Влияе ли ранната диета на дълголетието? Мета-анализ в експериментални проучвания

Sinead английски

1 Институт Едуард Грей, Катедра по зоология, Университет в Оксфорд, Оксфорд, Великобритания

2 Катедра по зоология, Университет в Кеймбридж, Кеймбридж, Великобритания

Тобиас Ълър

1 Институт Едуард Грей, Катедра по зоология, Университет в Оксфорд, Оксфорд, Великобритания

3 Катедра по биология, Lund University, Lund, Швеция

Свързани данни

Резюме

Теорията за житейската история предсказва, че храненето влияе върху продължителността на живота поради компромиси между разпределянето на ресурси за възпроизводство, растеж и възстановяване. Въпреки случайните съобщения, че ранната диета има силно въздействие върху продължителността на живота, не е ясно дали тази прогноза обикновено се подкрепя от емпирични проучвания. Проведохме мета-анализ в експериментални проучвания, манипулиращи диета преди и след раждането и измервайки дълголетието. Не открихме цялостен ефект от ранната диета върху продължителността на живота. Използвахме метарегресия, като взехме предвид променливите на модератора въз основа на експериментални черти и черти от историята на живота, за да тестваме прогнози относно силата и посоката на ефектите, които биха могли да доведат до положителни или отрицателни ефекти. Пренаталните манипулации с диета намаляват продължителността на живота, но няма ефекти от по-късна диета, тип манипулация, режим на развитие или секс. Резултатите са в съответствие с прогнозата, че ранното ограничаване на диетата нарушава растежа и води до увеличаване на соматичните щети, което води до разходи за продължителността на живота. Нашите констатации обаче повдигат предупреждение за твърде силен акцент върху ранните ефекти върху диетата върху продължителността на живота и подчертават ограниченията при измерване на тези ефекти в лабораторни условия.

1. Въведение

Условията в ранното развитие могат да повлияят на набор от черти от историята на живота по-късно в живота, включително темпото на стареене и общата продължителност на живота [1–3]. Пилетата кралски пингвини, които изпитват бърз растеж, имат по-къси теломери [4] например, а благородните елени, родени при тежки условия на околната среда, показват по-бързо стареене [5]. Важна характеристика на ранното развитие е количеството и вида на получената храна, която има незабавни ефекти върху растежа и може да повлияе на по-късните черти. Няколко проучвания са манипулирали храненето в ранен живот - предоставяне на диети на бременни майки или на млади хора преди зрялост - и са измерили оцеляването на потомството. Тези изследвания традиционно се провеждат върху лабораторни гризачи [6], въпреки че има все по-голям брой манипулации върху редица видове [7,8]. Въпреки случайните съобщения за силни ефекти [9,10], които пораждат опасения в здравните науки [11], все още не е известно колко общи са тези ефекти в биологичните системи.

Теорията на житейската история предоставя рамка за разбиране как и кога диетата в ранен живот трябва да повлияе на продължителността на живота. Хората се сблъскват с компромиси, когато разпределят ресурси между черти, които подобряват растежа и възпроизводството, в сравнение с тези, като соматичен ремонт, които увеличават дълголетието [12]. Лицата, които изпитват ограничение на ресурсите в ранен живот, могат да инвестират в по-ранно възпроизвеждане, да получат по-високи нива на щети и да заплатят намалена продължителност на живота [13]. Алтернативно, тези индивиди с ниски ресурси по време на развитието могат да изпитат по-бавен растеж, забавено размножаване и да живеят по-дълъг живот [14].

Дали ограничената диета в ранен живот сама по себе си, а не хранителните ограничения в развитието, удължава или намалява продължителността на живота зависи от няколко фактора. Намаляването на общото енергийно съдържание може да удължи живота чрез увеличаване на разпределението за соматичен ремонт [15]; като има предвид, че ограничаването на ключови хранителни вещества за здравословно развитие, като протеини, може да нанесе щети по време на развитието и да намали продължителността на живота [16]. Диетата, преживяна след ранно развитие, вероятно е важна. Преминаването от ниско към високо хранене може да доведе до наваксващ растеж, който натрупва разходи по-късно в живота [17]. За разлика от това, поддържането на диета с ниско хранене може да подобри ефектите, удължаващи живота, ако хората отделят повече за възстановяване [9]. Възможно е също да има полови различия в начина, по който хората реагират на диетичните предизвикателства [7,10]. Увеличеното разпределение за растеж и размножаване може да намали продължителността на живота в по-голяма степен за пола, който изпитва по-силен подбор за зависими от състоянието черти или да понесе по-високи енергийни разходи за възпроизвеждане. Непрекъснатите разработчици могат да имат по-висока пластичност, когато условията се подобрят, в сравнение с организмите с метаморфоза, където размерът на възрастните се определя от диетата на ларвите.

Тук проведохме мета-анализ, като избрахме проучвания, при които диетата се манипулира по време на ранното развитие - във всеки период от ранните ембрионални етапи до възрастта на първото размножаване - и по-късно се записва дълголетието. Използвахме метарегресия [18], за да тестваме хипотези относно причините за хетерогенност в различни проучвания (таблица 1).

маса 1.

Обосновка на предикторските променливи в метарегресията.

2. Материал и методи

Проведохме цялостно търсене на литература в Google Scholar и scopus за проучвания, свързващи ранна диета с дълголетие, въз основа на ключови думи („стареене“, „компенсаторен растеж“, „догонващ растеж“, щети, развитие, „програмиране на развитието“, „ранен живот“, растеж, продължителност на живота, дълголетие, майчинство, „майчина диета“, окислително действие, стареене, стрес, оцеляване, теломери) и проучвания, цитирани от или в няколко ключови отзива. Включихме само проучвания, които проведоха диетична манипулация върху бременни жени или потомци преди възрастта на полова зрялост. За проучвания, които предоставят криви на преживяемост, ние извлекохме съотношението на логаритмичните опасности, ln (HR), въз основа на разликите в процента на опитни и контролни индивиди, живи при 75%, 50% и 25% от оцеляването на контролната група. Не всички проучвания обаче съобщават за кривите на оцеляване и поради това повторихме нашия анализ, използвайки средна продължителност на живота. Когато данните бяха предоставени отделно за групи лица, например по пол, ние изчислихме множество ефекти. Общо нашето търсене даде 50 размера на ефекта ln (HR) от 18 проучвания и 77 размера на ефекта от средното дълголетие от 21 проучвания за 14 вида (електронен допълнителен материал, таблица S1).

Използвахме мета-регресия, за да проучим дали ефектът от ранната диета върху дълголетието се медиира от вида на манипулацията, диетата след лечението, пола, етапа на манипулация, гръбначните срещу безгръбначните и дали се наблюдава растеж на догонващото (таблица 1). Проведохме метаанализ на байесови смесени ефекти, използвайки библиотеката MCMCglmm [19] в статистическата среда R (v. 2.15 [20]). Първо монтирахме модел само за прихващане, за да изследваме цялостния ефект на ранната диета върху дълголетието. Тъй като ln (HR) осигурява мярка за риск от смърт, отрицателният ефект показва, че манипулацията с диета удължава продължителността на живота. След това монтирахме модел, включващ всички модератори и изследвахме техните 95% по-високи задни плътности (HPD или надеждни интервали). Всички модератори, чиито HPD не се припокриват с нула, се считат за статистически значими. Тествахме за пристрастия на публикациите чрез инспектиране на графики на фунии и провеждане на регресия на Егер [21]. Изчислихме пределно и условно R 2, за да установим общата дисперсия, обяснена съответно с фиксирани ефекти или както с фиксирани, така и с произволни членове във всеки модел [22]. Включихме изследването като случаен термин. Допълнителни подробности са предоставени в електронния допълнителен материал.

3. Резултати

Не открихме цялостен ефект от ранната диета върху последващ риск от смърт (HPD: −0,150, 0,125, фигура 1 а). Липсата на ефект може да се дължи на хетерогенност между проучванията, например чрез комбиниране на проучвания, при които намаляването на калориите увеличава продължителността на живота и други, при които намаляването на специфичните хранителни вещества намалява продължителността на живота. Хетерогенността в данните е умерена (I 2 = 57,7%, електронен допълнителен материал, таблица S2). В нашата метарегресия за изследване на разликите между проучванията не открихме значителни ефекти на модераторите върху риска от смърт (фигура 1б). Пределната стойност на R 2 е само 0,04 (електронен допълнителен материал, таблица S2).

Графика на фунията (а, в) с размери на ефекта спрямо мощността, с контра-засенчени доверителни интервали (90%, 95% и 99% CI) и горски парцел (b, d) от HPD интервали (задна средна стойност и 95% CI) в мета-анализът на ln (HR) и средната продължителност на живота.

Не открихме общ ефект от ранната диета върху средното дълголетие (HPD: -0.200, 0.101, фигура 1 c) и тези данни са с ниска хетерогенност (I 2 = 32.5%, електронен допълнителен материал, таблица S2). Няколко модератори имаха значителни ефекти (фигура 1 d), въпреки че пределната стойност R 2 беше само 0,08 (електронен допълнителен материал, таблица S2). Ранното ограничаване на диетата удължава дълголетието в по-голяма степен при гръбначните, отколкото при безгръбначните (HPD: 0,219, 0,944), и когато не е имало нарастващ растеж (HPD: 0,039, 0,624). Дълголетието беше намалено, когато настъпи диетично ограничение преди раждането (HPD: -1,343, -1,471) и в проучвания, комбиниращи двата пола (HPD: -1,086, -1,552).

За да разберем контрастните резултати в модели, анализиращи ln (HR) и дълголетието, повторихме нашия анализ върху тези изследвания, измерващи и двете. Само ефектът от етапа преди и след раждането върху дълголетието остава значителен (HPD: -1,069, -0,024). Пристрастието при публикуване е слабо или липсва.

4. Дискусия

Въздействието на храненето в ранна възраст наскоро излезе на преден план при опасенията относно здравословното стареене [23]. Теорията на житейската история дава обяснения защо ранното ограничаване на диетата трябва да повлияе на продължителността на живота [13,15]. Установяваме обаче, че експерименталните проучвания обикновено не успяват да демонстрират тези ефекти. Вероятно обяснение за липсата на цялостен ефект е, че положителните и отрицателните ефекти се отменят. Всъщност има еволюционни основания за очакване на противоположни модели в рамките на проучванията. Открихме обаче малко доказателства, че тези фактори обясняват цялостната липса на ефект от ранната диета върху риска от смъртност и дълголетието. Общото заключение на повествователните рецензии, че ранното хранене влияе върху смъртността в по-късна възраст [6], изглежда изглежда обусловено от малък брой ключови проучвания (напр. [8,9]; електронен допълнителен материал, фигура S2).

Въпреки че е изкушаващо да се направят заключения относно еволюционната основа за ранните ефекти върху диетата върху продължителността на живота, проучванията за тестване на тези ефекти почти винаги се провеждат в лабораторни условия. В лабораторията липсват причини за смъртност, характерни за природните условия, и индивидите изпитват предсказуема храна, никакво хищничество и различен репродуктивен режим от този в дивата природа. По този начин доказателствата за слаби или липсващи ефекти при лабораторни проучвания може просто да се дължат на факта, че присъщите увреждания може да не са достатъчно силни, за да причинят повишен риск от смъртност [24].

Независимо от това, нашият анализ идентифицира предиктори за ефекта от ранната диета върху средното дълголетие. Открихме, че манипулациите с диета преди раждането имат по-силни отрицателни ефекти в сравнение с манипулациите след раждането. По този начин, поне при живородните видове, майките не буферират напълно своите потомци от хранителен стрес. Това също е в съответствие с наблюденията, че вариациите в биомаркерите на стареенето, като дължина на теломерите, се натрупват предимно в началото на живота [4]. Ранната диета удължава продължителността на живота на гръбначните, но не и на безгръбначните животни, вероятно поради това, че функциите на младежите и възрастните са разделени чрез метаморфоза. По този начин нашите резултати могат да бъдат интерпретирани по-лесно в светлината на механистичната теория относно връзката между диетата, намаляването на щетите и продължителността на живота [25], отколкото по-широки обяснения за историята на живота.

Нашите анализи показват слаби общи доказателства, че намаляването на хранителните вещества в началото на живота влияе върху продължителността на живота. Каквито и ефекти да съществуват и ние имаме теоретични основания да вярваме, че те трябва, може да са специфични за системата за обучение. Това заключение е подобно на неотдавнашен обширен метаанализ на ефектите от ограничаването на диетата, повишаващи продължителността на живота [26]. Това проучване установи, че ограничаването на протеините има по-силни ефекти за удължаване на живота от ограничаването на калориите, но репликацията в нашето проучване не е достатъчна, за да направи това сравнение. Всъщност животните показват пластичност в растежа и развитието през целия си живот, така че единичните ефекти от ограничаването на диетата могат да бъдат слаби и зависими от контекста. Доколкото лабораторните условия са информативни, цялостните доказателства, каквито са, не осигуряват силна подкрепа, че ограничаването на храната по време на развитието причинява големи ефекти върху присъщата смъртност или продължителност на живота на възрастните.

• Храната и множествената склероза повлиява ли вашата диета симптомите ви
• Влияе ли диетата на пола на бебето ми MadeForMums
• Влияе ли диетата на телесната миризма HowStuffWorks
• Влияе ли диетата на тена ви Ребека Луиз
• Диета и рак Влияе ли диетата на риска и възстановяването