Przerywane ograniczenie energii i żucie na starzenie się nerwowych komórek macierzystych i poznanie związane z neurogenezą dorosłego hipokampa (ChANgE)

Odżywianie i zdrowie człowieka są ze sobą ściśle powiązane. Zmiana nadmiaru poprzez post / diety o ograniczonej kaloryczności ma głęboki wpływ na homeostazę, regenerację tkanek i raka. Komórki macierzyste tkanek reagują na zmiany fizjologiczne zachodzące podczas postu poprzez dynamiczne zmiany w ich metabolizmie. Ograniczenie spożycia energii u myszy lub wprowadzenie mutacji w szlakach wyczuwających składniki odżywcze może wydłużyć życie nawet o 50%. Sekcje zwłok ujawniają, że nowotwory, problemy z sercem, neurodegeneracja i choroby metaboliczne są na ogół zmniejszone/opóźnione u długowiecznych myszy. Dlatego wydłużanie życia przez ograniczenie energii (ER) również wydaje się zwiększać „długość zdrowia”, czyli czas życia bez przewlekłych schorzeń związanych z wiekiem. Te odkrycia prawie nie wywarły wpływu na ludzką medycynę. U ludzi należy uzyskać wiedzę molekularną i komórkową w celu walidacji interwencji, takich jak ER, aby opóźnić starzenie i powiązane stany, np. pogorszenie funkcji poznawczych (Murphy i in., 2014).

Komórki macierzyste z ośrodkowego układu nerwowego również reagują na ER. Niedawno laboratorium Thuret odkryło, że ER, przy braku niedożywienia, sprzyja proliferacji i różnicowaniu komórek macierzystych hipokampa w nowonarodzone neurony. Ponieważ wykazano, że te nowe postnatalne neurony hipokampa odgrywają rolę w procesach poznawczych, ER promuje również wzmocnione funkcje poznawcze u gryzoni (Zainuddin i in., 2012; de Lucia i in., 2017; Thuret i in., 2012). To zjawisko neurogenezy, procesu, w którym nowe neurony są generowane z nerwowych komórek macierzystych, występuje również u ludzi (Spalding i in., 2013). Jest to ściśle regulowany proces zachodzący w hipokampie ssaków, który jest reagującą na środowisko strukturą mózgu, o której wiadomo, że reguluje uczenie się, pamięć i nastrój. Proponowane funkcje neurogenezy hipokampa dorosłych (AHN). obejmują poprawę pamięci rozpoznawania, zdolność rozpoznawania wcześniej napotkanych bodźców i separację wzorców, zdolność do różnicowego kodowania małych zmian w podobnych danych wejściowych (Clelland i in., 2009; Sahay i in., 2011). Założono, że ograniczenie kalorii może zwiększać neurogenezę jako „komórkowy relikt” przerywanych wzorców żywienia podczas ewolucji w odpowiedzi na naprzemienne okresy głodu i obfitości pożywienia (Murphy i Thuret, 2015). Badania na ludziach wykazały znaczną poprawę pamięci rozpoznawania werbalnego po 30% zmniejszeniu spożycia kalorii (Witte i in., 2009). Ponadto przerywany post u ludzi wiąże się ze znacznym wzrostem objętości aktywacji mózgu w obszarach zaangażowanych w kontrolę funkcji mózgu i plastyczność (Belaïch i in., 2016). Konsystencja pokarmu i żucie są również zaangażowane w AHN i zdolności poznawcze (Smith i in., 2016). Zmniejszona zdolność żucia spowodowana usuwaniem zębów trzonowych i bezzębiem zarówno u ludzi, jak iu zwierząt ma negatywny wpływ na AHN i związane z nim funkcje poznawcze. W szczególności populacje ludzkie wykazały ścisły związek między funkcją żucia, stanem poznawczym i neurodegeneracją związaną z wiekiem u osób starszych (Miura i in., 2003). Dokładny mechanizm, za pomocą którego żucie wpływa na funkcje poznawcze, jest nieznany.

Pytanie badawcze: Czy u starszych uczestników z nadwagą IER i/lub wydłużone okresy żucia poprawiają wydajność w zadaniach pamięciowych zależnych od hipokampa i zwiększają marker przeciwstarzeniowy Klotho?

Cele:

1. Randomizowana, kontrolowana próba równoległa określi wpływ diety IER (2 kolejne dni diety bardzo niskokalorycznej, 5 dni normalnego, zdrowego odżywiania przez 3 miesiące) i/lub wydłużonych okresów żucia (10 minut 3 razy dziennie przez 3 miesiące) w porównaniu z grupą kontrolną (kontynuacja nawykowych zachowań żywieniowych, wzorce żywieniowe) na głównych zmiennych wyniku (MST i Klotho) u starszych, zdrowych uczestników z nadwagą lub otyłością I stopnia.
2. Ocena wpływu diety IER i wydłużonych okresów żucia na drugorzędne zmienne wyników, w tym skład ciała, nastrój i sen.
3. Zbadanie, czy dłuższe okresy żucia mogą być wykorzystane jako pomoc w odchudzaniu/poście.