Energijos šaltinio naudojimo epigenetinės išraiškos

Tai, koks energijos šaltinis yra naudojamas ląsteliniame lygyje taip pat grįžtamuoju būdu skatina vykti atitinkamus epigenetinius pokyčius, kurie adaptuoja ląstelės veiklą ir jų organelių struktūras. [22] Atliktas tyrimas, kur buvo stebima kokie pokyčiai vyksta mitochindrijų RNR (mRNR), po ilgalaikio angliavandenių ribojimo mityboje. Didžiausias pastebėtas epigenetinis pokytis buvo PiruvatDehidroKinazės 4 izoformos ekspresijos padidėjimas, kuri mažina PiruvatDehidroGenazės aktyvumą ramybės būsenoje ir to pasekoje mažina viso kūno angliavandenių naudojimą neturint fizinės veiklos. Šie grįžtamojo ryšio pokyčiai vyksta per ilgesnį laiką, anot autorių, per dienas ar savaites. Tačiau diskusijoje išlieka klausimas dėl tokios ląstelinio lygio adaptacijos ramybės būsenoje - ar tokius energijos panaudojimo pokyčius galima būtų išlaikyti ir esant didesniam fiziniam krūviui norint ilgiau išlaikyti aukštesnius pajėgumo kriterijus naudojantis ilgalaikiškesne energijos forma.

Vėliau buvo atliktas tęstinis tyrimas remiantis šiais epigenetiniais rezultatais [23] norint įsitikinti ar ši ląstelinė adaptacija išlieka po 4 h vidutinio krūvio tempo. Rezultatai buvo tokie, kad buvo stebėta greitesni organizmo atsistatymo kriterijai bei glikogeno tausojimo fenomenas - glikogeno naudojimas organizme buvo labai mažas lyginant su kontroline grupe. Tad ir raumenų atsitatymas po fizinės veiklso buvo greitesnis, kadangi didesnė naudojamos energijos dalis buvo iš r.r.

Populiacinių ligų patogenezės energijos apykaitos aspektai

Nors mūsų smegenys sudaro iki 2 % bendros kūno masės, tačiau jos yra itin energetiškai reiklios ir sunaudoja iki 20-30 % bendros dienos energijos apykaitos [24]. Dalis neurodegeneracinių ligų, kaip Alzheimerio liga (AL), nors ir turi paveldimumo faktorių, tačiau dalis jos patogenezės yra paaiškinama neefektyvia energijos apykaita. Vienas svarbus AL aspektas, tai kad pagrindiniai centrai, kurie yra pažeidžiami šios ligos eigoje yra prefrontalinė žievės dalis ir tiriant sergančiuosius ten matomi didžiausi pakitimai ir beta-amiloido sankaupos. Tačiau gliukozės apykaitos hipometabolizmas stebimas žymiai anksčiau nei pasireiškia pirmieji ligos simptomai [25]. Naujoji lydinti teorija yra, kad dėl esančių genetinių pakitimų tie lokalūs centrai turi predisponuotą Glut-1 receptorių pažeidimą, kuris neleidžia efektyviai atlikti defosforilinimo, taip skatinant aktyvesnį glikolizės procesą, kuris didina lokalų laisvųjų radikalų kiekį, to pasekoje pradeda kauptis beta-amiloidas ir jis toliau skatina pro-uždegiminius procesus, kurie didina AL ligos progresavimo greitį. Atliktoje [26] lyginamojoje studijoje su pelėmis, buvo stebimi kognityvinių funkcijų

skirtumai maitinant tyriamuosius subjektus skirtingais racionais - dominuojant mityboje angliavandenių šaltiniams ar riebalų šaltiniams. Grupė, kurios racione figūravo riebalų šaltiniai ir kraujyje buvo daugiau jų energijos derivatų - ketonų - buvo stebimas statistiškai patikimai geresni rezultatai kognityvinių funkcijų skalėse bei socialumo faktorių. Vėliau disekuojant ir vertinant smegenų mikroskopinius vaizdus, buvo rasti mažesni kiekiai beta-amiloido sankaupų lyginant su kontroline grupe.

Tad dominuojantis energijos tipas gali turėti didelę įtaką neurodegeneracinių ligų patogenezėje bei ilgalaikėm žmogaus kognityvinėm funkcijom.

Tačiau svarbu pastebėti, kad vertinant metabolinio tipo tyrimus, kuomet analizuojami energijos šaltinių derivatai, vien mitybinės intervencijos, nekontroliuojant kitų oraliai vartojamų faktorių gali turėti didelės įtakos rezultatams. Atliktame tyrime [27] buvo bandyta analizuoti vieną iš tokių faktorių - kofeino poveikį energijos substratams kraujyje. Dviem tiriamųjų asmenų grupėms po standartizuotų pusryčių kurie nesiskyrė buvo liepta suvartoti 2,5 mg/kg ir 5,0 mg/kg gryno kofeino ir ateinančių 4 h periode buvo monitoruojami jų kraujo plazmos betahidrooksibutirato (bHB) ir laisvų riebalų rūgščių kiekiai. Abiejose grupėse lyginant su kontrole buvo stebėtas ryškus padidėjimas tiek bHB, tiek laisvų riebalų rūgščių.

Grupėje kuri vartojo didesnį kiekį kofeino, šių derivatų kiekis piką pasiekė anksčiau, tačiau ir greičiau pradėjo mažėti.
Šios studijos rezultatai turėjo santykinai mažą imtį, tačiau statistinis patikimumas tarp grupių buvo stebėtas. Tyrimo rezultatai leidžia suprasti, kad vertinant metabolinio tipo studijas yra itin svarbu kontroliuoti visas oraliai vartojamas medžiagas , kadangi tai gali turėti didelės įtakos galutinių rezultatų interpretavimuose ir studijos, kurios nesiremia tokia praktika, rezultatai tampa mažiau patikimi.

Mitybos tendencijos turi didelę įtaką vyraujantiems energijos substratams organizme. Vartojant perteklinius kiekius angliavandenių ir taip nuolatos stimuliuojant insulino pikus taip pat galimai skatinami navikinių susirgimų patologiniai procesai. Aprašytas Warburg’o efektas [28] apibūdina navikinės ląstelės energijos apykaitos procesą, kuomet stimuliuojant Gliut-1 receptorių ir turint foninį padidėjusį insulino kiekį, ląstelėje spartėja anaerobinės glikolizės procesas, kurio pasekoje formuojasi didesnis kiekis laisvųjų radikalų ir taip skatinami prouždegiminiai procesai. Šie stimuliuoja mitochondrinės DNR pažaidas, kurios toliau laiptiniu principu slopina efektyvią mitochondrijos energijos apykaitą ir jos gebėjimą naudoti r.r kaip energijos vienetą ir taip skatina anaerobinės glikolizės procesus stengiantis patenkinti ląstelės energijos poreikius.

Analizuojant šį procesą buvo atlikta prospektyvinė studija [29], kurios metu 7 metus buvo stebėtos 512 moterų, kurioms diagnozuotos įvairių stadijų krūties vėžio formos. Per tyrimo laikotarpį buvo tiriami faktoriai, kurie turi didžiausią įtaką neigiamom navikinės ligos išeitims. Didžiausią koreliaciją su neigiamomis navikinės ligos išeitimis ir komplikacijomis buvo stebimos moterims, kurios turėjo aukščiausius nevalgymo metu fiksuotus gliukozės kiekius kraujyje. Šis rezultatas ir buvo aiškinamas, dėl nuolatinio padidėjusio gliukozės kiekio kraujyje yra stimuliuojami IGF-1 ir Gliut-1 receptoriai, kurie veikia pro-uždegimiškai ir skatina Warburg’o aprašytus ląstelinius procesus.

Šio tyrimo pasekoje Švedijoje buvo atlikta kita didesnės imties prospektyvinė studija - Vasterbotten intervencinė studija [30] (Västerbotten Intervention Project). Jos metu trisdešimties metų laikotarpyje buvo stebimi asmenys, kas dešimtmetį atvykstant į tyrimo laboratorijas atlikti gliukozės toleravimo mėginius ir pakartotinai buvo surenkama bendra sveikatos anamnezė, atliekami amžių atitinkami navikinių ligu žymenų tyrimai. Tyrimo rezultatai nurodė, kad ta tyriamųjų dalis, kuri turėjo didesnį nei 7,0 mmol/l ramybės gliukozės kiekį kraujyje rodiklį visose amžių grupėse turėjo statistiškai patikimai didesnę riziką susirgti kolorektaliniu vėžiu, šlapimo takų navikais, kasos bei odos navikinėms formomis. Nors tokius padidėjusius ramybės gliukozės kiekius turėjo dalis viršsvorio turinčių asmenų, tačiau žymiai didesnė grupė turėjusi padidėjusią kraujo glikemiją buvo asmenys, kuriu kūno masės indeksas (K.M.I.) neviršijo 25. Diskusijose į tai atkreiptas dėmesys, kad nors PSO statistiniais duomenimis vienas iš didesnių navikinių ligų susirgimo faktorių yra nutukimas, tačiau remiantis šios studijos rezultatais didesnis dėmesys vertinant rizikos laipsnius turėtu būti skirtas asmenų gliukozės tolerancijai ir ramybės glikemijos vertinimui.