Дейвид Г. Льо Кутьор, Саманта Солон-Биет, Девин Уол, Виктория К. Когър, Брадли Дж. Уилкокс, Д. Крейг Уилкокс, Дейвид Раубенхаймер, Стивън Дж. Симпсън, New Horizons: Диетични протеини, стареене и съотношението на Окинава, Възраст и стареене, том 45, брой 4, юли 2016 г., страници 443–447, https://doi.org/10.1093/ageing/afw069

протеини

Резюме

Храненето има дълбоки ефекти върху стареенето и продължителността на живота. Ограничаването на калориите е основната хранителна интервенция, за която в миналото е доказано, че влияе върху продължителността на живота и/или здравето в много животински модели. Проучванията показват, че намаляването на приема на протеини също може да увеличи продължителността на живота, макар и не толкова драстично, колкото ограничаването на калориите. По-нови изследвания, базирани на хранителната геометрия, се опитват да определят ефектите от храненето върху стареенето в широк пейзаж от хранителни макронутриенти и енергийно съдържание. Подобни проучвания върху насекоми и мишки показват, че животните с достъп ad libitum до диети с ниско съдържание на протеини и високо въглехидрати имат най-дълъг живот. Забележително е, че оптималното съдържание и съотношение на диетичните протеини към въглехидратите за стареене при опитни животни са почти идентични с тези в традиционните диети на дълголетни хора на остров Окинава.

Установена диетична мантра е, че възрастните хора трябва да ядат повече протеини, дори ако не са недохранени. Основният фокус на тези съвети е саркопенията, въпреки че се предлагат и други ползи за здравето, включително предотвратяване на затлъстяването и остеопорозата, както и подобряване на зарастването на рани и възстановяване от болести. Това се основава на наблюдението, че диетичният протеин може да стимулира анаболни реакции в мускулите и че тези реакции са нарушени при възрастни хора [1–4].

Изглежда, че тези препоръки са в противоречие с основните изследвания върху животни и наблюдателни проучвания при хора, които показват, че диетите с ниско съдържание на протеини или ниско съдържание на протеини с високо съдържание на въглехидрати (LPHC) забавят стареенето и увеличават продължителността на живота [5–7]. Ефектите от този тип диети, удължаващи живота, са в съответствие с настоящото разбиране за клетъчните механизми, които свързват храненето с биологията на остаряването.

Най-дълго живеещите са жителите на японския остров Окинава, които имат до пет пъти повече столетници от другите развити държави [8]. Има много фактори, които допринасят за тяхното изключително дълголетие, включително леко калорично ограничение, качество на храната, гени и физическа активност. Енергията от диетата им се получава от 9% протеини и 85% въглехидрати [9] (Фигура 1). Тези стойности на Окинава за диетичните протеини и съотношението протеин към въглехидрати (1:10) са много ниски и забележително подобни на тези, за които е установено, че оптимизират продължителността на живота в последните проучвания на стареенето върху животни [7].

Пропорциите на макроелементите в диетите на хората от Окинава през 1949 г. [9].

Пропорциите на макронутриентите в диетите на хората от Окинава през 1949 г. [9].

Има голям напредък в разбирането на чувствителните на хранителни вещества клетъчни пътища, които свързват диетата и стареенето (Фигура 2). Ключовите пътища за чувствителност на хранителни вещества включват тези, регулирани от сиртуини (SIRT1), механистична цел на рапамицин (mTOR), 5 'аденозин монофосфат-активирана протеин киназа (AMPK) и инсулин/инсулиноподобен растежен фактор-1 (IGF-1)/Хормон на растежа (GH) [16]. Намалената активност на mTOR и инсулин/IGF-1/GH или повишената активност на AMPK и сиртуините имат благоприятни ефекти върху клетъчните процеси, свързани със стареенето, като митохондриална биогенеза, автофагия, клетъчен метаболизъм, оксидативен стрес, поддържане на генома и синтез на протеини. Смята се, че тези четири пътя са се развили, за да позволят на организмите да оцелеят в периоди на недостиг на храна, като прехвърлят ресурси от репродукцията към оцеляването и клетъчната поддръжка [17]. Ползата от стареенето при ограничаването на калориите е дългосрочният страничен ефект от активния, програмиран отговор на недостига на храна, а не просто намаляване на вредите, причинени от излишък на хранителни вещества - въпреки че такива излишъци сами по себе си пораждат здравни разходи. Генетичната, диетичната или фармакологичната манипулация на пътищата, чувствителни към хранителни вещества, променя скоростта на стареене при животински модели и тяхната реакция на ограничаване на калориите [18].

Пътища, свързващи диетата и стареенето [16].

Пътища, свързващи диетата и стареенето [16].

Докато модулацията на тези пътища осигурява ясен механизъм, свързващ калоричните ограничения с удължаването на продължителността на живота, други фактори също могат да допринесат, включително периодичен глад, променен микробиом на червата, избягване на затлъстяването, свързано с плен, променен циркаден ритъм и намален прием на отделни макронутриенти. Въпреки че не се съобщава, че намаленият прием на мазнини или въглехидрати допринася за благоприятните ефекти от ограничаването на калориите, има доказателства, че някои от ползите от ограничаването на калориите се медиират от намаления прием на протеини и че ограничаването на протеините като самостоятелна намеса може да удължи живота [6].

Едно от най-влиятелните ранни проучвания сравнява калоричното ограничение с 40% ограничение на протеините при плъхове, хранени с либит. Калорично ограничените плъхове са живели със 75% по-дълго от контролите, докато плъховете с ограничено съдържание на протеини са имали само увеличение на продължителността на живота с 15% [19]. Има много други проучвания върху животни и като цяло се стига до заключението, че ограничаването на протеините допринася за някои от ползите от ограничаването на калориите. Например, 16 от 18 проучвания при плъхове и мишки показват, че ограничаването на протеините увеличава максималната продължителност на живота и в тези положителни проучвания продължителността на живота се увеличава средно с 20%. Беше направено заключението, че ограничаването на протеините допринася за около половината от удължаването на живота на ограничението на калориите [20]. Неотдавнашен мета-анализ на 145 проучвания с ограничаване на калориите при животни установи, че делът на приема на протеини е по-важен за удължаването на живота от всяко намаляване на калориите [21].

При хората систематичен преглед на 64 интервенционни и наблюдателни проучвания не намери убедителни доказателства за връзка между приема на протеини и смъртността, но намери предполагаеми доказателства, че диетите с високо съдържание на протеини и ниско съдържание на въглехидрати са свързани с повишена смъртност [ 22]. В широко докладвано и скорошно проучване на данни на NHANES, високо протеиновите диети (> 20%) са свързани с повишена смъртност и рак при субекти 23]. Изглежда, че рискът се носи от животински протеин и циркулиращи нива на IGF-1. Доказателствата при хората се смесват с предположението, че диетите с по-ниски протеини, поне до напреднала възраст, са свързани с по-ниска смъртност.

Първоначално този метод се прилага за изследване на стареенето при плодовите мухи и показва, че диетите с LPHC са свързани с най-дълга продължителност на живота, докато общият прием на калории при условия на хранене ad libitum (т.е. без ограничаване на наличността на храна, а по-скоро манипулиране на калоричната плътност на храната чрез разреждане) не е оказал влияние върху продължителността на живота, след като са взети предвид отделни макронутриенти [28] (Фигура 3). Следвайки този подход, ние проучихме 858 мишки, хранени с либит, на 25 диети, различаващи се по макронутриенти и енергия, и установихме, че както при плодовата муха, LPHC диетата е свързана с най-дълъг живот и най-добро здраве в късния живот, оценено от кардиометаболитни здраве и имунна функция [30, 31]. Въпреки това диетите с ниско съдържание на протеини и високо съдържание на мазнини (соево масло) са свързани с по-лоши резултати, подчертавайки значението на докладването на всички макронутриенти и техните взаимодействия - диетата с ниско съдържание на протеини може да има положителни или отрицателни резултати в зависимост от макронутриента, който замества това и вероятно също така вида и качеството на източниците на макронутриенти.

Геометричен рамков анализ на хранителни протеини и въглехидрати при плодови мухи (A) [28] и мишки (B) [29]. Най-дългата продължителност на живота е показана в червено на топлинната карта, а съотношението между хранителните протеини и въглехидратите, свързано с най-дългата продължителност на живота, е показано с червената линия. И при плодовите мухи, и при мишките най-дългата продължителност на живота (червена) е настъпила при диети с ниско съдържание на протеини и високо съдържание на въглехидрати, докато най-кратката продължителност на живота (синьо) е свързана с диети с високо съдържание на протеини и ниско съдържание на въглехидрати.

Геометричен рамков анализ на хранителни протеини и въглехидрати при плодови мухи (A) [28] и мишки (B) [29]. Най-дългата продължителност на живота е показана в червено на топлинната карта, а съотношението между хранителните протеини и въглехидратите, свързано с най-дългата продължителност на живота, е показано с червената линия. И при плодовите мухи, и при мишките най-дългата продължителност на живота (червена) е настъпила при диети с ниско съдържание на протеини и високо съдържание на въглехидрати, докато най-кратката продължителност на живота (синьо) е свързана с диети с високо съдържание на протеини и ниско съдържание на въглехидрати.

Ограничаването на калориите и ограничаването на протеините удължават живота в много животински модели.

Диетите с ниско съдържание на протеини и високо съдържание на въглехидрати увеличават продължителността на живота при животни, хранени с либит.