Vliv proteinu na stres endoplazmatického retikula

Dnes mnoho lidí zkouší různé výživové modely/diety ke snížení tělesné hmotnosti. Jednou z nejoblíbenějších z těchto diet jsou diety, které snižují příjem sacharidů. Západní společnosti se obecně vyhýbají vysokému příjmu sacharidů a tuků. Z tohoto důvodu se zájem o vysoký příjem bílkovin v dietách den ode dne zvyšuje. Ačkoli neexistuje obecný konsenzus o tom, co je to vysokoproteinová dieta (HPD), HPD aplikovaná na hubnutí je dieta, která obsahuje přibližně 30 % energie poskytované bílkovinami. Světová zdravotnická organizace (WHO) definovala obezitu jako endemický veřejný problém a uvedla, že její prevalence roste. S nárůstem obezity jedinci zkouší různé dietní změny, aby dosáhli snížení hmotnosti. Patří mezi ně diety s pravidelnějšími makro a mikroživinami, jako je středomořská dieta a DASH dieta, a diety, které mohou způsobit nedostatky z hlediska makro a mikroživin, jako jsou Atkins, South Beach, Zone a Stillman, které obsahují vysoký obsah bílkovin. Nejdůležitější důvody zájmu o HPD jsou, že způsobuje rychlý úbytek hmotnosti a poskytuje pocit sytosti. Tento pozitivní vliv HPD na hubnutí upoutal pozornost dietologů a vedl je ke zvýšení poměru bílkovin v dietách.

Je známo, že HPD poskytují efektivnější výsledky při snižování tělesné hmotnosti ve srovnání s nízkoproteinovými dietami. Předpokládá se, že k tomuto účinku dochází v důsledku zvýšené termogeneze, zvýšené sytosti a potlačení chuti k jídlu a snížení glykemického indexu a glykemické zátěže v důsledku nahrazení rafinovaných sacharidů bílkovinami. Kromě tohoto pozitivního vlivu na hubnutí má výživa HPD také možné krátkodobé a dlouhodobé vedlejší účinky. Mezi známé komplikace dlouhodobé výživy HPD patří zvýšené riziko kardiovaskulárních onemocnění, krevního tlaku, krevních lipidů a renální dysfunkce. Obavy vzbuzují zejména kardiovaskulární problémy, které eliminují krátkodobý pozitivní vliv HPD na hubnutí a dlouhodobě zvyšují zátěž kardiovaskulárními chorobami. Studie se obecně zaměřují na HPD a hubnutí; existují omezené údaje o vztahu mezi výživou HPD a metabolickou dysfunkcí, jako je endoteliální dysfunkce, zánětlivé markery, antioxidační stav a další chronická onemocnění. Fyziologické, biochemické a molekulární děje, ke kterým dochází v důsledku diet s vysokým obsahem bílkovin, nejsou plně pochopeny a jejich výsledky nebyly vysvětleny.

Má se za to, že diety s vysokým obsahem bílkovin (zejména diety s nízkým obsahem sacharidů) mají negativní účinky, protože způsobují pokles spotřeby ovoce a zeleniny. U těch, kteří jedí HPD, zejména těch, kteří mají ve stravě nedostatek vitamínů A, C a E, to bude mít negativní vliv na antioxidační systémy a v dlouhodobém horizontu povede k rozvoji mnoha chronických a metabolických onemocnění. Navzdory pozitivním účinkům HPD aplikované jako dieta na hubnutí v krátkodobém horizontu se má za to, že oxidační stres a zánět, který v dlouhodobém horizontu vytvoří, způsobí nárůst chronických a metabolických onemocnění a komorbidit. Toto zvýšení zátěže nemocemi zvýší výdaje na zdraví jak individuálně, tak společensky.

Stále více důkazů ukazuje, že ROS a zánět zvyšují produkci reaktivních forem kyslíku (ROS). Existuje přímá souvislost mezi produkcí ROS a buněčnými událostmi, jako je oxidace proteinů a skládání proteinů. Výroba ROS a ROS jsou nedílnou součástí ERS a nejsou pouze důsledky indukce ERS. Bylo hlášeno, že zvýšený ERS spouští ERS a může způsobit různé typy buněčné smrti. Za prvé, některé formy ROS mohou narušit skládání proteinu ER a spustit ERS. Exogenní oxidanty, jako jsou producenti ROS, peroxidy, kovové ionty a produkty oxidace lipidů, mohou aktivovat některé aspekty UPR. 7-ketocholesterol, hlavní produkt oxidace cholesterolu v aterosklerotickém plátu, indukuje UPR v makrofázích a buňkách hladkého svalstva cév. 7-ketocholesterolem aktivovaný UPR je potlačován antioxidantem N-acetylcysteinem, což ukazuje, že indukce ERS je závislá na ERS. Jiné formy ROS, jako je peroxid hydrofenu (H2O2), však mohou stimulovat pouze mírné nebo specifické složky UPR. Studie zjistila, že fosfolipidhydroperoxid GPx (NPGPx) bez selenocysteinu, člen skupiny glutathionperoxidázy (GPx), snímá OS v lumen ER a poté vytváří disulfidovou vazbu s GRP78, což má za následek aktivitu chaperonu. Kromě toho OS indukovaný během chybného skládání proteinů v ER vedl eukaryotické buňky k rozvoji antioxidačních stresových reakcí k obnovení buněčné redoxní homeostázy. Větev PERK UPR indukuje dva transkripční faktory, ATF4 a Nrf2, které transaktivují geny odpovědí na antioxidační stres, včetně SOD, HO-1, glutathion transferázy a uncoupler mitochondriálního proteinu 2. Signální dráha PERK UPR působí na udržení redoxní rovnováhy během ERS prostřednictvím aktivace ATF4 a Nrf2. Malé molekulární antioxidanty, jako je butylovaný hydroxyanisol (BHA), mohou zabránit apoptóze indukované ERS a podporovat správné skládání a sekreci proteinů, což naznačuje kritickou roli ERS při chybném skládání proteinů. Jako další příklad bylo prokázáno, že dva mitochondriálně cílené antioxidanty, Mitoquinone a MitoTempol, snižují mitochondriální ERS, ERS a buněčnou smrt v β buňkách. Antioxidanty mohou potlačit ERS i ERS. Léčba zaměřená na oba stresory proto může být účinná v prevenci jak ERS, tak metabolických, neurodegenerativních, imunitních a neoplastických onemocnění.

Cílem této plánované studie je proto prozkoumat vliv HPD, která si získala oblibu zejména s rostoucím používáním v redukčních dietách, na ERS. Vznikne tak vědecká literatura, která může předcházet možným negativním účinkům HPD a zároveň může podpořit redukci ERS, což je účinné při průběhu různých chronických onemocnění.