Moleculaire routes gerelateerd aan kortetermijnreactie op vasten

Vasten is een voedingsinterventie die bestaat uit het gedurende een relatief lange periode beperken van de inname van voedingsstoffen. Het lokt een diepgaande metabole herprogrammering uit, gericht op het verschuiven van de toevoer van voedingsstoffen van externe voedselinname naar intern opgeslagen voedingsstoffen. Periodieke activering van deze complexe reactie, periodiek of intermitterend vasten (IF) genoemd, veroorzaakt tal van beschermende effecten tegen veroudering, metabolische veranderingen, neurologische aandoeningen en cardiovasculaire gezondheid. Vasten op korte termijn is beschermend in verschillende stressscenario's, waaronder ischemie-reperfusie, ontstekingsaanvallen en door chemotherapie veroorzaakte toxiciteit, en verbetert de antitumoreffectiviteit van chemotherapie. Hoewel de fundamentele fysiologie van vasten bekend is, zijn de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan de gunstige effecten ervan nog niet volledig begrepen.

Bij zoogdieren is de reactie op kortdurend vasten (van 12 tot 48 uur) in termen van mobilisatie van voedingsstoffen via de bloedbaan uitgebreid bestudeerd. Vasten volgt opeenvolgende fasen, waarin voedingsstoffen worden vrijgegeven uit verschillende opslagplaatsen. Eerst wordt glucose vrijgemaakt uit de glycogeenvoorraden in de lever en spieren. Bij uitputting van glycogeen worden twee nuchtere mechanismen geactiveerd: vetzuren worden vanuit het vetweefsel naar de bloedbaan geëxporteerd in de vorm van vrije vetzuren (FFA's), die de lever bereiken waar ze worden gebruikt om ketonlichamen te produceren, een proces dat ketogenese wordt genoemd. Ook wordt gluconeogenese geactiveerd in de lever, waarbij glucose wordt gegenereerd, voornamelijk uit glycerol (vrijgekomen tijdens lipolyse) en aminozuren, die voornamelijk afkomstig zijn van spierafbraak. Al deze fysiologische reacties worden strak gereguleerd door hormonale en moleculaire mechanismen.

Op hormonaal niveau induceert vasten een afname van insuline, leptine en ghreline in het bloed en een toename van glucagonspiegels, terwijl adiponectine in het bloed ongewijzigd blijft. Ook worden verschillende signaaltransductieroutes beïnvloed door vasten. PPARalpha, een nucleaire receptor van vetzuren, wordt geactiveerd door de vasten-gemedieerde toename van vrije vetzuren (FFA's) in het bloed en activeert de expressie van veel doelgenen in verschillende weefsels, waaronder bloedcellen. Het is aangetoond dat de cycline-afhankelijke kinase (CDK) -remmer p21 sterk wordt opgereguleerd tijdens kortdurend vasten in veel muizenweefsels. Bovendien is bekend dat muizen met p21-nul niet in staat zijn om normale periodes van vasten te doorstaan ​​en dat p21 vereist is voor de volledige activering van PPARa-doelgenen, zowel in vivo als in geïsoleerde hepatocyten.

In de huidige studie wilden de onderzoekers voor het eerst moleculaire mechanismen van vasten bestuderen die nog onontgonnen waren, met name de expressie-inductie van p21 en PPARalpha-signaleringsroute. Hiervoor analyseerden de onderzoekers bloedmonsters van gezonde vrijwilligers die 36 uur vastten, om de genexpressie in Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMC's) te onderzoeken.