Как семидневное голодание влияет на протеом плазмы крови

Недостаток еды был обычным явлением на протяжении всей эволюции человека, и у нас развились механизмы адаптации к продолжительному отсутствию еды. В современном мире практикуется голодание для снижения веса, рационы, имитирующие голодание, например, кетогенная диета. При этом системная адаптация к голоду изучена недостаточно. Международная группа исследовала, как изменяются протеомы плазмы крови 12 здоровых людей (5 женщин и 7 мужчин) до, во время и после недельного голодания на воде.

Образцы крови брали натощак за два дня до голодания, через три дня после и каждый день воздержания от пищи. Уровни 2 923 белков измеряли на платформе Olink. Также определяли инсулин плазмы, липиды и глюкозу, ферменты печени и гормоны щитовидной железы, азот в моче.

Средняя потеря веса за счет уменьшения подкожного (но не висцерального) жира и мышечной массы составила 5,7 кг (±0,8 кг). Потеря мышечной массы была скомпенсирована в последующие три дня, потеря жировой массы (около 1,8 кг) сохранилась. Как и ожидалось, в течение первых двух-трех дней появились признаки переключения организма на запасной источник энергии — с глюкозы на жиры; концентрация глюкозы в крови падала, концентрация жирных кислот и 3-гидроксибутирата (компонента кетоновых тел) выросли.

Существенные изменения, заметные через три дня воздержания от пищи, были зарегистрированы для 1044 белков (примерно треть от всех изученных). Количество большинства из них падало, но некоторых — возрастало. Через три дня после голодания не вернулись к уровням до эксперимента 66 белков.

Снизился уровень лептина (гормона, уменьшающего чувства голода) и тиреотропина (подавление оси гипоталамус-гипофиз-щитовидная железа. Изменения количеств белков, отвечающих за реакции голода и сытости, таких как грелин и адипонектин, были небольшими. Голодание изменяло сигнальные пути инсулиноподобного фактора роста (IGF), передачи сигналов цитокинов, метаболизма липопротеинов и белков. Изменения затронули белки всех тканей и органов, но прежде всего — белки, специфические для печени, поджелудочной железы, жировой ткани и кишечника.

Повышение уровней ряда белков указывало на адаптации для передачи сигналов голода, снижения репродуктивной функции, снижения поглощения печенью холестерина, связанного с липопротеинами низкой плотности (ЛПНП)

Со второго дня уменьшалось количество белков, взаимодействующих с компонентами ЕСМ, ассоциированными с волокнами эластина в его составе и с клетками стенки сосудов. Возможно, адаптация к длительному голоданию включает деградацию ЕСМ, что до некоторой степени объясняет потерю мышечной массы. Примечательно, что белки ответа на стресс возвращались к исходному уровню уже на седьмой день, до начала приема пищи.

Авторы отмечают, что изменения протеомного профиля во время длительного голодания слабо коррелируют с изменениями уровня 3-гидроксибутирата. Это может означать, что длительное голодание оказывает принципиально иной эффект, нежели, например, интервальное голодание: изменения касаются не только потери веса.

Также авторов заинтересовал тенасцин-R, белок ЕСМ, специфичный для мозга, на который сильно повлияло голодание. Он необходим для стабилизации нейронов и синапсов и важен для синаптической пластичности. Диеты, повышающие уровень кетоновых тел в плазме, давно используются для лечения эпилепсии, особенно у детей, и до сих пор являются признанным методом терапии лекарственно-устойчивой эпилепсии. Возможно, метаболическое перепрограммирование нейронов, вызванное голоданием, влияет на рециркуляцию тенасцина-R и снижает его потери; можно предположить, что терапевтическим фактором является именно это, а не повышение уровня кетоновые тел в плазме.

Изменения количества белков, связанных с липидным обменом, таких как PCSK9, LPL и ANGPTL4, могут обеспечивать потерю веса за счет липидов.

Авторы перечисляют изменения, которые могут объяснить пользу длительного голодания при некоторых болезнях. Например, снижается уровень белка SWAP70, связанного с возникновением ревматоидного артрита; известно, что голодание облегчает боли при этом заболевании. Изменяются уровни восьми белков, ассоциированных с ишемической болезнью сердца, так, уменьшается количество белка HYOU1, который накапливается в эндоплазматическом ретикулуме при гипоксии, например, при снижении сердечного кровотока из-за атеросклеротических бляшек.

«Впервые мы можем увидеть, что происходит на молекулярном уровне в организме, когда мы голодаем. Голодание, если оно проводится безопасно, является эффективным средством снижения веса. Утверждается, что включающие голодание популярные диеты, например, интервальное голодание, приносят пользу для здоровья, помимо потери веса. Наши результаты доказывают пользу голодания для здоровья помимо потери веса, но она была заметна только через три дня полного ограничения калорий — позже, чем мы думали», — говорит один из руководителей работы Клаудия Лангенберг (Университет королевы Марии, Лондон, Берлинский институт здравоохранения Шарите).

Полученные данные могут помочь в разработке методов лечения пациентов, которым противопоказаны голодание и кетогенная диета, но потенциально полезны эффекты того или другого, отмечают авторы в заключение.

Кетогенная диета эффективна при поликистозе яичников