DR индуцира CYP2E1, ензима, отговорен за биоактивирането на ТА, и следователно DR плъховете страдат от 2,5 пъти по-високо чернодробно увреждане, базирано на биоактивация, в сравнение с AL плъхове (Ramaiah et al. 2001).

преглед

Свързани термини:

  • Хронично бъбречно заболяване
  • Изотопи на калция
  • Протеин
  • Лептин
  • Продължителност на живота
  • Затлъстяване
  • Ограничение на калориите

Изтеглете като PDF

За тази страница

Диетични ограничения

Резюме

Диетичното ограничение (DR), често наричано ограничаване на калориите (CR), означава ограничаване на приема на калории от индивида. Откакто за първи път съобщават от McClay и Crowell през 1934 г., че DR увеличава продължителността на живота на плъховете, интересът към ефектите от DR върху болестите и стареенето нараства непрекъснато. Проучванията през последните две десетилетия показват, че DR има обширни благоприятни ефекти, включително намалено възпаление, намалени сърдечно-съдови проблеми, подобрена метаболитна годност, повишена устойчивост на стрес и намалена честота на рака. DR е и единствената известна намеса в начина на живот, която забавя процеса на стареене и увеличава продължителността на живота на всички тествани животни. Интересното е, че DR също осигурява защита от остра токсичност на някои химикали. DR или CR предполага намален енергиен прием и е отговорен за широко разпространените и еволюционно запазени ползи. Последните данни показват, че ограничаването на хранителните аминокиселини може да послужи като ключов медиатор на ползите от DR, а при бозайниците намаленият прием на протеини или незаменими аминокиселини може да удължи дълголетието. Няколко фитохимикала са гарантирани за техните предимства в това отношение; тяхната точна роля в ДР обаче остава неясна.

Пренебрегнати фактори във фармакологията и изследванията на неврологията

Резюме на издателя

Тази глава описва ефекта от ограничаването на храната върху животните в експериментални условия. В редица експериментални условия е необходимо или се смята за полезно животните да се поддържат под ограничен режим на хранене. Ограничаването на приема на храна се осъществява чрез хранене с храна или чрез ограничено хранене. При хранене с храна (MF) животното има достъп до храната през няколко часа на ден. При ограничено хранене (RF) на животното се предлага определено количество храна като единична порция в определен час от деня. Важни променливи в тези графици за хранене са времето, в което храната е достъпна за животното и продължителността, през която животното има достъп до храната, или количеството храна, което се предлага на животното. Главата описва също така приспособяване на животно към ограничени графици за хранене и адаптиране към ограничението на енергийния прием. Той обсъжда метаболитните последици от ограниченото хранене и описва ефекта върху циркадните ритми.

Енергиен баланс, възпаление и стареене

Резюме на издателя

Ограничаването на диетата, което може да забави стареенето и да увеличи продължителността на живота, също променя инсулиноподобната сигнализация. Освен това, ограничаването на диетата отслабва съдовите заболявания и болестта на Алцхаймер при животински модели, което отново предполага общи пътища. Ограничаването на диетата при някои състояния има противовъзпалителни ефекти и може да отслаби инфекциите. И обратно, хипергликемията е противовъзпалителна при затлъстяване и диабет. Упражненията и енергийният баланс влияят на молекулярното и клетъчното възстановяване, в съответствие с еволюционните принципи. Тази глава разглежда ограничаването на диетата и стареенето, както и енергийното усещане при ограничаване на диетата (DR). DR остава най-силната намеса за стареене при лабораторни гризачи чрез увеличаване на продължителността на живота и смекчаване на промените на всички нива, включително атеросклероза, болест на Алцхаймер, тумори и други хронични дегенеративни заболявания. Човешките доброволци показват положителни ефекти от сравними DR, но ефектите върху смъртността остават дефинирани. Ако имунният отговор на инфекциите се намалява от DR при хората, както при моделите на гризачи, тогава хроничният DR може да добави опасности от инфекция, които биха могли да компенсират ползите за сърдечно-съдовите функции.

Генетичната мрежа за удължаване на продължителността на живота чрез диетични ограничения

Дрожди DR: SIR2 и TOR

DR може да се постигне при Saccharomyces cerevisiae чрез умерено намаляване на глюкозата (Lin et al., 2000), по-тежко намаляване на глюкозата (Kaeberlein et al., 2004) или намаляване на аминокиселините, като същевременно се поддържат постоянни концентрации на глюкоза (Jiang и др., 2000). Всички тези режими на DR удължават репликационния живот на дрождите. По-екстремната форма на DR, при която клетките на дрождите се измиват във вода, за да се отстранят всички хранителни вещества, също удължава хронологичния живот на дрождите (Wei et al., 2008). Все още не са направени директни сравнения за всеки метод DR, но е доказано, че генът SIR2 и тясно свързаният хомолог HST2 са необходими за удължаване на живота, предизвикано от умерено намаляване на глюкозата (Lin et al., 2000, 2002; Lamming et al., 2005). За разлика от това, SIR2 не е необходим за дълголетие, предизвикано от по-тежкото намаляване на глюкозата (Kaeberlein et al., 2004). Участието на SIR2 и HST2 в умереното намаляване на глюкозата също е оспорено (M. Kaeberlein et al., 2006), което предполага, че SIR2 вероятно влияе на DR реакцията в дрождите, но може да не е напълно необходимо за дълголетието, индуцирано от DR.

Другите пътища, идентифицирани при C. elegans като играещи роля в дълголетието от DR, също са необходими за дълголетието, индуцирано от DR в дрождите? Доказано е, че SNF-1, хомологът на AMPK в дрождите, регулира продължителността на живота (Ashrafi et al., 2000), но все още не е изследван за дълголетие в отговор на DR. FoxO/daf-16, FoxA/pha-4 и NRF2/skn-1 нямат ортолози в дрождите, което предполага, че тези гени са еволюирали, за да контролират продължителността на живота в отговор на DR в многоклетъчни организми.

Caenorhabditis elegans: Клетъчна биология и физиология

Deepti S. Wilkinson,. Андрю Дилин, в Методи в клетъчната биология, 2012

C Диетични ограничения

Диетичното ограничение (DR) е намаляването на приема на храна без недохранване, обикновено до 60% от пълноценно хранените условия ad libitum (Walford et al., 1987). Това е първата и досега единствена намеса в околната среда, показала, че значително удължава продължителността на живота на множество видове, от безгръбначни като плодови мухи и нематоди, до сложни бозайници като мишки и маймуни (Mair и Dillin, 2008). Освен това животните, подложени на DR, показват поразително намаляване на свързаните с възрастта патологии като рак, диабет и болест на Алцхаймер, което прави отговорът на DR интересна терапевтична цел за предотвратяване или лечение на такива състояния (Masoro, 2005).

Това предизвика интензивни изследвания на регулацията и механизма на удължаване на живота от DR. В допълнение, широката гама от видове, които са дълголетни в условията на DR, предполага, че може да съществува еволюционно съхранен, „публичен“ механизъм, в основата на реакцията на DR. Известна еволюционна теория предполага, че този механизъм може да се е развил, за да позволи на животните да насочват ресурсите към соматична поддръжка за сметка на размножаването по време на недостиг на храна, позволявайки оцеляване, докато не възникнат по-благоприятни условия за производство на потомство (Partridge et al., 2005 ). В съответствие с това, животните под DR показват намалена плодовитост, но могат да увеличат възпроизводството по-късно в живота при повишени хранителни условия.

Търсенето на консервиран механизъм накара последните изследвания на ДР да се съсредоточат върху отговора на ДР при малки, генетично подлежащи на търсене моделни организми, включително C. elegans. Това изследване включва няколко пътища за чувствителност на хранителни вещества в отговора на DR, включително пътищата AMPK, TOR и IIS (Greer et al., 2007; Vellai et al., 2003). Демонстрирано е също така, че индуцираното от DR дълголетие се различава по механизъм от самото намалено инсулиново сигнализиране и че удължаването на продължителността на живота, причинено от намалените IIS и DR, е адитивно (Lakowski and Hekimi, 1998; Panowski et al., 2007). В допълнение, няколко „главни регулатора“ са предложени като фактори, които са от съществено значение за предизвиканото от DR дълголетие. Те включват сиртуин SIR-2 и два транскрипционни фактора, идентифицирани в червея, PHA-4 и SKN-1 (Bishop и Guarente, 2007; Panowski et al., 2007; Wang et al., 2006). Взаимодействието между тези регулатори, техните механизми на действие, изискванията им при различни видове и събитията надолу по веригата, които водят до дълголетие при ДР, са фокуси на интензивни настоящи изследвания.

TOR: Запазена пътека, чувствителна към хранителни вещества, която определя продължителността на живота в различните видове

Въведение

Диетичните ограничения (DR) са най-стабилният екологичен метод за удължаване на живота при видове, толкова разнообразни като дрожди, червеи, плодови мухи и гризачи (Masoro, 2003; Rogers & Kapahi, 2006). DR също забавя прогресията на повечето свързани с възрастта заболявания, включително рак, невродегенерация и сърдечно-съдови заболявания (Masoro, 2003). DR се определя като намаляване на определен или общ прием на хранителни вещества, без да причинява недохранване. На практика DR се прилага като цялостно намаляване на приема на калории (ограничаване на калориите), ограничаване на определен клас хранителни вещества или временни вариации в приема на храна. Въпреки че DR е известно, че удължава живота на гризачите от 30-те години на миналия век, механизмите на този защитен отговор остават неуловими. През последните няколко години обаче редица изследователи са използвали силните страни на простите организми, за да разберат как DR проявява своите защитни ефекти. Краткият жизнен цикъл и мощните генетични инструменти, които се предлагат в Saccharomyces cerevisiae, Caenorhabditis elegans и Drosophila melanogaster, ги направиха привлекателни модели за изследване на механизмите на удължаване на живота.

Стареене, генетика на

Модулация на стареенето чрез пътища за реакция на хранителни вещества

Механизмите, чрез които хранителните ограничения оказват въздействие върху стареенето, не са добре разбрани, въпреки че генетичните проучвания са включили хранителните пътища и сигналните пътища за растеж като ключови медиатори на този отговор. Доказано е, че специфични мутации, които намаляват сигнализирането на растежен хормон, инсулин и инсулиноподобен растежен фактор 1 (IGF-1), удължават живота на мишките, а намалената инсулинова/IGF-1-подобна сигнализация може също да насърчи дълголетието при нематоди и плодове мухи. Пътят на TOR, по-специално, е свързан с удължаването на продължителността на живота от диетични ограничения; диетичните ограничения намаляват сигнализацията за TOR; и инхибирането на TOR е достатъчно, за да увеличи продължителността на живота при дрожди, нематоди, мухи и мишки.

Роля на възстановяването на тъкани и смъртните протеини при нараняване на черния дроб

Ограничение на калориите

Интермитентно гладуване - диетични ограничения като биологичен хорметин за ползи за здравето

Резюме

Диетичните ограничения (DR) и периодичното гладуване (IF) се считат за хранителни хорметини, тъй като индуцират реакция на стрес и в крайна сметка водят до физиологичен хормезис чрез модулиране на нивата на стресови шаперони като протеини на топлинен шок (HSP70), антиоксиданти като витамин Е и коензим Q и засилване на редокс ензимните активности. Режимът IF-DR е възможно да работи чрез установяване на реакция на кондициониране, която помага на организма да остане в режим на оцеляване, като се фокусира върху енергоспестяването, като по този начин причинява метаболитна смяна от растеж към дейности по поддържане. Съобщава се, че ДР има благоприятни ефекти чрез подобряване на психичното здраве и чрез удължаване на здравословния период в различни моделни системи и различни възрастови групи.

Сравнителна генетика на стареенето

IIS: Частично взаимодействие с DR по отношение на вторичните стареещи фенотипове

DR и мутациите, които намаляват IIS, имат много фенотипни прилики, включително повишено дълголетие, устойчивост на стрес, намалено TOR сигнализиране и повишено автофагично разграждане на протеини. Това не е изненадващо, тъй като един от основните фактори на околната среда за модулиране на IIS е наличието на хранителни вещества. По този начин, намалената IIS е естествен кандидат за медииране на благоприятните ефекти на DR. Интересното е, че докато DR и IIS очевидно се припокриват, генетичните проучвания показват, че те също действат чрез поне частично различни механизми за контрол на дълголетието.

При мухите продължителността на живота на редица хранителни концентрации на дългоживеещи мутанти Chico, които са намалили IIS, е изместена вдясно спрямо дивия тип, което означава, че мутантите Chico са с по-кратък живот от контрола на ниските концентрации на храна и по-дълъг живот нормални до високи хранителни концентрации (Clancy et al., 2002). Това първоначално беше възприето като индикация, че DR изисква IIS да удължи живота. Изследване от 2008 г. обаче установи, че заличаването на dFOXO не блокира способността на DR да удължава продължителността на живота (Giannakou et al., 2008). Свръхекспресията на dFOXO в тялото на възрастни мазнини частично имитира дълголетните мутанти Chico, тъй като мутиралите мухи живеят по-дълго при нормални до високи хранителни концентрации (Giannakou et al., 2008). По този начин IIS и DR взаимодействат, когато IIS е активен, но IIS не е необходим за DR, за да удължи живота. Едно от възможните обяснения е, че Drosophila IIS не действа изцяло чрез dFOXO, а влияе върху продължителността на живота чрез различен медиатор.

IIS споделя сложна връзка с DR и при мишки. Мишките с рецептор на растежен хормон (GHRKO) живеят по-дълго от контролите от див тип и имат намалени нива както на инсулин, така и на IGF-1 (Coschigano et al., 2000; Liu et al., 2004; Zhou et al., 1997). Мишките GHRKO не живеят по-дълго от мишки от див тип, подложени на DR, нито мишките GHRKO показват повишено дълголетие или подобрена чувствителност към инсулин, когато са подложени на DR, с изключение на увеличаване на максималната продължителност на живота при женските (Al-Regaiey et al., 2007; Bonkowski et al., 2006). За разлика от това DR удължава живота на мишки с мутации на хипофизата, които са дефектни за производството на няколко хормона, включително хормон на растежа (Bartke et al., 2001). Това предполага, че DR и IIS могат да действат по частично различни пътища, въпреки че е възможно също така да действат чрез подобен механизъм, но нито една от интервенциите да не активира оптимално този механизъм по отношение на дълголетието.