Kuchunguza Jukumu la BHB katika Afya ya Akili: Urekebishaji wa Epigenetic kama Matibabu ya Kisaikolojia ya Kimetaboliki.
Wakati wa kusoma uliokadiriwa: 16 dakika
Kwa hivyo tunapozungumza juu ya lishe ya ketogenic kutengeneza ketoni, na ketoni hizo ni miili ya ishara ya Masi, hii ndio ninamaanisha. BHB ndio mwili wa ketone uliosomwa vizuri zaidi katika fasihi kwa wakati huu. Hiyo haimaanishi kuwa miili mingine ya ketone haina athari za kuashiria za Masi au mvuto. Inamaanisha tu kwamba utafiti, wakati wa kifungu hiki, unazingatia athari hizi zinazoonekana katika BHB.
BHB ilikuwa ikionekana kama bidhaa ya kimetaboliki tu lakini imekuwa ikishika kasi kwa miaka kadhaa kwa kutambua jukumu lake katika mchakato changamano wa urekebishaji epijenetiki, jukumu ambalo lina athari kubwa kwa matatizo ya neuropsychiatric.
Epigenetics: Mbunifu Mpole wa Usemi wa Jeni
Kabla sijaingia katika maelezo fulani ya BHB, nadhani inasaidia sana kuelewa dhana ya epigenetics. Ili kuelezea hili, ningependa kutumia mlinganisho wa kawaida wa maktaba na mtunza maktaba. Hebu wazia DNA yako kama maktaba kubwa yenye mkusanyiko mkubwa wa vitabu vilivyojaa taarifa zako za urithi. Epijenetiki ni sawa na msimamizi wa maktaba anayeamua ni vitabu vipi vinatolewa kwenye rafu ili kusomwa na ambavyo vinabaki kufungiwa. Msimamizi wa maktaba ana uwezo mkubwa sana katika hali hii, je, hukubaliani? Msimamizi wa maktaba habadilishi vitabu vyenyewe - mlolongo wa DNA unabaki bila kubadilika - lakini msimamizi wa maktaba huathiri ni sehemu gani za msimbo wa kijeni zinaonyeshwa au "kusomwa," na ambazo hazijaonyeshwa. Katika maktaba hii, vitabu (DNA) ni vya thamani sana hivi kwamba haviwezi kuondolewa. Hata hivyo, kitabu kinapochaguliwa kusomwa, mchakato tofauti (unukuzi) huunda nakala (messenger RNA; mRNA) za kurasa zinazohitajika. Nakala hizi za fotokopi ndizo hutoka kwenye maktaba, zikiwa zimebeba habari zinazohitajika kwa seli kutoa protini.
Mlolongo wa DNA katika jeni unabaki sawa bila kujali ushawishi wa epigenetic. Nadhani dhana za jeni na epijenetiki zinaweza kutatanisha kwa watu ambao hawajafahamu dhana hizi. Ukichanganyikiwa na haya, hauko peke yako. Hebu tuangalie mifano fulani inayotusaidia kuelewa.
Kula vyakula vyenye vitamini B12, kama vile nyama, maziwa na mayai kunaweza kuathiri alama za epigenetic. Ingawa Vitamini B12 haibadilishi mlolongo wa DNA wa jeni zinazohusiana na afya ya neva na seli za damu, ina jukumu muhimu katika kudumisha mifumo yenye afya ya DNA, ambayo ni muhimu kwa kujieleza vizuri kwa jeni hizi.
Mfiduo wa vichafuzi na kemikali, kama vile metali nzito, unaweza kusababisha mabadiliko ya epijenetiki. Sumu hizi hazibadilishi mfuatano halisi wa DNA wa jeni, lakini zinaweza kurekebisha usemi wa muundo wa DNA. Hii inathiri jinsi jeni fulani zinavyoonyeshwa, na hivyo kuathiri afya bila kubadilisha kanuni za kijeni zenyewe.
Mkazo wa kisaikolojia na uzoefu wa kiwewe unaweza kusababisha marekebisho ya epigenetic. Matukio haya hayabadilishi mfuatano wa DNA ndani ya jeni zinazohusiana na mwitikio wa dhiki na afya ya akili. Hata hivyo, wanaweza kubadilisha jinsi jeni hizi zinavyoonyeshwa kupitia taratibu mbalimbali. Usemi huu wa jeni uliobadilishwa unaweza kuathiri mwitikio wa mfadhaiko wa mwili na hata kuathiri kimetaboliki ya seli na utendakazi wa mitochondrial kwani majibu ya mfadhaiko yanahusishwa kwa karibu na matumizi ya nishati na afya ya seli. Kwa hivyo, wakati kanuni za urithi zinabakia bila kubadilika, njia ambayo mwili hujibu kwa mkazo katika kiwango cha molekuli inaweza kubadilishwa kwa kiasi kikubwa.
Mazoezi huathiri usemi wa jeni PPARGC1A, ambayo ni muhimu kwa kimetaboliki ya nishati. Ingawa zoezi hilo halibadilishi DNA halisi ya jeni la PPARGC1A, huongeza shughuli zake. Hii husababisha kuongezeka kwa uzalishaji wa mitochondria katika seli za misuli na ufanisi bora wa nishati, kupitia marekebisho ya epijenetiki bila kubadilisha mfuatano wa DNA ya jeni.
Udhibiti wa usemi wa jeni (aka epigenetics) hupatikana kupitia mifumo mbalimbali. Katika makala haya, tutajifunza kuhusu marekebisho ya histone, methylations ya DNA, na microRNAs (miRNAs), pia inajulikana kama RNA zisizo na coding. Kufikia mwisho, utaelewa vizuri zaidi jinsi athari za BHB huathiri michakato hii muhimu kwa usemi wa jeni kwa njia inayoathiri afya ya ubongo.
Kuelewa β-Hydroxybutyrate: Zaidi ya Mafuta Tu
Kwa wale wapya kwenye blogu na vyakula vya ketogenic, hebu tukuongeze haraka! β-Hydroxybutyrate ni mwili wa ketone ambao huzalishwa zaidi kwenye ini wakati wa hali ya kupungua kwa ulaji wa kabohaidreti, kama vile kufunga au kuzingatia chakula cha ketogenic. Katika majimbo haya, mwili huhama kutoka kwa kutumia glukosi kama chanzo chake cha msingi cha mafuta hadi kuchoma mafuta, na kusababisha utengenezaji wa BHB na ketoni zingine. Unaweza kutengeneza BHB kwa kufuata lishe ya ketogenic, au unaweza kula BHB kama nyongeza au mchanganyiko wa hizo mbili.
Lakini unahitaji kujua kwamba jukumu la BHB linaenea zaidi ya kuwa chanzo cha nishati mbadala. Inafanya kazi kama molekuli ya kuashiria inayoathiri anuwai ya michakato ya kibaolojia. Miongoni mwa majukumu yake ya kuvutia zaidi ni uwezo wake wa kurekebisha na kuathiri usemi wa jeni kupitia njia mbalimbali za epijenetiki zinazohusiana na hisia na utendakazi wa utambuzi.
Jukumu la β-Hydroxybutyrate (BHB) katika Afya ya Akili: Ushawishi wa Epigenetic na Mwingiliano wa GPCR
Kwa hivyo, ili kuelewa jukumu lenye pande nyingi la β-Hydroxybutyrate (BHB) katika afya ya akili itabidi tuchunguze athari zake za kiepijenetiki, na haswa mwingiliano wake na vipokezi vya G protini-coupled (GPCRs). GPCR ni familia kubwa ya vipokezi vya uso wa seli ambavyo vina jukumu muhimu katika kupeleka mawimbi kutoka nje ya seli hadi ndani. Hufunga kwa ligandi maalum (kama vile homoni, NTs, na bidhaa za kimetaboliki kama BHB) na hii huwasha protini za G.
Protini za G, kifupi cha protini zinazofunga nyukleotidi za guanini, ni familia ya protini zinazofanya kazi kama swichi za molekuli ndani ya seli. Ziko upande wa ndani wa membrane ya seli na zinawashwa na GPCRs.
Protini za G zinapoamilishwa ndani ya seli, huunda hatua nyingi za utiririshaji wa ishara zinazohusisha molekuli muhimu za kati kama vile wajumbe wa pili (km, cAMP, ioni za kalsiamu) na kinasi (vimeng'enya vinavyoongeza vikundi vya fosfeti kwa protini zingine). Baadhi ya njia za kuashiria zilizoanzishwa na GPCR zinaingiliana kwa njia isiyo ya moja kwa moja na mitambo ya epijenetiki ya seli.
Kwa mfano, mteremko wanaoanzisha unaweza kusababisha kuwezesha kinasi ambazo vipengele vya unukuzi vya fosforasi au protini nyingine zinazohusika katika udhibiti wa jeni. Kwa maneno rahisi, wakati protini za G zinapoamilishwa, huanza mmenyuko wa mnyororo, hatimaye kuamsha enzymes fulani (kwa mfano, kinases). Kisha kinasi hizi hurekebisha protini muhimu (kama vile vipengele vya unukuzi) vinavyodhibiti ni jeni zipi zinazofanya kazi kwenye seli. Hivi ndivyo ishara kutoka nje ya seli (kama homoni) inaweza kusababisha mabadiliko katika kile seli inafanya, ikiwa ni pamoja na mabadiliko ambayo jeni zinafanya kazi.
Kwa hivyo, haya yote yanavutia sana, lakini tunajua nini kuhusu jukumu la BHB katika kuingiliana na GPCRs? GPR109A na GPR41 ni aina mahususi za vipokezi vya G protini vilivyounganishwa (GPCRs) ambapo athari mahususi za BHB zimetambuliwa katika fasihi za utafiti.
BHB huwezesha GPR109A katika adipocytes, kupunguza lipolysis na pia katika seli za kinga na endothelial. Uanzishaji huu unaweza kutoa athari za kupinga uchochezi, na hivyo kupunguza hatari ya atherosclerosis. Je, hii inaweza kutafsiri vipi katika athari za moja kwa moja kwa afya ya ubongo na, kwa hivyo, kutoa athari za matibabu kwa ugonjwa wa akili na shida za neva? Kweli, athari za kuzuia uchochezi, kama zile zinazotolewa kupitia mwingiliano wa BHB na uanzishaji wa GPR109A katika seli za kinga na endothelial, ni muhimu kwa ubongo! Kuvimba kwa muda mrefu ni sababu inayojulikana katika matatizo mbalimbali ya neva, hivyo kupunguza uvimbe unaweza kulinda ubongo kutokana na neuroinflammation. Utendakazi ulioboreshwa wa endothelial huongeza mtiririko wa damu kwa ubongo na kuhakikisha utoaji bora wa oksijeni na virutubisho-utaratibu muhimu kwa ubongo unaofanya kazi na, kwa hiyo, utulivu wa hisia na utendakazi wa utambuzi.
Hata hivyo, madhara ya BHB ni ya kuzuia au "ya kupinga" katika usemi wa GPR41. BHB inawezaje kupata njia ya kujieleza kuwa ya manufaa? Hiyo inaonekana kupingana, sivyo? Kwa hivyo, wacha tuanze uchunguzi wetu wa hii katika muktadha wa ugonjwa wa sukari.
Katika ugonjwa wa kisukari, usemi usio na kipimo wa GPR41 unahusishwa na kupungua kwa usiri wa insulini. Upungufu huu unafikiriwa kuchangia changamoto ya seli za beta za kongosho katika kukabiliana ipasavyo na viwango vya juu vya glukosi, kipengele kikuu cha kisukari cha aina ya 2. Uwezeshaji wa GPR41 katika seli beta za kongosho unaweza kweli kuwa na jukumu la kuzuia utolewaji wa insulini uliochochewa na glukosi chini ya hali ya kisukari.
Walakini, kama ilivyosemwa tayari, BHB imeonekana kupinga usemi wa GPR41. Kwa nini hilo lina umuhimu? Kwa sababu kupinga (kwenda kinyume au kupunguza) usemi wa GPR41 unaweza kuwa na athari za kimetaboliki za manufaa.
Kwa kufanya kazi dhidi ya GPR41, BHB inaweza kuongeza utolewaji wa insulini, na hivyo kuboresha udhibiti wa sukari ya damu. Utaratibu huu unapendekeza jukumu muhimu kwa BHB katika kudhibiti ugonjwa wa kisukari, hasa katika kuimarisha uvumilivu wa glucose na unyeti wa insulini. Lakini vipi kuhusu ugonjwa wa akili na maswala ya mishipa ya fahamu yanayoangaziwa na kuharibika kwa kimetaboliki katika ubongo? Ningesema kwamba athari hizi ni muhimu kwa afya ya ubongo.
Glucose thabiti katika damu ni muhimu kwa utendaji kazi wa ubongo, na udhibiti ulioboreshwa wa glukosi husaidia afya ya utambuzi, hupunguza hatari ya magonjwa ya mfumo wa neva, husaidia kuleta utulivu wa hisia, na kutoa ulinzi wa neva kwa ujumla. Imeonyeshwa kuwa uadui wa BHB wa GPR41 huathiri matumizi ya nishati na shughuli za neva za huruma. Mwingiliano ambao pia huathiri homeostasis ya glukosi kwa kudhibiti usiri wa insulini.
Upinzani wa GPR41 na BHB pia huathiri shughuli za neva za huruma. Kudhibiti shughuli za neva za huruma ni muhimu kwa sababu ni sehemu ya mwitikio wa mwili kwa mafadhaiko. Kwa kurekebisha jibu hili, BHB inaweza kuwa na ushawishi katika kudhibiti athari zinazohusiana na mkazo kwenye ubongo, ambazo tunajua zinaweza kuvuruga kimetaboliki ya ubongo. Jukumu la mwingiliano huu katika homeostasis ya glukosi na utolewaji wa insulini ni muhimu kwa afya ya ubongo, na kukosekana kwa usawa kunaweza kusababisha hisia na masuala ya utambuzi na kuongezeka kwa hatari ya magonjwa ya neurodegenerative.
BHB ina jukumu kubwa katika uchochezi, neurologic, na magonjwa ya kimetaboliki kama ligand ya asili ya GPCRs.
Yeye, Y., Cheng, X., Zhou, T., Li, D., Peng, J., Xu, Y., & Huang, W. (2023). β-Hydroxybutyrate kama kirekebishaji epijenetiki: Mbinu na athari za kimsingi. Helioni. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21098
Si vigumu kuona jinsi madhara ya BHB kwa GPCR yana athari kubwa kwa afya ya kimetaboliki, na kwa hiyo madhara ya moja kwa moja kwa afya ya ubongo.
Na hizo ni athari zisizo za moja kwa moja za BHB kwenye usemi wa epigenetic kupitia GPCRs. Hebu tukuongeze kasi na mbinu za moja kwa moja zinazohusika ili uweze kuelewa vyema kwa nini hii ni tiba yenye nguvu.
Methylation 101: Kuweka Hatua ya Wajibu wa BHB katika Udhibiti wa Jeni
BHB ina athari kubwa kwenye methylation. Kabla ya kuzungumza juu yao, tunapaswa kutumia muda kuzungumza juu ya methylation ni nini kwa sababu ni mchakato wa kimsingi wa kibaolojia ambao una jukumu muhimu katika udhibiti wa jeni na epigenetics.
Usizidishe neno hili. Inaonekana kutisha mwanzoni, lakini kwa msingi wake, methylation ni nyongeza tu ya vikundi vidogo vya kemikali vinavyoitwa vikundi vya methyl kwa sehemu maalum za DNA yetu au kwa protini (histones) ambazo DNA imefungwa. Hufanya kama 'lebo' ambazo zinaweza kuwezesha au kunyamazisha jeni. Vikundi vya methyl vinapoongezwa kwa maeneo fulani, vinaweza 'kuzima' jeni, na kuizuia isitumike kuunda protini. Wakati vikundi hivi vidogo vya methyl havipo, 'huwasha' jeni kwa kuruhusu kunukuliwa kikamilifu katika protini. Lebo za Methyl huzima jeni, na jeni hizo hazitengenezi protini. Jeni ambazo hazina lebo ya methyl huwasha na kutengeneza protini.
Katika mlinganisho wa maktaba na maktaba, methylation ya DNA inaweza kulinganishwa na msimamizi wa maktaba kuweka alama au vitambulisho maalum kwenye vitabu fulani. Alama hizi hazibadilishi maudhui ya vitabu (mfuatano wa DNA) lakini zinaonyesha kama kitabu kinapaswa kupatikana kwa urahisi au la. Katika mlinganisho huu, kitabu kinapowekwa alama na msimamizi wa maktaba (methylation), ni ishara kwamba kitabu hiki hakipaswi kufunguliwa au kusomwa kwa sasa. Hii ni sawa na jinsi methylation katika DNA inaweza kukandamiza usemi wa jeni fulani. Ni kana kwamba mtunza maktaba anasema, “Kitabu hiki hakihitajiki kwa sasa; tuiweke kwenye rafu na isiweze kuzunguka.” Kinyume chake, kukosekana kwa lebo kama hiyo kunamaanisha kuwa kitabu kinapatikana ili kusomwa, sawa na jinsi ukosefu wa methylation unaweza kuruhusu jeni kuonyeshwa.
Viwango vya juu vya β-Hydroxybutyrate (BHB) vinaweza kuzuia shughuli za vimeng'enya kama vile DNA methyltransferases (DNMTs). DNMTs zina jukumu la kuongeza vikundi vya methyl kwenye DNA, mchakato muhimu katika udhibiti wa jeni unaojulikana kama methylation. Kwa kuzuia enzymes hizi, BHB inaweza kupunguza methylation ya DNA, ambayo inaweza kusababisha mabadiliko katika kujieleza kwa jeni fulani.
Hebu tutoe mfano ili kuwezesha kujifunza kwako!
BHB huzuia vimeng'enya vinavyokuza methylation. Kizuizi hiki cha BHB huruhusu jeni PGC-1a (PPARG coactivator 1a) kudhibiti. Hii ni kweli, nzuri sana. PGC-1a ni muhimu kwa kazi ya mitochondrial na biogenesis. Udhibiti wa jeni hili una jukumu muhimu katika kudumisha kazi ya kupumua ya mitochondrial na viwango vya oxidation ya asidi ya mafuta.
Ikiwa unataka kujua ni jeni gani zinazoathiriwa na athari za BHB kwenye methylation, basi utafurahiya nakala hii niliyoandika juu ya hilo tu!
Inajulikana sana kuwa miili ya ketone haitumii tu kama mafuta ya ziada badala ya glukosi bali pia huchochea vipengele vya kupambana na oksidi, kupambana na uchochezi na kinga ya moyo kupitia kuunganisha kwa protini kadhaa zinazolengwa, ikiwa ni pamoja na histone deasetylase (HDAC), au vipokezi vilivyounganishwa na protini ya G. (GPCRs)
Yeye, Y., Cheng, X., Zhou, T., Li, D., Peng, J., Xu, Y., & Huang, W. (2023). β-Hydroxybutyrate kama kirekebishaji epijenetiki: Mbinu na athari za kimsingi. Helioni. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21098
Ushirikiano huu kati ya methylation ya DNA na mabadiliko ya histone ni muhimu katika kuzima jeni fulani. Mwingiliano kama huo ulioratibiwa ni mfano wa utata wa udhibiti wa epijenetiki, ambapo michakato mingi hufanya kazi pamoja ili kurekebisha vyema usemi wa jeni, hatimaye kuathiri utendakazi wa seli.
Kuchunguza Kiungo Kati ya BHB na Uzuiaji wa HDAC
Ifuatayo, tutazungumza juu ya kitu kinachoitwa Histone Deacetylases (HDACs). Familia ya HDAC ina vimeng'enya kadhaa, kila moja ikiteuliwa na nambari tofauti, kama vile HDAC1, HDAC2, HDAC3, na kadhalika, ikijumuisha HDAC5. Hizi ni vimeng'enya ambavyo kwa kawaida huondoa vikundi vya asetili kutoka kwa histones, hivyo kusababisha DNA iliyojaa sana na kupunguza shughuli za jeni.
BHB imeonyeshwa kuzuia HDAC5, na hii imehusishwa na matokeo ya neuroprotective, kwani inasaidia katika kuzuia njia zinazoongoza kwenye kifo cha seli. Hii imezua maswali kuhusu jukumu la ketoni, kama BHB, katika kutibu matatizo yanayohusisha tofauti za kijeni za HDAC5, kama vile ugonjwa wa bipolar. Je, urekebishaji wa HDAC5 na ketoni unaweza kuwa utaratibu muhimu ambao mlo wa ketogenic hutoa athari zake za matibabu katika ugonjwa wa bipolar?
Hebu turudi kwenye maktaba yetu na mlinganisho wa wasimamizi wa maktaba. Fikiria msimamizi wa maktaba (epijenetiki) anatumia HDACs (kimeng'enya) kufunga vitabu (jeni) kwa nguvu zaidi kwenye rafu (histones). Ufungashaji huu wa kubana kwenye rafu hufanya iwe vigumu kutoa vitabu vya mtu binafsi (sote tumekuwa na rafu ya vitabu kama hii, sivyo?). Ugumu unaopatikana katika kupata kitabu kwenye rafu hupunguza uwezekano wa kusomwa (msemo wa jeni). HDAC chache humaanisha nafasi zaidi kwenye rafu za vitabu na urejeshaji rahisi wa vitabu (jeni). Nimeelewa? Nzuri! Tuendelee!
Na kwa wale wasio na usuli wa baiolojia, unaweza kujiuliza ikiwa methylation inahusiana kwa namna fulani na Histone Deacetylases (HDACs). Wao si. Ni mifumo tofauti kabisa. Hata hivyo, mara nyingi hujadiliwa pamoja katika makala sawa kwa sababu taratibu hizi zina asili ya ushirikiano. Maeneo ya DNA ambayo hupitia methylation nzito yanaweza kuvutia protini zinazotambua maeneo haya ya methylated. Protini hizi zinaweza kisha kuajiri HDAC kwenye tovuti, ambayo unakaribia kujifunza inaweza kuwa na athari kubwa.
Inatokea kwamba BHB ina jukumu kubwa katika urekebishaji wa usemi wa jeni kwa kuzuia Histone Deacetylases (HDACs). Uzuiaji wa BHB wa HDAC huzuia upunguzaji damu, na kusababisha hali tulivu zaidi ya DNA.
Ninajua neno "kupumzika" sio la kawaida katika muktadha huu. Lakini sifanyi hivyo. Neno "kupumzika" katika muktadha wa DNA na marekebisho ya histone linafaa na linatumiwa sana katika biolojia ya molekuli. Wakati DNA "imepumzika," inarejelea hali ambapo DNA haijasongwa sana karibu na histones. Kupumzika huku ni muhimu kwa usemi wa jeni, kwani huruhusu vipengele vya unukuzi na protini nyingine za udhibiti ufikiaji rahisi wa maeneo mahususi ya DNA.
Kupumzika huku huruhusu jeni fulani, kama vile FOXO3a, kwa mfano, kuwa hai zaidi. FOXO3a inahusika katika michakato mbalimbali ya seli, ikiwa ni pamoja na majibu ya dhiki na apoptosis (kifo cha seli kilichopangwa). Uzuiaji wa HDAC na BHB unaweza kuongeza unukuzi wa FOXO3a, na kuchangia upinzani wa mkazo wa seli na mifumo ya kuishi. Athari hii inafaa sana katika muktadha wa ulinzi wa neva, ambayo ni athari ya matibabu inayohitajika kwa wale wanaougua ugonjwa wa akili.
Sitaki ufikiri kwamba athari za BHB kwenye HDAC zinafaa tu kwa jeni moja. Mfano mwingine unaofaa na muhimu wa jinsi kuzuiwa kwa HDAC kwa kuwepo kwa BHB kama badiliko la epijenetiki inavyoonekana tunapoangalia Kipengele cha Neurotrophic Inayotokana na Ubongo (BDNF)
Matokeo yetu yalionyesha kuwa mwili wa ketone BHBA unaweza kukuza kujieleza kwa BDNF katika mkusanyiko ndani ya eneo la kisaikolojia (0.02-2 mM) chini ya usambazaji wa kawaida wa nishati.
Hu, E., Du, H., Zhu, X., Wang, L., Shang, S., Wu, X., … & Lu, X. (2018). Beta-hydroxybutyrate inakuza usemi wa BDNF katika niuroni za hippocampal chini ya ugavi wa kutosha wa glukosi. Neuroscience, 386, 315 325-. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2018.06.036
Uzuiaji wa BHB wa HDAC pia umeonekana kusababisha ongezeko la usemi wa BDNF. BDNF ni jeni muhimu kwa ukuaji wa nyuroni, kuendelea kuishi, na kinamu cha sinepsi. Kwa kuzuia HDAC, BHB inakuza hali ya asetili zaidi ya histones karibu na jeni la BDNF, kuwezesha unukuzi wake. Udhibiti huu wa BDNF unaweza kuwa na athari kubwa kwa neuroplasticity, utendakazi wa utambuzi, na uwezekano wa matibabu ya unyogovu na matatizo mengine ya hisia.
Kuelewa Ushawishi wa BHB kwenye Udhibiti wa MicroRNA
Njia nyingine ya udhibiti wa epijenetiki ni kitu kinachoitwa microRNAs (miRNAs), ambazo ni molekuli ndogo za RNA zisizo na misimbo ambazo hudhibiti usemi wa jeni. Hufanya kazi kama miongozo inayoweza kushikamana na mjumbe maalum wa RNA (mRNA) kwenye seli, na zinapofanya hivi, microRNAs (miRNAs) zinaweza kusimamisha RNA ya mjumbe (mRNA) kutengeneza protini au kupunguza kasi ya uzalishaji wa protini. Tunaelezeaje jukumu la microRNA kwenye usemi wa epigenetic kwa kutumia mlinganisho wa maktaba yetu?
Katika mlinganisho wa maktaba yetu ya kijeni, ambapo jeni ni vitabu, na mtunza maktaba anawakilisha epigenetics, microRNAs (miRNAs) ni kama noti ndogo zinazofika baada ya msimamizi wa maktaba kuwa tayari kuchagua kusoma kitabu (gene) na nakala (mRNA) zimetengenezwa. Madokezo haya yanatoa mwongozo kuhusu ni mara ngapi msimamizi wa maktaba (epijenetiki) anapaswa kuendelea kufikia vitabu fulani (jeni) au iwapo ufikiaji unapaswa kuzuiwa, kuhakikisha udhibiti bora wa usemi wa jeni ili kukidhi mahitaji ya seli.
BHB huongeza ushawishi wake kwa microRNAs (miRNAs). Je, BHB hufanyaje hili? Zinafanya kazi kwa kujifunga kwa molekuli maalum za RNA (mRNA), kwa kawaida kusababisha ukandamizaji au uharibifu wa RNA hizo za wajumbe. Kama ilivyofafanuliwa katika mlinganisho wa maktaba yetu, microRNAs (miRNAs) hucheza jukumu katika udhibiti wa baada ya unukuu kwa kuweka muundo mzuri wa jeni. Wanaweza kulenga RNA za messenger (mRNAs) maalum kwa uharibifu au kuzuia tafsiri zao ili kuongeza au kupunguza uzalishaji wa protini fulani kulingana na mahitaji ya seli.
Michakato kama hii ni vipengele muhimu vya udhibiti wa baada ya unukuu ambavyo huathiri safu mbalimbali za michakato ya seli, ambayo hutokea kujumuisha kimetaboliki.
Uchunguzi uliofanywa kwa watu waliojitolea umeonyesha kuwa maelezo mafupi ya usemi wa microRNA yalibadilishwa kwa kiasi kikubwa baada ya regimen ya wiki 6 kwenye Diet ya Ketogenic (KD), ikionyesha kuwa mabadiliko ya kimetaboliki yanayotokana na KD, ambayo ni pamoja na viwango vya juu vya BHB, inaweza kusababisha mabadiliko katika miRNA. kujieleza.
Kwa ujumla, watu waliojitolea kwenye KD walionyesha udhibiti wa miRNA unaolenga jeni mahususi zinazohusishwa na kimetaboliki ya virutubisho pamoja na mTOR, PPARs, insulini, na njia za kuashiria saitokini.
Nasser, S., Vialichka, V., Biesiekierska, M., Balcerczyk, A., & Pirola, L. (2020). Madhara ya chakula cha ketogenic na miili ya ketone kwenye mfumo wa moyo na mishipa: Mambo ya kuzingatia. Jarida la Dunia la kisukari, 11 (12), 584-595. https://doi.org/10.4239/wjd.v11.i12.584
Lakini jambo la kufurahisha lilikuwa kwamba miRNA iliyodhibitiwa na Lishe ya Ketogenic (KD) ililenga jeni maalum zilizounganishwa na kimetaboliki ya virutubishi, na vile vile njia muhimu za kuashiria kama vile mTOR (lengo la kiufundi la rapamycin), PPARs (vipokezi vilivyoamilishwa na peroxisome proliferator), insulini. kuashiria, na njia za kuashiria cytokine. Hizi ni njia muhimu kwa afya ya ubongo kwa kurekebisha kimetaboliki ya nishati na kurekebisha na kupunguza uvimbe wa neva.
Ni njia nyingine tu ambayo BHB inaweza kuchangia katika urekebishaji mzuri wa usemi wa jeni, kuathiri utendakazi wa seli, na kutoa athari zinazowezekana za matibabu kwenye michakato ya ugonjwa au hali za kimetaboliki.
Hitimisho
Katika makala haya, umechunguza njia kadhaa ambazo uwepo wa BHB hufanya kazi kama moduli ya epijenetiki ya usemi wa jeni. Tukirudi kwenye mlinganisho wetu wa maktaba iliyojaa vitabu (jeni) na mtunza maktaba (epigentics), inakuwa dhahiri kwamba BHB inachukua jukumu la msimamizi wa maktaba katika “maktaba” yetu ya kijeni.
Kama vile ushawishi wa msimamizi wa maktaba juu ya yaliyomo kwenye maktaba, BHB haibadilishi mfuatano wa kimsingi wa DNA yenyewe; inaacha mlolongo wa DNA bila kubadilika. Walakini, BHB ina jukumu muhimu katika kushawishi alama za epijenetiki na michakato ya Masi ambayo huamua usemi wa jeni. Kupitia athari zake kwa michakato kama urekebishaji wa histone, methylation ya DNA, na udhibiti wa microRNA, BHB inaibuka kama kidhibiti chenye nguvu katika ulimwengu mgumu wa epigenetics. Inaathiri sana hali yetu ya kimetaboliki na inaweza kuathiri usemi wa jeni, kuathiri utendakazi wa mifumo mingi muhimu inayoathiri afya ya ubongo. Na kwa hivyo ninauliza, kwa nini isingetoa athari za matibabu kwa ugonjwa wa akili na shida ya neva?
Natumaini kwa dhati kwamba makala hii imekuwa na manufaa katika ufahamu wako wa vyakula vya ketogenic. Una haki ya kujua njia zote unazoweza kujisikia vizuri zaidi, na kwa madhara yenye nguvu ya molekuli ya ketoni yanatambuliwa katika maandiko ya utafiti, unaweza kuwa unagundua kwamba chakula cha ketogenic kinaweza kuwa mojawapo yao.
Marejeo
Conway, C., Beckett, MC, & Dorman, CJ (2023). Upendeleo unaotegemea kupumzika kwa DNA OFF-to-ON wa swichi ya aina ya 1 ya kijeni ya fimbrial inahitaji protini inayohusishwa na Fis nucleoid. Microbiology (Kusoma, Uingereza), 169(1), 001283. https://doi.org/10.1099/mic.0.001283
Cornuti, S., Chen, S., Lupori, L., Finamore, F., Carli, F., Samad, M., Fenizia, S., Caldarelli, M., Damiani, F., Raimondi, F., Mazziotti, R., Magnan, C., Rocchiccioli, S., Gastaldelli, A., Baldi, P., & Tognini, P. (2023). Histone ya ubongo beta-hydroxybutyrylation huchanganya kimetaboliki na usemi wa jeni. Sayansi ya Maisha ya Seli na Masi, 80(1), 28. https://doi.org/10.1007/s00018-022-04673-9
Hu, E., Du, H., Zhu, X., Wang, L., Shang, S., Wu, X., Lu, H., & Lu, X. (2018). Beta-hydroxybutyrate Hukuza Usemi wa BDNF katika Neuroni za Hippocampal chini ya Ugavi wa Glukosi wa Kutosha. Neuroscience, 386, 315-325. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2018.06.036
Huang, C., Wang, P., Xu, X., Zhang, Y., Gong, Y., Hu, W., Gao, M., Wu, Y., Ling, Y., Zhao, X., Qin, Y., Yang, R., & Zhang, W. (2018). Kimetaboliki ya mwili wa ketone β-hydroxybutyrate huleta upanuzi unaohusishwa na unyogovu wa microglia kupitia kuwezesha HDACs kuzuia-kuchochea Akt-small RhoGTPase. Glia, 66(2), 256-278. https://doi.org/10.1002/glia.23241
Mikami, D., Kobayashi, M., Uwada, J., Yazawa, T., Kamiyama, K., Nishimori, K., … & Iwano, M. (2019). β-Hydroxybutyrate, mwili wa ketone, hupunguza athari ya cytotoxic ya cisplatin kupitia kuwezesha HDAC5 katika seli za epithelial za gamba la figo. Sayansi ya maisha, 222, 125-132. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2019.03.008
Murakami, M., & Tognini, P. (2022). Mifumo ya molekuli ya msingi ya mali ya bioactive ya chakula cha ketogenic. Virutubisho, 14(4), 782. https://doi.org/10.3390/nu14040782
Mukai, R., & Sadoshima, J. (2023). Miili ya Ketone Huhifadhi Mitochondria Kupitia Epigenetics. JACC: Msingi kwa Sayansi ya Utafsiri, 8(9), 1138-1140. https://doi.org/10.1016/j.jacbts.2023.05.013
Nasser, S., Vialichka, V., Biesiekierska, M., Balcerczyk, A., & Pirola, L. (2020). Madhara ya chakula cha ketogenic na miili ya ketone kwenye mfumo wa moyo na mishipa: Mambo ya kuzingatia. Jarida la Dunia la Kisukari, 11(12), 584-595. https://doi.org/10.4239/wjd.v11.i12.584
Tang, C., Ahmed, K., Gille, A., Lu, S., Gröne, H.-J., Tunaru, S., & Offermanns, S. (2015). Kupoteza FFA2 na FFA3 huongeza usiri wa insulini na kuboresha uvumilivu wa sukari katika aina ya 2 ya kisukari. Hali Dawa, 21(2), Kifungu cha 2. https://doi.org/10.1038/nm.3779