Einfluss von Protein auf den Stress des endoplasmatischen Retikulums

Heutzutage probieren viele Menschen verschiedene Ernährungsmodelle/Diäten aus, um das Körpergewicht zu reduzieren. Eine der beliebtesten dieser Diäten sind Diäten, die die Kohlenhydrataufnahme reduzieren. Westliche Gesellschaften vermeiden im Allgemeinen eine hohe Kohlenhydrat- und Fettaufnahme. Aus diesem Grund steigt das Interesse an einer hohen Proteinzufuhr in der Ernährung von Tag zu Tag. Obwohl es keinen allgemeinen Konsens darüber gibt, was eine proteinreiche Diät (HPD) ist, handelt es sich bei HPD zur Gewichtsreduktion um eine Diät, die etwa 30 % der durch Protein bereitgestellten Energie enthält. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat Fettleibigkeit als ein endemisches öffentliches Problem definiert und festgestellt, dass ihre Prävalenz zunimmt. Angesichts der zunehmenden Fettleibigkeit versuchen Menschen verschiedene Ernährungsumstellungen, um eine Gewichtsabnahme zu erreichen. Dazu gehören Diäten mit regelmäßigeren Makro- und Mikronährstoffdiäten wie die Mittelmeerdiät und die DASH-Diät sowie Diäten, die einen Mangel an Makro- und Mikronährstoffen verursachen können, wie Atkins, South Beach, Zone und Stillman, die einen hohen Proteingehalt enthalten. Die wichtigsten Gründe für das Interesse an HPD sind, dass es zu einem schnellen Gewichtsverlust führt und ein Sättigungsgefühl vermittelt. Dieser positive Effekt von HPDs auf die Gewichtsabnahme hat die Aufmerksamkeit von Ernährungswissenschaftlern auf sich gezogen und sie dazu veranlasst, den Proteinanteil in Diäten zu erhöhen.

Es ist bekannt, dass HPDs im Vergleich zu proteinarmen Diäten wirksamere Ergebnisse bei der Körpergewichtsabnahme liefern. Es wird vermutet, dass dieser Effekt auf eine erhöhte Thermogenese, ein erhöhtes Sättigungsgefühl und einen unterdrückten Appetit sowie einen verringerten glykämischen Index und eine verringerte glykämische Last aufgrund des Ersatzes raffinierter Kohlenhydrate durch Proteine ​​zurückzuführen ist. Zusätzlich zu diesem positiven Effekt auf die Gewichtsabnahme hat die HPD-Ernährung auch mögliche kurz- und langfristige Nebenwirkungen. Zu den bekannten Komplikationen einer langfristigen HPD-Ernährung gehören ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Blutdruck, Blutfette und Nierenfunktionsstörungen. Insbesondere Herz-Kreislauf-Probleme geben Anlass zur Sorge, da sie den kurzfristigen positiven Effekt von HPD auf die Gewichtsabnahme zunichte machen und langfristig die Belastung durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöhen. Studien konzentrieren sich im Allgemeinen auf HPD und Gewichtsverlust; Es liegen nur begrenzte Daten zum Zusammenhang zwischen HPD-Ernährung und Stoffwechselstörungen wie Endotheldysfunktion, Entzündungsmarkern, Antioxidantienstatus und anderen chronischen Krankheiten vor. Die physiologischen, biochemischen und molekularen Ereignisse, die aufgrund einer proteinreichen Ernährung auftreten, sind nicht vollständig verstanden und ihre Ergebnisse wurden nicht erklärt.

Es wird angenommen, dass proteinreiche Diäten (insbesondere kohlenhydratarme Diäten) negative Auswirkungen haben, da sie zu einem geringeren Obst- und Gemüsekonsum führen. Bei Menschen, die HPD zu sich nehmen, insbesondere bei Menschen mit unzureichender Vitamin-A-, C- und E-Ernährung, wirkt sich dies negativ auf die antioxidativen Systeme aus und führt langfristig zur Entwicklung zahlreicher chronischer und metabolischer Erkrankungen. Trotz der kurzfristigen positiven Auswirkungen von HPD als Diät zur Gewichtsabnahme geht man davon aus, dass der oxidative Stress und die Entzündung, die dadurch entstehen, langfristig zu einer Zunahme chronischer und metabolischer Erkrankungen und Begleiterkrankungen führen werden. Dieser Anstieg der Krankheitslast wird die Gesundheitsausgaben sowohl individuell als auch gesellschaftlich erhöhen.

Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass ROS und Entzündungen die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) erhöhen. Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der ROS-Produktion und zellulären Ereignissen wie Proteinoxidation und Proteinfaltung. ROS und ROS-Produktion sind integrale Bestandteile von ERS und nicht nur Folgen der ERS-Induktion. Es wurde berichtet, dass erhöhtes ERS ERS auslöst und verschiedene Arten von Zelltod verursachen kann. Erstens können einige Formen von ROS die Faltung des ER-Proteins stören und ERS auslösen. Exogene Oxidationsmittel wie ROS-Produzenten, Peroxide, Metallionen und Lipidoxidationsprodukte können einige Aspekte des UPR aktivieren. 7-Ketocholesterin, ein Hauptoxidationsprodukt von Cholesterin in atherosklerotischen Plaques, induziert die UPR in Makrophagen und glatten Gefäßmuskelzellen. Die durch 7-Ketocholesterin aktivierte UPR wird durch das Antioxidans N-Acetylcystein unterdrückt, was darauf hinweist, dass die ERS-Induktion von ERS abhängt. Andere Formen von ROS wie Hydrophenperoxid (H2O2) können jedoch nur milde oder spezifische Komponenten des UPR stimulieren. Eine Studie hat ergeben, dass das selenocysteinfreie Phospholipidhydroperoxid GPx (NPGPx), ein Mitglied der Glutathionperoxidase (GPx)-Familie, OS im ER-Lumen erkennt und dann eine Disulfidbindung mit GRP78 bildet, was zu einer Chaperonaktivität führt. Darüber hinaus hat OS, das während der Proteinfehlfaltung im ER induziert wird, dazu geführt, dass eukaryotische Zellen antioxidative Stressreaktionen entwickeln, um die zelluläre Redoxhomöostase wiederherzustellen. Der PERK-Zweig des UPR induziert zwei Transkriptionsfaktoren, ATF4 und Nrf2, die antioxidative Stressreaktionsgene transaktivieren, darunter SODs, HO-1, Glutathiontransferase und Entkoppler-Mitochondrienprotein 2. Der PERK-Signalweg des UPR sorgt für die Aufrechterhaltung des Redoxgleichgewichts während ERS durch Aktivierung von ATF4 und Nrf2. Kleine molekulare Antioxidantien wie butyliertes Hydroxyanisol (BHA) können die ERS-induzierte Apoptose verhindern und die ordnungsgemäße Proteinfaltung und -sekretion fördern, was darauf hindeutet, dass ERS eine entscheidende Rolle bei der Proteinfehlfaltung spielt. Als weiteres Beispiel wurde gezeigt, dass zwei auf Mitochondrien gerichtete Antioxidantien, Mitoquinon und MitoTempol, mitochondriale ERS, ERS und den Zelltod in β-Zellen reduzieren. Antioxidantien können sowohl ERS als auch ERS unterdrücken. Daher können Behandlungen, die auf beide Stressfaktoren abzielen, sowohl ERS als auch metabolische, neurodegenerative, immunologische und neoplastische Erkrankungen wirksam verhindern.

Ziel dieser geplanten Studie ist es daher, die Wirkung von HPD, das insbesondere durch seinen zunehmenden Einsatz in Diäten zur Gewichtsreduktion an Popularität gewonnen hat, auf ERS zu untersuchen. Dadurch wird wissenschaftliche Literatur erstellt, die mögliche negative Auswirkungen von HPD verhindern und gleichzeitig die Reduzierung von ERS unterstützen kann, was im Verlauf verschiedener chronischer Erkrankungen wirksam ist.