Обмеження калорій збільшує мітохондріальний біогенез м'язів людини через SIRT1 і PGC-1α: що показують дослідження

Обмеження калорій збільшує мітохондріальний біогенез м'язів людини через SIRT1 і PGC-1α: що показують дослідження

Медичне застереження: Ця стаття узагальнює опубліковані дослідження лише в інформаційних цілях. Це не медична порада й не замінює консультацію кваліфікованого медичного фахівця. Завжди проконсультуйтесь з лікарем перед початком будь-якого протоколу голодування, особливо якщо у вас є існуючі проблеми зі здоров'ям або ви приймаєте ліки.

Дослідження на перший погляд

Що вивчало це дослідження

Дослідники з Pennington Biomedical Research Center хотіли з'ясувати, чи може обмеження калорій — створення стійкого дефіциту енергії — запустити значне поліпшення того, як скелетні м'язи людини виробляють енергію на клітинному рівні. Конкретно вони досліджували, чи активує обмеження калорій шлях SIRT1/PGC-1α: той самий шлях, який відомо активізується під час голодування та часово обмеженого харчування.

Це важливо для кожного, хто практикує інтервальне голодування, тому що голодування та обмеження калорій мають перекриваючиеся метаболічні механізми. Центральне питання було в тому, чи можуть мітохондрії — структури, які виробляють енергію всередині клітин м'язів — насправді множитися й стати більш ефективними у відповідь на дієтичні обмеження у живих людей.

Дослідження було частиною легендарної програми CALERIE (Comprehensive Assessment of Long-term Effects of Reducing Intake of Energy) — найбільш суворого наукового дослідження обмеження калорій у людей без ожиріння, коли-небудь проведеного.

Хто брав участь у дослідженні

Профіль учасників: Дорослі з надмірною вагою (ІМТ 25–29,9), віком 20–46 років, інші параметри здоровості нормальні, жодних ліків, що впливають на метаболізм. Приблизно рівномірний розподіл за статтю. Без ожиріння — це була здорова популяція з надмірною вагою, що робить результати застосовуваними для широкої аудиторії.

Як працювало обмеження калорій у цьому дослідженні: Учасникам групи CR був встановлений індивідуально розраховуваний ліміт калорій на рівні 25% нижче від їхнього виміреного основного метаболічного рівня та рівня активності. Склад дієти не було зафіксовано — акцент був на загальному скороченні енергії, а не на маніпуляції макронутрієнтами. Група CR+EX досягла половини свого дефіциту через зменшення їжі та половини через контрольовані сеанси аеробних вправ.

Біопсії м'язів: Биопсії латеральної широкої м'язи стегна (велика сідниця) були взяті в базовому стані та на кінець 6 місяців у всіх трьох групах. Ці біопсії були проаналізовані на вміст мітохондріальної ДНК, експресію білка SIRT1, експресію гена PGC-1α та маркери окисного пошкодження ДНК.

Що виявили дослідники

Вміст мітохондріальної ДНК — основна знахідка

Обидві групи втручання показали висока значущі збільшення вмісту мітохондріальної ДНК порівняно з контрольною групою, що демонструє, що нові мітохондрії утворювались всередині клітин м'язів — процес, який називається мітохондріальним біогенезом.

SIRT1 — білок довголіття, пов'язаний з голодуванням

• Експресія білка SIRT1 значно збільшилася в обох групах CR та CR+EX
• Жодного збільшення в контрольній групі
• SIRT1 — це білок, який безпосередньо реагує на падіння клітинної енергії (як це відбувається під час голодування або обмеження калорій) та активізує наступний каскад, який будує нові мітохондрії
• Результати SIRT1 механістично пов'язали дефіцит калорій з спостережуваним зростанням мітохондрій

PGC-1α — головний перемикач мітохондріального біогенезу

• Експресія гена PGC-1α (мРНК) значно збільшилася в обох групах обмеження калорій
• PGC-1α широко вважається головним регулятором мітохондріального біогенезу — це основна мішень активації SIRT1, розташована нижче за течією
• Його збільшення підтверджує механізм: дефіцит енергії → активація SIRT1 → підвищення PGC-1α → нові мітохондрії

Окисний стрес — вторинна, але важлива знахідка

• Маркери окисного пошкодження ДНК (включаючи 8-оксо-дезоксигуанозин) зменшилися приблизно на 25% у групах CR
• Це свідчить про те, що нові мітохондрії, які утворювалися, працювали більш ефективно — виробляючи енергію з меншим клітинним "видихом"
• Контрольна група не показала значущих змін у маркерах окисного стресу

Що не змінилося

• Безжирова маса тіла (маса м'язів): Обидві групи CR дотрималися ліпідної маси протягом 6 місяців, незважаючи на значну втрату ваги
• Основний метаболічний рівень (при коригуванні на втрату ваги): ОМР не впав нижче того, що було очікуване для зменшеної ваги тіла, що свідчить про відсутність метаболічного придушення
• 24-годинна витрата енергії (коригована на вагу): Аналогічно збережена — організм адаптувався до дефіциту за рахунок мітохондріальної ефективності, а не просто спалюючи менше калорій на одиницю тканини

Висновки дослідників

6-місячний період обмеження калорій — навіть при скромному 25% дефіциті енергії — достатній для запуску значного мітохондріального біогенезу в скелетному м'язі людини, опосередкованого через шлях SIRT1/PGC-1α. Поєднання обмеження калорій з вправами істотно посилює цей ефект. Критично важливо, що ці поліпшення в клітинній енергетичній інфраструктурі відбулися паралельно зі збереженням маси м'язів та без придушення метаболічного рівня.

Що це означає, якщо ви голодуєте

• Голодування активізує той самий шлях SIRT1/PGC-1α. Під час вікна голодування ваші клітини відчувають падіння доступної енергії (нижче глюкози та інсуліну), що запускає SIRT1 — той самий білок, активізований у цьому дослідженні. Інтервальне голодування — це, по суті, щоденна форма дефіциту енергії клітин, яка повторно активізує цей шлях.

• Ваші мітохондрії можуть множитися. Це дослідження показало, що кількість мітохондрій у клітинах м'язів не є фіксованою. Послідовний дефіцит енергії — чи то від часово обмеженого харчування, чи від обмеження калорій — стимулює створення нових мітохондрій, що означає більш ефективну вироблення енергії та менш окисне пошкодження з часом.

• Вправи значно посилюють ефект. Група CR+EX досягла приблизно вдвічі більшого збільшення мітохондріальної ДНК порівняно з самою CR. Якщо ви поєднуєте вправи з інтервальним голодуванням, ви, ймовірно, посилюєте мітохондріальні переваги понад те, що досягає будь-яка практика окремо.

• Маса м'язів збереженна. Обидві групи обмеження калорій у цьому дослідженні дотрималися ліпідної маси протягом 6 місяців. Це узгоджується з великим обсягом доказів, які свідчать про те, що правильно практикуване голодування не викликає значної втрати м'язів у більшості здорових дорослих.

• Переваги з'являються на клітинному рівні. Нижчий окисний стрес і більше мітохондрій на клітину представляють поліпшення, які не проявляються на вагах, але мають величезне значення для рівня енергії, метаболічного рівня та довгострокового здоров'я. Багато людей, які голодують, повідомляють про кращу стійку енергію та розумову чіткість — мітохондріальна картина пропонує одне біологічне пояснення того, чому.

• Це займає місяці, а не дні. Спостережувані поліпшення були виміряні після повних 6 місяців. Послідовна щоденна практика інтервального голодування накопичує клітинні адаптації з часом — одна причина того, чому практикуючі голодування часто повідомляють про те, що результати прогресивно поліпшуються протягом місяців, а не піку в перші кілька тижнів.

Обмеження дослідження

• Невелика кількість учасників: 12 учасників на групу — обмежена вибірка для твердих висновків. Подальше дослідження CALERIE Phase 2 повторило ці результати у 218 учасниках, посилюючи впевненість.
• Представництво статей: Розподіл за статтю чітко не вказаний в усіх звітах; результати можуть відрізнятися для жінок, враховуючи різниці в метаболічних реакціях на обмеження калорій за статтю.
• Обмеження калорій, а не чистого голодування: Це дослідження використовувало безперервне обмеження калорій, а не конкретно інтервальне голодування. Механізми перекриваються, але часовий вимір голодування (щоденна циклізація входження й виходу зі стану голодування) може виробляти додаткові ефекти, не врахові тут.
• Популяція з надмірною вагою, а не з ожирінням: Результати можуть відрізнятися при важкому ожирінні або клінічно худих популяціях.
• Склад дієти не контролюється: Дослідження сосредоточувалося на загальному дефіциті енергії, а не на співвідношеннях макронутрієнтів, що означає, що конкретний внесок харчового жиру, вуглеводів і білків не може бути ізольовано.
• Короткотривале спостереження: Були проведені лише базовий аналіз та вимірювання через 6 місяців. Чи зберігаються ці мітохондріальні бути довготривалими, невідомо з цього дослідження окремо.

Джерело

Civitarese AE, Carling S, Heilbronn LK, Hulver MH, Ukropcova B, Deutsch WA, Smith SR, Ravussin E; CALERIE Pennington Team. (2007). Calorie Restriction Increases Muscle Mitochondrial Biogenesis in Healthy Humans. PLoS Medicine, 4(3), e76. PMID: 17389902

Часті питання

Що таке мітохондріальний біогенез і чому це важливо для голодування?

Мітохондріальний біогенез — це процес, за допомогою якого клітини створюють нові мітохондрії — структури, які перетворюють їжу в придатну для використання клітинну енергію (АТФ). Більше мітохондрій означає більш ефективну вироблення енергії, менше окисних відходів і краще метаболічне здоров'я. Голодування запускає цей процес через шлях SIRT1/PGC-1α, створюючи тимчасовий дефіцит клітинної енергії, сигналізуючи клітинам, що їм потрібно стати більш ефективними.

Виробляє ли інтервальне голодування такі самі мітохондріальні переваги, як обмеження калорій?

Механізми значно перекриваються. Як голодування, так і обмеження калорій знижують інсулін, активізують SIRT1 і підвищують PGC-1α. Голодування має додаткову перевагу в циклізації організму через глибокі стани голодування щодня, що може виробляти активацію SIRT1 більш чисто, ніж безперервне обмеження. Дослідження мітохондріальних ефектів інтервального голодування конкретно зростає, з ранніми людськими даними, які свідчать про подібні адаптації.

Як довго потрібно спостерігати мітохондріальні зміни від голодування?

Дослідження Civitarese виміряло зміни після 6 місяців. У моделях на тваринах маркери мітохондріального біогенезу змінюються протягом днів до тижнів від ініціювання голодування. У людей функціональні поліпшення в енергії та метаболічному рівні, ймовірно, виникають поступово протягом місяців послідовної практики.

Чи можу я побудувати більше мітохондрій з вправами та голодуванням у комбінації?

Дані з цього дослідження свідчать про «так». Група CR+EX приблизно подвоїла мітохондріальне збільшення ДНК, спостережене в групі CR самостійно. Звичайні аеробні вправи (особливо при помірній інтенсивності) та голодування, здається, синергично активізують шлях SIRT1/PGC-1α, робячи комбінацію більш ефективною, ніж будь-яка практика окремо.

Чому люди, які голодують, часто повідомляють про кращі рівні енергії та розумову чіткість?

Поліпшена мітохондріальна функція — один біологічний механізм. Більше мітохондрій, які виробляють енергію більш ефективно — з меншим окисним стресом — переводиться на більш стійку клітинну енергопродукцію. Нейрони в мозку особливо залежать від мітохондріальної функції, що може частково пояснити розумову чіткість, яку багато людей повідомляють після тижнів послідовного інтервального голодування.

Пов'язані дослідження та статті

• Переваги інтервального голодування: повний науковий посібник
• Чи знищує інтервальне голодування м'язи? Міф проти фактів
• Як інтервальне голодування просуває аутофагію
• Інтервальне голодування та довголіття: що говорить наука
• Чи можете ви вправлятися під час інтервального голодування?
• Інтервальне голодування та метаболізм: що говорить наука
• Чи уповільнює інтервальне голодування ваш метаболізм?

Хочете повний посібник по голодуванню? Отримайте Intermittent Fasting in Practice на Amazon — і отримайте 3 місяці безплатно на нашому додатку для голодування на fastinginpractice.com/redeem.