В течение нескольких лет медицинские исследователи, врачи и диетологи знали, что низкоуглеводная диета и обилие жиров могут предотвратить ряд заболеваний, связанных с образом жизни и возрастом, и, таким образом, способствовать здоровому старению. Но исследователи со всего мира не смогли объяснить, почему это так. Они просто были достаточно уверены, что энергетический метаболизм и его химические промежуточные продукты (метаболиты) играют центральную роль.
Междисциплинарная группа исследователей из Орхусского университета теперь нашла больше, чем просто важный фрагмент головоломки – фрагмент, который предполагает, что головоломка, которой является наш метаболизм, выглядит несколько иначе, чем предполагала наука до сих пор. Это также причина, по которой статья исследовательской группы попала на первую обложку журнала Cell Chemical Biology.
В целом исследователи обнаружили, что метаболизм жиров в клетках происходит одновременно с детоксикацией вредных веществ из сахара в крови, что может предотвратить повреждение, которое, в свою очередь, может привести к возрастным заболеваниям, таким как диабет. , Болезнь Альцгеймера и рак. Это указывает на то, что у нас есть система детоксикации, о которой мы раньше не знали.
Неожиданная химия
Детоксикация происходит в результате неожиданного химического процесса – неожиданного, потому что он происходит без участия ферментов, на которых наука до сих пор сосредоточивалась для понимания метаболизма и разложения сахара.
Недавно открытый процесс включает в себя один тип метаболита, ацетоацетат кетона, который возникает в результате метаболизма жиров в организме, захватывая и подавляя другой тип метаболита, метилглиоксаля, который возникает в результате метаболизма сахара в организме.
Процесс важен, потому что метилглиоксаль является реактивным метаболитом, т.е.е. токсичен для клеток. Он играет важную роль в вышеупомянутых возрастных заболеваниях. Это означает, что у нелеченных диабетиков повышенная концентрация сахаров и метилглиоксаля в крови. Они также имеют повышенное количество кетоновых веществ (см. Вставку с фактами ниже).
С химической точки зрения, то, что происходит в процессе между двумя метаболитами, заключается в том, что появляется третий метаболит, 3-HHD, который не имеет вредных эффектов метилглиоксаля. Датская исследовательская группа первой обнаружила 3-HHD в крови людей, которым не хватало инсулина и / или которые голодали накануне вечером – состояние, которое, как известно, вызывает кетоз.
Чрезвычайно сложный
Как было сказано выше, исследование помогает раскрыть новые аспекты метаболического процесса в живых организмах.
"Предыдущие исследования, частично основанные на экспериментах на животных с использованием мышей и обезьян, показывают, что диета с меньшим содержанием сахара и большим количеством жиров защищает от таких заболеваний, как диабет, болезнь Альцгеймера и рак. В то же время известно, что метилглиоксаль вызывает возрастные заболевания. Мы обнаружили новый метаболит, который демонстрирует альтернативную химическую детоксикацию метилглиоксаля при сжигании жира. Это удивительное открытие, поскольку кетоны сами по себе могут привести к образованию вредного метаболита сахара метилглиоксаля. Объяснение может заключаться в тонком балансе между созиданием и детоксикацией. В любом случае это показывает, что биологические системы чрезвычайно сложны," сказал Могенс Йоханнсен, профессор химической биологии на факультете судебной медицины Орхусского университета и один из ведущих участников исследовательского партнерства.
Он подчеркивает, что исследование могло быть проведено только благодаря тесному сотрудничеству между отдельными исследовательскими группами на кафедре химии, кафедры клинической медицины и кафедры судебной медицины Орхусского университета.
"Это уникальная ситуация – взять реакцию из химической лаборатории и использовать ее, чтобы окончательно доказать, что она имеет место у живых людей и потенциально может играть роль в жизненно важных биологических процессах," добавил он.
От химической лаборатории до живых людей
Могенс Йоханссен не сомневается в ценности исследований роли кетонов и реактивных метаболитов в биологическом старении.
"Теперь у нас есть доказательства того, что кетоны могут минимизировать количество вредного метилглиоксаля в живых организмах, и это открытие, на которое обращают внимание, поскольку оно включает два наиболее обсуждаемых вещества в рамках биологического старения и поздних диабетических осложнений. Причем эти вещества реагируют друг с другом," сказал Могенс Йоханссен.
Исследование актуально для разработки методов лечения людей, страдающих осложнениями после диабета, в частности пациентов с поздними диабетическими осложнениями, такими как невропатия, которая может быть очень болезненной.
"Одна из перспектив может заключаться в соблюдении диеты с меньшим количеством углеводов и большим количеством жиров. Жир помогает инкапсулировать и разрушать сахара, вызывающие боль," сказал Могенс Йоханссен. Хотя он также подчеркнул, что необходимы клинические исследования, чтобы установить этот аспект, прежде чем он будет рекомендовать определенные диеты.