Nová studie zjistila, že ketogenní diety spojené se stárnutím buněk v životně důležitých orgánech

V nedávné studii publikované v časopise Vědecké pokroky, velký tým výzkumníků ve Spojených státech zkoumal škodlivé účinky ketogenních diet. Studie použila myší modely a uvedla, že ketogenní diety mohou způsobit stárnutí buněk v různých orgánech, jako jsou ledviny a srdce. Toto buněčné stárnutí je závislé na adenosinmonofosfátem aktivované proteinkináze (AMPK) a nádorovém proteinu 53 (p53).

Studie: Ketogenní dieta indukuje p53-dependentní buněčnou senescenci v mnoha orgánech. Obrazový kredit: SewCreamStudio / Shutterstock

Pozadí

Ketogenní diety se v posledních desetiletích staly extrémně populární jako účinná metoda hubnutí. Dieta je založena na principu, že vyhýbání se sacharidům vyvolá v játrech odbourávání tuku pro tvorbu ketonů, které slouží jako alternativní zdroj energie. Ketogenní diety byly také použity k léčbě refrakterní epilepsie a prokázaly výhody proti neurodegenerativním poruchám a rakovině.

Studie na myších modelech také uvádějí, že ketogenní diety by mohly mít protizánětlivé účinky a být prospěšné proti obezitě, metabolickým a neurologickým fenotypům. Jiné studie však uvádějí, že nízký obsah sacharidů v ketogenních dietách má za následek prozánětlivé účinky a zvyšuje riziko poškození ledvin a srdeční fibrózy.

Používání ketogenních diet k léčbě neléčitelné epilepsie u dětí je také spojeno s vyšším rizikem zlomenin kostí, poruch růstu a ledvinových kamenů. Existuje však nedostatek informací o mechanismech přispívajících k těmto protichůdným výsledkům.

O studiu

V této studii vědci použili dvě různé ketogenní diety na myších k prozkoumání škodlivých účinků ketogenních diet a následně použili knock-out studie k pochopení mechanismů, kterými mají ketogenní diety negativní dopad na zdraví. Dva typy ketogenních diet testovaných v této studii byly dieta založená na Crisco a dieta na bázi kakaového másla, vzhledem k významnému rozdílu mezi nasycenými a nenasycenými tuky v těchto dvou dietách.

Přibližně šestitýdenní myši byly náhodně rozděleny do kontrolní skupiny s dietou nebo do skupiny s ketogenní dietou. Kalorický obsah kontrolní skupiny byl 17 % tuků a 58 % sacharidů. Pro srovnání, kalorické procento dvou ketogenních diet bylo 90,5 % tuků a pouze 0,3 % sacharidů. Ketogenní dieta zde byla založena na Crisco a měla přibližně 84 % nenasycených tuků.

V alternativním experimentu byla ketogenní dieta založená na kakaovém másle a získávala 90 % kalorií z tuků a zbytek z bílkovin, bez sacharidů. Kontrolní dieta pro tento experiment sestávala z 80 % kalorií ze sacharidů a 10 % z tuků a bílkovin.

Ketolátky byly monitorovány pomocí vzorků plné krve k měření hladin β-hydroxybutyrátu a myši byly také podrobeny testům tolerance inzulínu a glukózy. Myši byly usmrceny jeden až tři týdny po zahájení diety a všechny tkáně byly odebrány pro analýzu. Některé z myší byly převedeny na kontrolní dietu po ukončení ketogenní diety, aby bylo možné pozorovat přetrvávání buněčné stárnutí vyvolané ketogenní dietou.

Tkáně odebrané z myší byly podrobeny širokému spektru analýz, jako je imunohistochemie, western blotting, extrakce ribonukleové kyseliny (RNA) a expresní analýza messenger RNA (mRNA), imunoprecipitace chromatinu, sekvenování celkové RNA, test enzymové aktivity kaspázy-2 a enzymatické imunosorbentní testy.

Výsledek

Výsledky ukázaly, že ketogenní dieta způsobila změny, jako je akumulace senescentních buněk v různých životně důležitých orgánech, včetně ledvin a srdce. Toto nahromadění senescentních buněk vedlo k zánětu, o kterém se vědci domnívají, že měl také další klinické důsledky. Zmínili další studie, které nalezly dysregulaci mitochondriální funkce a srdeční fibrózu spojenou s dlouhodobými ketogenními dietami, a naznačují, že by se mohlo podílet na buněčném stárnutí.

Analýza dráhy vynalézavosti použitá k analýze dat sekvenování RNA a identifikaci upstream regulátorů a obohacených drah zjistila, že receptor α aktivovaný peroxisomovým proliferátorem a proteiny p53 a p21 byly upstream regulátory, které byly aktivovány při ketogenních dietách. Dále bylo zjištěno, že 89 genů zapojených do buněčné stárnutí a regulovaných p53 je obohaceno v játrech, ledvinách a srdci.

Vyřazením kaspázy-2 a p53 a použitím inhibitorů kaspázy-2, p21 a AMPK studie také zjistila, že fosforylovaná AMPKα a inaktivace myší double minute 2 prostřednictvím štěpení kaspázy-2 vedly k akumulaci p53, a aktivaci p21 u myší na ketogenní dietě.

Kromě toho analýza vzorků myšího séra a lidské plazmy od jedinců zařazených do klinických studií ketogenní diety uvedla, že biomarker sekrečního fenotypu souvisejícího se stárnutím (SASP) byl zvýšen ve spojení s ketogenní dietou. Výzkumníci uvedli, že širokospektrá senolytika, jako je navitoclax nebo dodržování přerušovaných ketogenních diet, mohou pomoci eliminovat stárnutí buněk vyplývající z ketogenních diet.

Závěry

Celkově tato zjištění naznačují, že dlouhodobé ketogenní diety způsobily obohacení cest buněčného stárnutí zahrnující p53 a p21, což mělo za následek akumulaci senescentních buněk v hlavních orgánech, jako jsou ledviny a srdce, což by mohlo potenciálně vést k srdeční fibróze a dalším klinické důsledky. Přerušované dodržování ketogenní diety a používání senolytik by však mohlo pomoci odstranit stárnutí buněk.