Effekt av protein på endoplasmatisk retikulumstress

I dag er det mange som prøver ulike ernæringsmodeller/dietter for å redusere kroppsvekten. En av de mest populære av disse diettene er diettene som reduserer karbohydratinntaket. Vestlige samfunn unngår generelt høyt karbohydrat- og fettinntak. Av denne grunn øker interessen for høyt proteininntak i dietter dag for dag. Selv om det ikke er noen generell konsensus om hva en høyproteindiett (HPD) er, er HPD brukt for vekttap en diett som inneholder omtrent 30 % av energien fra protein. Verdens helseorganisasjon (WHO) har definert fedme som et endemisk offentlig problem og uttalt at utbredelsen øker. Med økningen i fedme prøver individer ulike kostholdsendringer for å oppnå vekttap. Disse inkluderer dietter med mer vanlige makro- og mikronæringsmønstre som Middelhavsdietten og DASH-dietten, og dietter som kan forårsake mangler når det gjelder makro- og mikronæringsstoffer som Atkins, South Beach, Zone og Stillman, som inneholder mye protein. De viktigste årsakene til interessen for HPD er at det gir raskt vekttap og gir en metthetsfølelse. Denne positive effekten av HPD på vekttap har tiltrukket seg oppmerksomheten til dietister og har ført til at de øker proteinforholdet i dietter.

Det er kjent at HPD-er gir mer effektive resultater i kroppsvekttap sammenlignet med dietter med lavt proteininnhold. Det antydes at denne effekten oppstår som et resultat av økt termogenese, økt metthet og undertrykt appetitt, og redusert glykemisk indeks og glykemisk belastning på grunn av erstatning av raffinerte karbohydrater med proteiner. I tillegg til denne positive effekten på vekttap, har HPD-ernæring også mulige kort- og langsiktige bivirkninger. Kjente komplikasjoner ved langvarig HPD-ernæring inkluderer økt risiko for hjerte- og karsykdommer, blodtrykk, blodlipider og nedsatt nyrefunksjon. Spesielt hjerte- og karproblemer er en kilde til bekymring, da de vil eliminere den kortsiktige positive effekten av HPD på vekttap og øke belastningen av hjerte- og karsykdommer på lang sikt. Studier fokuserer generelt på HPD og vekttap; det er begrensede data om forholdet mellom HPD-ernæring og metabolsk dysfunksjon som endoteldysfunksjon, inflammatoriske markører, antioksidantstatus og andre kroniske sykdommer. De fysiologiske, biokjemiske og molekylære hendelsene som oppstår på grunn av høyproteindietter er ikke fullt ut forstått, og resultatene deres er ikke forklart.

Høyproteindietter (spesielt lavkarbodietter) antas å ha negative effekter fordi de forårsaker en nedgang i frukt- og grønnsaksforbruket. Hos de som spiser HPD, spesielt de med utilstrekkelig vitamin A, C og E i kostholdet, vil dette ha en negativ effekt på antioksidantsystemer og vil føre til utvikling av mange kroniske og metabolske sykdommer på lang sikt. Til tross for de positive effektene av HPD brukt som en vekttapdiett på kort sikt, antas det at det oksidative stresset og betennelsen det vil skape på lang sikt vil føre til en økning i kroniske og metabolske sykdommer og komorbiditeter. Denne økningen i sykdomsbyrden vil øke helseutgiftene både individuelt og sosialt.

Økende bevis har vist at ROS og betennelse øker produksjonen av reaktive oksygenarter (ROS). Det er en direkte sammenheng mellom ROS-produksjon og cellulære hendelser som proteinoksidasjon og proteinfolding. ROS- og ROS-produksjon er integrerte komponenter i ERS og er ikke bare konsekvenser av ERS-induksjon. Det er rapportert at økt ERS utløser ERS og kan forårsake ulike typer celledød. For det første kan noen former for ROS forstyrre ER-proteinfolding og utløse ERS. Eksogene oksidanter som ROS-produsenter, peroksider, metallioner og lipidoksidasjonsprodukter kan aktivere noen aspekter av UPR. 7-ketocholesterol, et viktig oksidasjonsprodukt av kolesterol i aterosklerotisk plakk, induserer UPR i makrofager og vaskulære glatte muskelceller. Den 7-ketokolesterolaktiverte UPR undertrykkes av antioksidanten N-acetylcystein, noe som indikerer at ERS-induksjon er avhengig av ERS. Imidlertid kan andre former for ROS som hydrofenperoksid (H2O2) bare stimulere milde eller spesifikke komponenter i UPR. En studie har fastslått at selenocystein-fri fosfolipidhydroperoksid GPx (NPGPx), et medlem av glutationperoksidase (GPx)-familien, registrerer OS i ER-lumen og danner en disulfidbinding med GRP78, noe som resulterer i chaperonaktivitet. Videre har OS indusert under proteinfeilfolding i ER ført til at eukaryote celler utvikler antioksidative stressresponser for å gjenopprette cellulær redokshomeostase. PERK-grenen av UPR induserer to transkripsjonsfaktorer, ATF4 og Nrf2, som transaktiverer antioksidative stressresponsgener, inkludert SODs, HO-1, glutationtransferase og uncoupler mitokondrial protein 2. PERK-signalveien til UPR fungerer for å opprettholde redoksbalanse under ERS gjennom aktivering av ATF4 og Nrf2. Små molekylære antioksidanter som butylert hydroksyanisol (BHA) kan forhindre ERS-indusert apoptose og fremme riktig proteinfolding og sekresjon, noe som antyder en kritisk rolle for ERS i feilfolding av proteiner. Som et annet eksempel har to mitokondriell-målrettede antioksidanter, Mitoquinone og MitoTempol, vist seg å redusere mitokondriell ERS, ERS og celledød i β-celler. Antioksidanter kan undertrykke både ERS og ERS. Derfor kan behandlinger rettet mot begge stressfaktorene være effektive for å forebygge både ERS og metabolske, nevrodegenerative, immun- og neoplastiske sykdommer.

Derfor er målet med denne planlagte studien å undersøke effekten av HPD, som har vunnet popularitet spesielt med økende bruk i vekttapdietter, på ERS. Dermed vil det bli produsert vitenskapelig litteratur som kan forhindre mulige negative effekter av HPD og samtidig støtte reduksjonen av ERS, som er effektivt i løpet av ulike kroniske sykdommer.