabolice și a îmbătrânirii prin căi de semnalizare sensibile la nutrienți
Nicole E. Cummings
1 Departamentul de Medicină, Universitatea din Wisconsin-Madison, Madison, WI, SUA
2 William S. Middleton Memorial Veterans Hospital, Madison, WI, SUA
3 Endocrinologie și fiziologie a reproducerii Programul de formare absolvent, Universitatea din Wisconsin-Madison, Madison, WI
Dudley W. Lamming
1 Departamentul de Medicină, Universitatea din Wisconsin-Madison, Madison, WI, SUA
2 William S. Middleton Memorial Veterans Hospital, Madison, WI, SUA
3 Endocrinologie și fiziologie a reproducerii Programul de formare absolvent, Universitatea din Wisconsin-Madison, Madison, WI
Abstract
Toate organismele trebuie să se poată adapta la schimbările în disponibilitatea și compoziția nutrienților. În urmă cu peste 75 de ani, cercetătorii au descoperit că o dietă cu restricție calorică (CR) ar putea extinde semnificativ durata de viață a șobolanilor și, de atunci, s-a demonstrat că o dietă CR crește durata de viață și durata de viață a organismelor model, de la drojdie la primate neumane. În această revizuire, discutăm efectele unei diete CR asupra metabolismului și a sănătății și evidențiem dovezile emergente care sugerează că compoziția dietetică - macronutrienții exacti care compun dieta - poate fi la fel de importantă ca și conținutul caloric. În special, discutăm dovezi recente care sugerează că calitatea proteinelor poate influența sănătatea metabolică. În cele din urmă, discutăm căile metabolice cheie care pot influența răspunsul la dietele CR și la modificarea compoziției macronutrienților. Înțelegerea mecanismelor moleculare responsabile de efectele CR și ale compoziției dietetice asupra sănătății și longevității poate permite proiectarea unor noi abordări terapeutice ale bolilor legate de vârstă.
Restricția calorică promovează sănătatea și longevitatea
Restricția calorică (CR), o intervenție dietetică în care caloriile sunt reduse, menținând în același timp niveluri adecvate de micronutrienți, a fost descoperită pentru prima dată că extinde durata de viață a șobolanilor cu mai mult de 75 de ani în urmă (McCay și colab., 1935). De atunci, sa demonstrat că o dietă CR extinde durata de viață a multor organisme model, inclusiv drojdie, viermi, muște, rozătoare și primate neumane (Colman și colab., 2014; Greer și Brunet, 2009; Lin și colab., 2000; Rogina și Helfand, 2004; Weindruch și colab., 1986). Gradul precis de restricție, precum și compoziția precisă de macronutrienți a regimului CR utilizat, care maximizează extinderea duratei de viață poate varia între indivizi și specii (Mair și colab., 2005; Piper și colab., 2005). Un studiu recent al unei diete de 40% CR - utilizat în mod obișnuit în studiile de șoareci de CR - pe 41 de tulpini de șoareci consangvinizați recombinați a găsit o serie de răspunsuri, inclusiv tulpini cu durată de viață scăzută și s-a propus că răspunsul la CR și/sau la gradul optim de restricție pentru a promova longevitatea poate varia în funcție de genotip (Liao și colab., 2010; Mitchell și colab., 2016). În timp ce unii au susținut că efectele benefice ale RC la animalele de laborator este un efect al supraalimentării în laborator, CR extinde durata maximă de viață și inhibă robust cancerul la șoarecii de tip sălbatic (Harper și colab., 2006).
Studiile continue ale RC la primatele neumane sugerează că CR promovează longevitatea și previne bolile legate de vârstă, cum ar fi cancerul, diabetul de tip 2, bolile cardiovasculare, atrofia creierului și osteoporoza (Colman și colab., 2014; Cruzen și Colman, 2009; Mattison și colab., 2012b). Studiile CR efectuate pe primate neumane arată, de asemenea, parametri metabolici îmbunătățiți, incluzând sensibilitate crescută la insulină și toleranță la glucoză, precum și cheltuieli reduse de energie, similar cu omologii lor de rozătoare (Kemnitz, 2011). În timp ce proiectarea studiului, creșterea și compoziția dietetică par să aibă un impact asupra efectului CR asupra longevității primatelor (Colman și colab., 2014), CR are în mod clar un efect dramatic asupra prevalenței și severității bolilor legate de vârstă (Colman și colab. ., 2009; Mattison și colab., 2012a). Aceste studii sugerează că mecanismele fundamentale angajate de CR sunt păstrate tot drumul de la drojdie la primate (Colman și Anderson, 2011; Fontana și Partridge, 2015).
În timp ce beneficiul unei diete CR pentru durata de viață a omului este necunoscut, efectele fiziologice și metabolice ale RC la om par a fi similare cu cele observate la primatele neumane. Oamenii care au consumat o dietă cu conținut scăzut de calorii și nutrienți timp de aproximativ doi ani în Biosfera 2 au prezentat modificări fiziologice, hematologice, hormonale și biochimice asemănătoare cu cele ale rozătoarelor și maimuțelor din astfel de diete (Walford și colab., 2002). Mai recent, s-a arătat că un studiu clinic randomizat cu o dietă de 25% CR la adulții neobezi duce la pierderea semnificativă în greutate, în principal datorită pierderii adipozității prin scăderea grăsimii viscerale (Fontana și colab., 2016b). Alte studii asupra efectului unei diete CR asupra oamenilor au demonstrat că CR poate îmbunătăți modificările tensiunii arteriale asociate vârstei, inflamația sistemică și fibroza miocardică (Meyer și colab., 2006), protejează împotriva aterosclerozei (Fontana și colab., 2004 ).), și reduce cazurile și riscul bolilor cardiovasculare (Cruzen și Colman, 2009). Similar cu rozătoarele și primatele neumane plasate pe o dietă CR, oamenii plasați pe o dietă CR au, de asemenea, niveluri crescute de adiponectină și sensibilitate îmbunătățită la insulină (Fontana și colab., 2009). Având în vedere aceste efecte favorabile, în timp ce juriul rămâne în discuție cu privire la efectul unei diete CR asupra duratei de viață a omului, se pare foarte probabil că o dietă CR are potențialul de a îmbunătăți durata de sănătate și poate preveni sau întârzia multe boli asociate vârstei.