Октавио А. Гонсалес

1 Център за изследване на здравето на устната кухина, Колеж по дентална медицина, Университет в Кентъки, Лексингтън, KY

Кристин Тобия

2 Катедра по хранителни науки, Медицински колеж, Университет на Кентъки, Лексингтън, KY

Джефри Л. Еберсол

1 Център за изследване на здравето на устната кухина, Колеж по дентална медицина, Университет в Кентъки, Лексингтън, KY

М. Джон Новак

1 Център за изследване на здравето на устната кухина, Колеж по дентална медицина, Университет в Кентъки, Лексингтън, KY

Резюме

Намаляването на приема на калории (калорично ограничение) изглежда постоянно намалява биологичната скорост на стареене в различни организми, както и предпазва от свързани с възрастта заболявания, включително хронични възпалителни разстройства като сърдечно-съдови заболявания и диабет. Въпреки че механизмите, които стоят зад това наблюдение, не са напълно разбрани, идентифицирането на основните метаболитни пътища, засегнати от калоричната рестрикция, генерира интерес към намирането на молекулярни цели, които могат да бъдат модулирани от миметиците за калорични рестрикции. Този преглед описва общите концепции за ограничаване на калориите и миметиците за ограничаване на калориите, както и обсъжда доказателства, свързани с техния ефект върху възпалението и хроничните възпалителни разстройства. Освен това са представени нововъзникващи доказателства, свързани с ефектите от ограничаването на калориите върху пародонталната болест при нечовекоподобните примати. Въпреки че прилагането на този тип диетична интервенция изглежда предизвикателно в нашето съвременно общество, където затлъстяването е основен проблем за общественото здраве, миметиците за ограничаване на калориите могат да предложат обещаваща алтернатива на контрола и може би да предотвратят няколко хронични възпалителни разстройства, включително пародонтоза.

Въведение

Калорично ограничение

Ефект на ограничаване на калориите върху хроничните възпалителни разстройства

Калорично ограничение и възпаление

заболявания

Нормалният баланс между производството на оксидативен стрес (реактивен кислород -ROS и азот-RNS видове) и антиоксидантната ензимна система (супероксид дисмутаза-SOD, глутатион-GSH и тиоредоксин-TRX), наблюдаван по време на нормален/здравословен калориен прием ( A), се губи или с по-високи нива на прием на калории, често наблюдавани при затлъстяване или по време на стареене, което води до натрупване на оксидативен стрес и производство на възпалителни молекули и медиатори (B). Калоричното ограничение би компенсирало баланса чрез намаляване на производството на оксидативен стрес и възпаление, както и повишаване на производството и активността на антиоксидантните ензими и противовъзпалителните медиатори.

Калорична рестрикция и сърдечно-съдови заболявания (ССЗ)

Сърдечно-съдовите заболявания се считат за една от водещите причини за заболеваемост и смъртност в западните страни, особено при по-възрастните популации (Callow, 2006). Сред рисковите фактори за ССЗ са идентифицирани тютюнопушене, хипертония, дислипидемия, коремно затлъстяване, нарушена инсулинова чувствителност и заседнал начин на живот (Dahlof, 2010). Освен това, натрупването на доказателства предполага, че биомаркери като редокс състояние, повишени нива на възпалителни цитокини и ензими, както и адхезионни молекули, увеличават риска от ССЗ (Chung et al., 2009). Следователно антиоксидантните и противовъзпалителни свойства на CR правят този хранителен интервенционен подход интересна и обещаваща алтернатива за предотвратяване и контрол на ССЗ. Наскоро бяха прегледани доказателства за механизми на кардиопротекция от CR (Han & Ren, 2010, Marzetti et al., 2009). Накратко, при проучвания върху животни (включително плъхове, мишки и нечовешки примати) е доказано, че затихването на оксидативния стрес, митохондриалната дисфункция и възпаление и благоприятната модулация на апоптозата на кардиомиоцитите и автофагията (биологичен процес, който позволява на еукариотните клетки да се разграждат и рециклират) дълготрайни протеини и органели) са критични механизми, модулирани от CR, които могат да бъдат свързани с намален риск от ССЗ (Marzetti et al., 2009).

Ефектите на CR върху атеросклерозата, използвайки различни модели, показват противоречиви резултати. По-конкретно, CR (30% намаляване на приема на калории) подобрява натрупването на висцерална мазнина и чувствителността към инсулин при възрастни маймуни cynomolgus, но не оказва влияние върху плазмените нива на липидите или степента на атеросклеротична лезия в коремната аорта (Cefalu et al., 1999, Cefalu et ал., 2004). Въпреки това беше показано, че CR намалява нивата на циркулиращ липопротеин а (lpa) при маймуни резус в сравнение с животните, получаващи контролна диета. Плазмените нива на lpa се считат за независим рисков фактор за свързано с възрастта развитие на атеросклероза (Edwards et al., 2001). Съвсем наскоро Fontana и сътр. Демонстрираха, че хората на CR в продължение на 6 години са имали значително по-ниски нива на серумен общ холестерол, липопротеинов холестерол с ниска плътност, триглицериди, глюкоза на гладно, инсулин на гладно, CRP, растежен фактор, получен от тромбоцити, и систолен и диастоличен кръвно налягане в сравнение със здрави индивиди, съобразени с възрастта, на типична американска диета. За отбелязване е, че дебелината на сънната артерия на сънната артерия е с около 40% по-малка в групата на CR в сравнение с контролната група, което предполага, че CR има критичен ефект върху риска от атеросклероза (Fontana et al., 2004).

Калорична рестрикция и диабет

Биологичните механизми, чрез които CR намалява инсулиновата резистентност и подобрява метаболизма на глюкозата, не са напълно изяснени. Въпреки това се предполага, че CR може да има пряко въздействие върху намаляването на плазмените нива на възпалителни цитокини (т.е. адипокини), пептиди и фактори на комплемента, които обикновено се произвеждат в мастната тъкан (Barzilai & Gabriely, 2001). Последните проучвания демонстрират, че хормологът sir2 (SIRT1; NAD + - зависима деацетилаза) контролира глюконеогенните/гликолитичните пътища в черния дроб в отговор на CR-активирания транскрипционен кофактор PGC-1alpha (Rodgers et al., 2005), а също и изглежда намалява съотношението на апоптоза на островни бета клетки при диабетични плъхове (Deng et al., 2010). Освен това CR подобрява експресията на глюкозния транспортер тип 4 (GLUT4) в адипоцитите на плъхове, което корелира с подобрена транслокация на глюкоза в мастните клетки и инсулинова резистентност (Park et al., 2005). Съвсем наскоро анализите на микрочипове показаха, че CR усилва диференциалната експресия на гени, участващи в метаболизма на глюкозата и липидите в скелетните мускули, черния дроб и панкреатичните острови при диабетни мастни гризачи (Colombo et al., 2006, Selman et al., 2006).

Предклиничните и клиничните проучвания дават противоречиви резултати за въздействието на краткосрочния CR върху оксидативен стрес. Въпреки намаляване на липидната пероксидация, подобряване на антиоксидантната активност и възстановяване на общия редокс статус, наблюдаван при мишки след CR (Ugochukwu & Figgers, 2007), само незначителен антиоксидантен ефект може да бъде свързан с CR при пациенти с диабет тип 2 в сравнение с индивиди със затлъстяване без диабет (Skrha et al., 2005, Wycherley et al., 2008). Интересното е, че последните доказателства показват, че бариатричната хирургия може да премахне диабет тип 2 в рамките на дни след операцията, дори преди да е настъпила загуба на тегло, което предполага, че само CR може да не отчита напълно този ефект (Andreelli et al., 2009). Ясното обяснение на този постхирургичен резултат е тема на продължаващ дебат (Gumbs et al., 2005). Показателно е, че проучвания върху животни и хора показват, че генотипът допринася за инсулинова резистентност и затлъстяване и следователно CR може да няма същия благоприятен ефект при всички индивиди (Corella et al., 2005, Metzger, 2003).

Калорично ограничение и имунитет

Както се предлага от Jolly, всички проучвания с животни са използвали много агресивни режими на CR, които не могат да бъдат практически преведени в клиничните условия при хората (Jolly, 2004). Става ясно, че CR има важни противовъзпалителни свойства, удължава живота и здравето на няколко организма, включително хората; въпреки това може да има хронични вредни ефекти върху някои компоненти на имунитета (Jolly, 2007). По-доброто разбиране на клетъчните и молекулярните пътища, засегнати от CR, създаде възможност за идентифициране на специфични молекулярни цели, които могат да бъдат модулирани от подобни молекули, посочени като CRM, което ще бъде обсъдено в следващия раздел на този преглед. Може би тази нарастваща група молекули ще помогне да се преодолеят потенциалните неблагоприятни ефекти върху имунния отговор и да се подобри специфичността на благоприятните ефекти, наблюдавани при CR.

Миметици за ограничаване на калориите

Ресвератрол