В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, большая группа исследователей из Соединенных Штатов изучила пагубное воздействие кетогенных диет. В исследовании использовались модели на мышах и сообщалось, что кетогенные диеты могут вызывать клеточное старение в различных органах, таких как почки и сердце. Это клеточное старение зависит от аденозинмонофосфат-активируемой протеинкиназы (AMPK) и опухолевого белка 53 (p53).

Общие сведения

В последние десятилетия кетогенные диеты стали чрезвычайно популярными как эффективный метод похудения. Диета основана на принципе, согласно которому отказ от углеводов стимулирует расщепление жира для производства кетонов в печени, которые служат альтернативным источником энергии. Кетогенные диеты также использовались для лечения рефрактерной эпилепсии и показали преимущества в борьбе с нейродегенеративными расстройствами и раком.

Исследования на мышиных моделях также показали, что кетогенные диеты могут оказывать противовоспалительное действие и быть полезными при ожирении, метаболических и неврологических фенотипах. Однако в других исследованиях сообщалось, что кетогенные диеты с низким содержанием углеводов оказывают провоспалительное действие и повышают риск повреждения почек и фиброза сердца.

Использование кетогенных диет для лечения трудноизлечимой эпилепсии у детей также было связано с более высоким риском переломов костей, нарушений роста и образования камней в почках. Однако существует недостаточная информация о механизмах, способствующих этим противоположным результатам.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи использовали две разные кетогенные диеты на мышах, чтобы изучить пагубное воздействие кетогенных диет, а затем использовали дополнительные исследования, чтобы понять механизмы, посредством которых кетогенные диеты оказывают негативное влияние на здоровье. Двумя типами кетогенных диет, протестированных в этом исследовании, были диета на основе Криско и диета на основе масла какао, учитывая значительную разницу в содержании насыщенных и ненасыщенных жиров в двух рационах.

Примерно шестинедельных мышей случайным образом распределили в контрольную группу питания или группу кетогенной диеты. Калорийность контрольной группы составляла 17% жиров и 58% углеводов. Для сравнения, процент калорийности двух кетогенных диет составлял 90,5% жиров и всего 0,3% углеводов. Кетогенная диета здесь была основана на Crisco и содержала примерно 84% ненасыщенных жиров.

В альтернативном эксперименте кетогенная диета состояла из масла какао и содержала 90% калорий из жиров, а остальное — из белков, без углеводов. Контрольная диета для этого эксперимента состояла на 80% из углеводов и на 10% из жиров и белков.

Мониторинг кетоновых тел проводили с использованием образцов цельной крови для измерения уровней β-гидроксибутирата, а мышей также подвергали тестам на толерантность к инсулину и глюкозе. Мышей подвергали эвтаназии через одну-три недели после начала диеты, и все ткани забирали для анализа. Часть мышей перевели на контрольную диету после завершения кетогенной диеты, чтобы наблюдать за сохранением клеточного старения, вызванного кетогенной диетой.

Ткани, взятые у мышей, были подвергнуты широкому спектру анализов, таких как иммуногистохимия, вестерн-блоттинг, анализ экспрессии рибонуклеиновой кислоты (РНК) и мессенджерной РНК (мРНК), иммунопреципитация хроматина, тотальное секвенирование РНК, анализ активности фермента каспазы-2 и иммуноферментный анализ с использованием иммуносорбентов.

Результаты

Результаты показали, что кетогенная диета вызывает такие изменения, как накопление стареющих клеток в различных жизненно важных органах, включая почки и сердце. Такое накопление стареющих клеток привело к воспалению, которое, по мнению исследователей, имело и другие клинические последствия. Они упомянули другие исследования, которые выявили нарушение регуляции функции митохондрий и фиброз сердца, связанные с длительным употреблением кетогенных диет, и предполагают, что к этому может быть причастно клеточное старение.

Анализ путей ingenuity, использованный для анализа данных секвенирования РНК и выявления вышестоящих регуляторов и обогащенных путей, показал, что рецептор α, активируемый пролифератором пероксисом, и белки р53 и р21 были вышестоящими регуляторами, которые активировались при кетогенных диетах. Кроме того, было обнаружено, что 89 генов, участвующих в клеточном старении и регулируемых р53, обогащены в печени, почках и сердце.

Путем подавления каспазы-2 и р53 и использования ингибиторов каспазы-2, р21 и AMPK, исследование также показало, что фосфорилированный AMPKa и инактивация мышиной двойной минуты 2 путем расщепления каспазы-2 привели к накоплению р53 и активации р21 у мышей, получавших кетогенную диету.

Кроме того, анализ образцов мышиной сыворотки и плазмы человека, взятых у лиц, включенных в клинические испытания кетогенной диеты, показал, что биомаркер секреторного фенотипа, ассоциированного со старением (SASP), был повышен в связи с кетогенной диетой. Исследователи заявили, что сенолитики широкого спектра действия, такие как навитоклакс, или периодическое соблюдение кетогенной диеты могут помочь устранить старение клеток, вызванное кетогенной диетой.

Выводы

В целом, полученные данные свидетельствуют о том, что длительное кетогенное питание вызывает усиление путей клеточного старения, включающих р53 и р21, что приводит к накоплению стареющих клеток в основных органах, таких как почки и сердце, что потенциально может привести к фиброзу сердца и другим клиническим последствиям. Однако периодическое соблюдение кетогенной диеты и прием сенолитиков могут помочь устранить клеточное старение.