단기 단식 반응과 관련된 분자 경로

단식은 비교적 장기간 동안 영양소 섭취를 제한하는 영양 개입입니다. 그것은 외부 음식 섭취에서 내부 저장된 영양소로 영양소 공급을 전환하는 것을 목표로 하는 심오한 신진 대사 재프로그래밍을 이끌어냅니다. 주기적 또는 간헐적 단식(IF)이라고 하는 이 복잡한 반응의 주기적 활성화는 노화, 대사 변화, 신경 장애 및 심혈관 건강에 대한 수많은 보호 효과를 이끌어냅니다. 단기 단식은 허혈 재관류, 염증 및 화학 요법 유발 독성을 포함한 다양한 스트레스 시나리오에서 보호하며 화학 요법의 항 종양 효능을 향상시킵니다. 단식의 기본 생리학은 잘 알려져 있지만 단식의 유익한 효과에 대한 분자 메커니즘은 아직 완전히 이해되지 않았습니다.

포유류에서 혈류를 통한 영양소 동원 측면에서 단기 단식(12~48시간)에 대한 반응이 광범위하게 연구되었습니다. 단식은 여러 저장고에서 영양소가 방출되는 순차적인 단계를 따릅니다. 첫째, 간과 근육에 저장된 글리코겐에서 포도당이 방출됩니다. 글리코겐이 고갈되면 두 가지 금식 메커니즘이 활성화됩니다. 지방산은 지방 조직에서 유리 지방산(FFA)의 형태로 혈류로 내보내지고, 간에서 케톤체를 생성하는 데 사용되는 케톤 생성이라는 과정에 도달합니다. 또한 간에서 포도당신생합성이 활성화되어 주로 글리세롤(지방 분해 중에 방출됨)과 주로 근육 분해에서 유래하는 아미노산에서 포도당을 생성합니다. 이러한 모든 생리적 반응은 호르몬 및 분자 메커니즘에 의해 엄격하게 조절됩니다.

호르몬 수준에서 단식은 혈중 인슐린, 렙틴 및 그렐린의 감소와 글루카곤 수준의 증가를 유도하는 반면 혈중 아디포넥틴은 변하지 않습니다. 또한 여러 신호 전달 경로가 단식의 영향을 받습니다. 지방산의 핵 수용체인 PPARalpha는 단식으로 인한 혈액 유리 지방산(FFA)의 증가에 의해 활성화되고 혈액 세포를 포함한 여러 조직에서 많은 표적 유전자의 발현을 유발합니다. CDK(Cyclin Dependent Kinase) 억제제 p21이 많은 마우스 조직에서 단기 금식 중에 고도로 상향 조절되는 것으로 나타났습니다. 또한, p21-null 마우스는 정상적인 금식 기간을 견딜 수 없으며 p21은 생체 내 및 분리된 간세포 모두에서 PPARα 표적 유전자의 완전한 활성화에 필요하다는 것이 알려져 있습니다.

현재 연구에서 연구자들은 아직 탐구되지 않은 단식의 분자 메커니즘, 특히 p21 및 PPARalpha 신호 전달 경로의 발현 유도를 처음으로 연구하기를 원했습니다. 이를 위해 연구자들은 말초 혈액 단핵 세포(PBMC)에서 유전자 발현을 조사하기 위해 36시간 금식한 건강한 지원자의 혈액 샘플을 분석했습니다.