Effect van eiwit op endoplasmatisch reticulumstress

Tegenwoordig proberen veel mensen verschillende voedingsmodellen/diëten om hun lichaamsgewicht te verminderen. Een van de meest populaire van deze diëten zijn de diëten die de inname van koolhydraten verminderen. Westerse samenlevingen vermijden over het algemeen een hoge inname van koolhydraten en vetten. Om deze reden neemt de belangstelling voor een hoge eiwitinname in diëten met de dag toe. Hoewel er geen algemene consensus bestaat over wat een eiwitrijk dieet (HPD) is, is HPD dat wordt toegepast voor gewichtsverlies een dieet dat ongeveer 30% van de energie bevat die door eiwitten wordt geleverd. De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) heeft obesitas gedefinieerd als een endemisch publiek probleem en stelt dat de prevalentie ervan toeneemt. Met de toename van zwaarlijvigheid proberen individuen verschillende dieetveranderingen om gewichtsverlies te bereiken. Deze omvatten diëten met meer regelmatige macro- en micronutriëntenpatronen, zoals het Mediterrane Dieet en het DASH-dieet, en diëten die tekortkomingen kunnen veroorzaken op het gebied van macro- en micronutriënten, zoals Atkins, South Beach, Zone en Stillman, die veel eiwitten bevatten. De belangrijkste redenen voor de interesse in HPD zijn dat het snel gewichtsverlies veroorzaakt en een gevoel van verzadiging geeft. Dit positieve effect van HPD's op gewichtsverlies heeft de aandacht van diëtisten getrokken en heeft hen ertoe gebracht de eiwitverhouding in diëten te verhogen.

Het is bekend dat HPD’s effectievere resultaten opleveren bij het afvallen in vergelijking met eiwitarme diëten. Er wordt gesuggereerd dat dit effect optreedt als gevolg van verhoogde thermogenese, verhoogde verzadiging en onderdrukte eetlust, en verminderde glycemische index en glycemische belasting als gevolg van de vervanging van geraffineerde koolhydraten door eiwitten. Naast dit positieve effect op gewichtsverlies heeft HPD-voeding ook mogelijke bijwerkingen op de korte en lange termijn. Bekende complicaties van langdurige HPD-voeding zijn onder meer een verhoogd risico op hart- en vaatziekten, bloeddruk, bloedlipiden en nierdisfunctie. Vooral hart- en vaatproblemen zijn een bron van zorg, omdat ze het positieve kortetermijneffect van HPD op gewichtsverlies teniet zullen doen en de last van hart- en vaatziekten op de lange termijn zullen vergroten. Studies richten zich over het algemeen op HPD en gewichtsverlies; er zijn beperkte gegevens over de relatie tussen HPD-voeding en metabolische disfunctie, zoals endotheeldisfunctie, ontstekingsmarkers, antioxidantstatus en andere chronische ziekten. De fysiologische, biochemische en moleculaire gebeurtenissen die optreden als gevolg van eiwitrijke diëten worden niet volledig begrepen en de resultaten ervan zijn niet verklaard.

Er wordt gedacht dat diëten met een hoog eiwitgehalte (vooral diëten met een laag koolhydraatgehalte) negatieve effecten hebben omdat ze een afname van de groente- en fruitconsumptie veroorzaken. Bij degenen die HPD eten, vooral degenen met onvoldoende vitamine A, C en E in hun dieet, zal dit een negatief effect hebben op de antioxidantsystemen en op de lange termijn leiden tot de ontwikkeling van veel chronische en stofwisselingsziekten. Ondanks de positieve effecten van HPD, toegepast als dieet voor gewichtsverlies op de korte termijn, wordt aangenomen dat de oxidatieve stress en ontstekingen die het op de lange termijn zal veroorzaken, een toename van chronische en stofwisselingsziekten en comorbiditeiten zullen veroorzaken. Deze toename van de ziektelast zal de zorguitgaven zowel individueel als maatschappelijk doen stijgen.

Toenemend bewijs heeft aangetoond dat ROS en ontstekingen de productie van reactieve zuurstofsoorten (ROS) verhogen. Er is een direct verband tussen de ROS-productie en cellulaire gebeurtenissen zoals eiwitoxidatie en eiwitvouwing. ROS en ROS-productie zijn integrale componenten van ERS en zijn niet louter gevolgen van ERS-inductie. Er is gemeld dat verhoogde ERS ERS activeert en verschillende soorten celdood kan veroorzaken. Ten eerste kunnen sommige vormen van ROS de vouwing van ER-eiwitten verstoren en ERS activeren. Exogene oxidatiemiddelen zoals ROS-producenten, peroxiden, metaalionen en lipide-oxidatieproducten kunnen sommige aspecten van de UPR activeren. 7-ketocholesterol, een belangrijk oxidatieproduct van cholesterol in atherosclerotische plaque, induceert de UPR in macrofagen en vasculaire gladde spiercellen. De door 7-ketocholesterol geactiveerde UPR wordt onderdrukt door het antioxidant N-acetylcysteïne, wat aangeeft dat ERS-inductie afhankelijk is van ERS. Andere vormen van ROS, zoals hydrofeenperoxide (H2O2), kunnen echter alleen milde of specifieke componenten van de UPR stimuleren. Een onderzoek heeft vastgesteld dat selenocysteïnevrij fosfolipidehydroperoxide GPx (NPGPx), een lid van de glutathionperoxidase (GPx)-familie, OS in het ER-lumen waarneemt en vervolgens een disulfidebinding vormt met GRP78, resulterend in chaperonne-activiteit. Bovendien heeft de OS die wordt geïnduceerd tijdens het verkeerd vouwen van eiwitten in het ER ertoe geleid dat eukaryote cellen antioxidatieve stressreacties hebben ontwikkeld om de cellulaire redox-homeostase te herstellen. De PERK-tak van de UPR induceert twee transcriptiefactoren, ATF4 en Nrf2, die antioxidatieve stressresponsgenen transactiveren, waaronder SOD's, HO-1, glutathiontransferase en ontkoppelaar mitochondriaal eiwit 2. De PERK-signaleringsroute van de UPR zorgt ervoor dat de redoxbalans in stand wordt gehouden. tijdens ERS door activering van ATF4 en Nrf2. Kleine moleculaire antioxidanten zoals gebutyleerd hydroxyanisol (BHA) kunnen door ERS geïnduceerde apoptose voorkomen en een goede eiwitvouwing en -uitscheiding bevorderen, wat erop wijst dat ERS een cruciale rol speelt bij het verkeerd vouwen van eiwitten. Een ander voorbeeld: van twee op mitochondriën gerichte antioxidanten, Mitoquinone en MitoTempol, is aangetoond dat ze mitochondriale ERS, ERS en celdood in β-cellen verminderen. Antioxidanten kunnen zowel ERS als ERS onderdrukken. Daarom kunnen behandelingen die zich richten op beide stressoren effectief zijn bij het voorkomen van zowel ERS als metabolische, neurodegeneratieve, immuun- en neoplastische ziekten.

Daarom is het doel van dit geplande onderzoek het onderzoeken van het effect van HPD, dat aan populariteit heeft gewonnen, vooral door het toenemende gebruik ervan in diëten voor gewichtsverlies, op ERS. Zo zal er wetenschappelijke literatuur worden geproduceerd die de mogelijke negatieve effecten van HPD kan voorkomen en tegelijkertijd de vermindering van ERS kan ondersteunen, wat effectief is bij verschillende chronische ziekten.