Eksplorimi i rolit të BHB në shëndetin mendor: Modulimi epigjenetik si një trajtim i psikiatrisë metabolike
Koha e vlerësuar e leximit: 16 minuta
Pra, kur flasim për dietat ketogjene që prodhojnë ketone, dhe ato ketone janë trupa sinjalizues molekularë, kjo është ajo që dua të them. BHB është trupi keton më i studiuar mirë në literaturë në këtë kohë. Kjo nuk do të thotë që trupat e tjerë ketonikë nuk kanë efekte ose ndikime sinjalizuese molekulare. Thjesht do të thotë që kërkimi, në kohën e këtij artikulli, është i fokusuar në këto efekte që shihen në BHB.
BHB dikur shihej vetëm si një nënprodukt metabolik, por ka marrë vrull prej disa vitesh në njohjen e rolit të tij në procesin kompleks të modulimit epigjenetik, një rol që ka implikime të thella për çrregullimet neuropsikiatrike.
Epigjenetika: Arkitekti delikat i shprehjes së gjeneve
Para se të hyj në disa specifika të BHB, mendoj se është vërtet e dobishme të kuptojmë konceptin e epigjenetikës. Për ta shpjeguar këtë, do të doja të përdorja analogjinë e përbashkët të bibliotekës dhe bibliotekarit. Imagjinoni ADN-në tuaj si një bibliotekë të madhe me një koleksion të madh librash plot me informacionin tuaj gjenetik. Epigjenetika është e ngjashme me një bibliotekar që vendos se cilët libra hiqen nga raftet për t'u lexuar dhe cilët mbeten të fshehur. Bibliotekari është super i fuqishëm në këtë skenar, nuk do të jeni dakord? Bibliotekari nuk i ndryshon vetë librat – sekuenca e ADN-së mbetet e pandryshuar – por bibliotekari ndikon se cilat pjesë të kodit gjenetik shprehen ose “lexohen” dhe cilat jo. Në këtë bibliotekë, librat (ADN) janë aq të çmuar sa nuk mund të hiqen. Megjithatë, kur një libër zgjidhet për t'u lexuar, një proces i veçantë (transkriptim) krijon fotokopje (ARN lajmëtare; mRNA) të faqeve të nevojshme. Këto fotokopje janë ato që largohen nga biblioteka, duke mbajtur informacionin e nevojshëm që qeliza të prodhojë proteina.
Sekuenca e ADN-së në gjene mbetet e njëjtë pavarësisht nga ndikimet epigjenetike. Unë mendoj se konceptet e gjenetikës dhe epigjenetikës mund të jenë konfuze për njerëzit që nuk janë të njohur me këto koncepte. Nëse ju ngatërroheni nga këto, nuk jeni vetëm. Le të shohim disa shembuj që na ndihmojnë të kuptojmë.
Konsumimi i ushqimeve të pasura me vitaminë B12, si mishi, bulmeti dhe vezët, mund të ndikojnë në shënuesit epigjenetikë. Ndërsa vitamina B12 nuk ndryshon sekuencën e ADN-së të gjeneve që lidhen me shëndetin e qelizave nervore dhe të gjakut, ajo luan një rol kyç në ruajtjen e modeleve të shëndetshme të ADN-së, të cilat janë thelbësore për shprehjen e duhur të këtyre gjeneve.
Ekspozimi ndaj ndotësve dhe kimikateve, të tilla si metalet e rënda, mund të rezultojë në ndryshime epigjenetike. Këto toksina nuk ndryshojnë sekuencën aktuale të gjeneve të ADN-së, por ato mund të modifikojnë shprehjen e modelit të ADN-së. Kjo ndikon në mënyrën se si shprehen disa gjene, duke ndikuar potencialisht në shëndet pa ndryshuar vetë kodin gjenetik.
Stresi psikologjik dhe përvojat traumatike mund të çojnë në modifikime epigjenetike. Këto përvoja nuk e ndryshojnë sekuencën e ADN-së brenda gjeneve që lidhen me përgjigjen ndaj stresit dhe shëndetin mendor. Megjithatë, ato mund të ndryshojnë mënyrën se si këto gjene shprehen përmes mekanizmave të ndryshëm. Kjo shprehje e ndryshuar e gjenit mund të ndikojë në përgjigjen ndaj stresit të trupit dhe madje të ndikojë në metabolizmin qelizor dhe funksionin mitokondrial pasi përgjigjet e stresit janë të lidhura ngushtë me përdorimin e energjisë dhe shëndetin qelizor. Kështu, ndërsa kodi gjenetik mbetet i pandryshuar, mënyra se si trupi i përgjigjet stresit në nivel molekular mund të ndryshohet ndjeshëm.
Ushtrimi ndikon në shprehjen e gjenit PPARGC1A, i cili është i rëndësishëm për metabolizmin e energjisë. Ndërsa ushtrimi nuk e ndryshon ADN-në aktuale të gjenit PPARGC1A, ai rrit aktivitetin e tij. Kjo çon në një rritje të prodhimit mitokondrial në qelizat e muskujve dhe efikasitet më të mirë të energjisë, të gjitha përmes modifikimeve epigjenetike pa ndryshuar sekuencën e ADN-së së gjenit.
Rregullimi i shprehjes së gjeneve (aka epigjenetika) arrihet përmes mekanizmave të ndryshëm. Në këtë artikull, ne do të mësojmë për modifikimet e histoneve, metilimet e ADN-së dhe mikroARN-të (miRNA), të njohura gjithashtu si ARN jo-koduese. Në fund, ju do të kuptoni pak më mirë se si efektet e BHB ndikojnë në këto procese thelbësore për shprehjen e gjeneve në një mënyrë që ndikon në shëndetin e trurit.
Kuptimi i β-hidroksibutiratit: Më shumë se vetëm një lëndë djegëse
Për ata që janë të rinj në blog dhe dietat ketogjenike, le t'ju bëjmë shpejt! β-hidroksibutirati është një trup keton i prodhuar kryesisht në mëlçi gjatë gjendjeve të marrjes së reduktuar të karbohidrateve, të tilla si agjërimi ose respektimi i një diete ketogjenike. Në këto gjendje, trupi kalon nga përdorimi i glukozës si burimi kryesor i karburantit në djegien e yndyrave, duke çuar në prodhimin e BHB dhe ketoneve të tjera. Ju mund të bëni BHB duke ndjekur një dietë ketogjenike, ose mund të merrni BHB si një shtesë ose një kombinim i të dyjave.
Por ju duhet të dini se roli i BHB shtrihet përtej të qenit një burim i thjeshtë energjie alternative. Ajo vepron si një molekulë sinjalizuese që ndikon në një sërë procesesh biologjike. Ndër rolet e tij më intriguese është aftësia e tij për të moduluar dhe ndikuar shprehjen e gjeneve përmes rrugëve të ndryshme epigjenetike që lidhen me gjendjen shpirtërore dhe funksionin kognitiv.
Roli i β-hidroksibutiratit (BHB) në shëndetin mendor: Ndikimi epigjenetik dhe ndërveprimi i GPCR
Pra, për të kuptuar rolin e shumëanshëm të β-Hydroxybutyrate (BHB) në shëndetin mendor, do të duhet të eksplorojmë ndikimin e tij epigjenetik, dhe veçanërisht ndërveprimin e tij me receptorët e lidhur me proteinën G (GPCRs). GPCR-të janë një familje e madhe e receptorëve të sipërfaqes qelizore që luajnë rol kyç në transmetimin e sinjaleve nga jashtë qelizës në brendësi. Ata lidhen me ligandë specifikë (si hormonet, NT dhe nënprodukte metabolike si BHB) dhe kjo aktivizon proteinat G.
Proteinat G, shkurtimisht për proteinat që lidhin nukleotidin e guaninës, janë një familje proteinash që veprojnë si ndërprerës molekularë brenda qelizave. Ato janë të vendosura në anën e brendshme të membranës qelizore dhe aktivizohen nga GPCR.
Pasi proteinat G aktivizohen brenda qelizës, ato krijojnë hapa të shumëfishtë të kaskadave sinjalizuese që përfshijnë molekula të rëndësishme ndërmjetëse si lajmëtarët sekondarë (p.sh. cAMP, jonet e kalciumit) dhe kinazat (enzimat që shtojnë grupe fosfate proteinave të tjera). Disa nga rrugët e sinjalizimit të inicuara nga GPCR në mënyrë indirekte ndërveprojnë me makinerinë epigjenetike të qelizës.
Për shembull, kaskada që ata fillojnë mund të çojë në aktivizimin e kinazave që fosforilojnë faktorët e transkriptimit ose proteinat e tjera të përfshira në rregullimin e gjeneve. Në terma më të thjeshtë, kur proteinat G aktivizohen, ato fillojnë një reaksion zinxhir, duke aktivizuar përfundimisht disa enzima (p.sh., kinazat). Këto kinaza më pas modifikojnë proteinat kryesore (si faktorët e transkriptimit) që kontrollojnë se cilat gjene janë aktive në qelizë. Kjo është se si një sinjal nga jashtë qelizës (si një hormon) mund të çojë në ndryshime në atë që qeliza po bën, duke përfshirë ndryshimet në të cilat gjenet janë aktive.
Pra, e gjithë kjo është shumë interesante, por çfarë dimë ne për rolin e BHB-së në ndërveprimin me GPCR-të? GPR109A dhe GPR41 janë lloje specifike të receptorëve të lidhur me proteinën G (GPCRs) në të cilët efektet specifike të BHB janë identifikuar në literaturën kërkimore.
BHB aktivizon GPR109A në adipocite, duke reduktuar lipolizën dhe gjithashtu në qelizat imune dhe endoteliale. Ky aktivizim mund të prodhojë efekte anti-inflamatore, duke reduktuar potencialisht rrezikun e aterosklerozës. Si mund të përkthehet kjo në efekte të drejtpërdrejta në shëndetin e trurit dhe, për rrjedhojë, të sigurojë efekte trajtimi për sëmundjet mendore dhe çrregullimet neurologjike? Epo, efektet anti-inflamatore, si ato të ofruara përmes ndërveprimit të aktivizimit të BHB dhe GPR109A në qelizat imune dhe endoteliale, janë vendimtare për trurin! Inflamacioni kronik është një faktor i njohur në çrregullime të ndryshme neurologjike, kështu që reduktimi i inflamacionit mund të mbrojë trurin nga neuroinflamacioni. Përmirësimi i funksionit endotelial rrit rrjedhjen e gjakut në tru dhe siguron shpërndarje më të mirë të oksigjenit dhe lëndëve ushqyese - mekanizma jetik për një tru funksional dhe, për rrjedhojë, stabilizimin e humorit dhe funksionit njohës.
Megjithatë, efektet e BHB janë frenuese ose "antagoniste" në shprehjen e GPR41. Si mund të jetë e dobishme që BHB të pengojë shprehjen? Kjo duket kundërintuitive, apo jo? Pra, le të fillojmë eksplorimin tonë për këtë në kontekstin e diabetit.
Në diabet, shprehja e papenguar e GPR41 shoqërohet me një ulje të sekretimit të insulinës. Kjo ulje mendohet se kontribuon në sfidën e qelizave beta të pankreasit për t'iu përgjigjur në mënyrë adekuate niveleve të ngritura të glukozës, një tipar kyç i diabetit të tipit 2. Aktivizimi i GPR41 në qelizat beta të pankreasit mund të luajë një rol në frenimin e sekretimit të duhur të insulinës të stimuluar nga glukoza në kushte diabetike.
Megjithatë, siç u tha tashmë, BHB është parë të antagonizon shprehjen e GPR41. Pse ka rëndësi kjo? Sepse antagonizimi (duke shkuar kundër ose ngadalësuar) i shprehjes së GPR41 mund të ketë efekte të dobishme metabolike.
Duke punuar kundër GPR41, BHB potencialisht rrit sekretimin e insulinës, duke përmirësuar kështu kontrollin e glukozës në gjak. Ky mekanizëm sugjeron një rol të vlefshëm për BHB në menaxhimin e diabetit, veçanërisht në rritjen e tolerancës ndaj glukozës dhe ndjeshmërisë ndaj insulinës. Por çfarë ndodh me sëmundjet mendore dhe çështjet neurologjike të shënuara nga mosfunksionimi metabolik në tru? Unë do të argumentoja se këto efekte janë të rëndësishme për shëndetin e trurit.
Glukoza e qëndrueshme në gjak është thelbësore për funksionin e trurit, dhe rregullimi i përmirësuar i glukozës mbështet shëndetin kognitiv, zvogëlon rrezikun e sëmundjeve neurodegjenerative, ndihmon në stabilizimin e humorit dhe ofron neuroproteksion të përgjithshëm. Është treguar se antagonizmi i GPR41 i BHB-së ndikon në konsumin e energjisë dhe aktivitetin nervor simpatik. Një ndërveprim që ndikon edhe në homeostazën e glukozës duke rregulluar sekretimin e insulinës.
Antagonizmi i GPR41 nga BHB gjithashtu ndikon në aktivitetin nervor simpatik. Rregullimi i aktivitetit nervor simpatik është i rëndësishëm sepse është pjesë e përgjigjes së trupit ndaj stresit. Duke modifikuar këtë përgjigje, BHB mund të ushtrojë ndikim në menaxhimin e efekteve të lidhura me stresin në tru, të cilat ne e dimë se mund të prishin metabolizmin e trurit. Roli i këtij ndërveprimi në homeostazën e glukozës dhe sekretimin e insulinës është vendimtar për shëndetin e trurit, dhe çekuilibrat mund të çojnë në probleme humori dhe njohëse dhe rritje të rrezikut të sëmundjeve neurodegjenerative.
BHB luan një rol të rëndësishëm në inflamatore, neurologjike dhe sëmundjet metabolike si një ligand endogjen GPCRs.
He, Y., Cheng, X., Zhou, T., Li, D., Peng, J., Xu, Y., & Huang, W. (2023). β-hidroksibutirati si një modifikues epigjenetik: Mekanizmat dhe implikimet themelore. Heliyon. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21098
Nuk është e vështirë të shihet se si efektet e BHB-ve në GPCR kanë implikime të rëndësishme për shëndetin metabolik dhe, për rrjedhojë, efekte të drejtpërdrejta në shëndetin e trurit.
Dhe këto janë vetëm efektet indirekte të BHB në shprehjen epigjenetike përmes GPCRs. Le t'ju bëjmë me shpejtësi me mekanizmat e drejtpërdrejtë të përfshirë, në mënyrë që të kuptoni më mirë pse kjo është një terapi kaq e fuqishme.
Metilimi 101: Vendosja e skenës për rolin e BHB në rregullimin e gjeneve
BHB ka efekte të fuqishme në metilim. Përpara se të flasim për to, duhet të kalojmë një moment duke folur për atë që është metilimi sepse është një proces biologjik themelor që luan një rol të rëndësishëm në rregullimin e gjeneve dhe epigjenetikën.
Mos e ndërlikoni shumë këtë fjalë. Duket frikësuese në fillim, por në thelb, metilimi është vetëm shtimi i grupeve të vogla kimike të quajtura grupe metil në pjesë të veçanta të ADN-së sonë ose në proteinat (histonet) rreth të cilave mbështillet ADN-ja. Ata veprojnë si 'etiketa' që mund të aktivizojnë ose të heshtin gjenet. Kur grupet metil shtohen në rajone të caktuara, ata mund të 'fikin' një gjen, duke e penguar atë të përdoret për të krijuar proteina. Kur këto grupe të vogla metil nuk janë të pranishëm, ata 'ndizin' një gjen duke e lejuar atë të transkriptohet në mënyrë aktive në proteina. Etiketat metil i çaktivizojnë gjenet dhe ato gjene nuk prodhojnë proteina. Gjenet që nuk kanë një etiketë metil aktivizohen dhe prodhojnë proteina.
Në analogjinë e bibliotekës dhe bibliotekës, metilimi i ADN-së mund të krahasohet me vendosjen e shënuesve ose etiketave specifike në libra të caktuar nga bibliotekari. Këta shënues nuk ndryshojnë përmbajtjen e librave (sekuencën e ADN-së), por tregojnë nëse një libër duhet të jetë lehtësisht i aksesueshëm apo jo. Në këtë analogji, kur një libër etiketohet nga bibliotekari (metilimi), është një sinjal se ky libër nuk duhet të hapet ose lexohet për momentin. Kjo është e ngjashme me mënyrën se si metilimi në ADN mund të shtypë shprehjen e gjeneve të caktuara. Është sikur bibliotekari të thotë: “Ky libër nuk është i nevojshëm tani; le ta mbajmë në raft dhe jashtë qarkullimit.” Në të kundërt, mungesa e një etikete të tillë do të thotë se libri është i disponueshëm për t'u lexuar, ngjashëm me mënyrën se si mungesa e metilimit mund të lejojë që një gjen të shprehet.
Nivelet e ngritura të β-hidroksibutiratit (BHB) mund të pengojnë aktivitetin e enzimave si metiltransferazat e ADN-së (DNMTs). DNMT-të janë përgjegjëse për shtimin e grupeve metil në ADN, një proces kyç në rregullimin e gjeneve i njohur si metilimi. Duke frenuar këto enzima, BHB mund të zvogëlojë metilimin e ADN-së, gjë që mund të çojë në ndryshime në shprehjen e gjeneve të caktuara.
Le të japim një shembull për të lehtësuar mësimin tuaj!
BHB pengon enzimat që nxisin metilimin. Ky frenim nga BHB lejon gjenin PGC-1a (koaktivizues PPARG 1a) të rregullohet lart. Kjo është me të vërtetë, shumë e mirë. PGC-1a është thelbësore për funksionin dhe biogjenezën mitokondriale. Rregullimi i lartë i këtij gjeni luan një rol jetik në ruajtjen e funksionit të frymëmarrjes mitokondriale dhe shkallës së oksidimit të acideve yndyrore.
Nëse doni të dini se cilat gjene ndikohen nga efektet e BHB-ve në metilim, atëherë me të vërtetë do ta shijoni këtë artikull që kam shkruar pikërisht për këtë!
Dihet gjerësisht se trupat e ketonit shërbejnë jo vetëm si lëndë djegëse ndihmëse që zëvendësojnë glukozën, por gjithashtu nxisin tipare antioksiduese, anti-inflamatore dhe kardioprotektive nëpërmjet lidhjes me disa proteina të synuara, duke përfshirë histone deacetilazën (HDAC), ose receptorët e lidhur me proteinën G. (GPCR)
He, Y., Cheng, X., Zhou, T., Li, D., Peng, J., Xu, Y., & Huang, W. (2023). β-hidroksibutirati si një modifikues epigjenetik: Mekanizmat dhe implikimet themelore. Heliyon. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21098
Ky bashkëpunim midis metilimit të ADN-së dhe ndryshimeve të histonit është çelësi në çaktivizimin e gjeneve të caktuara. Ndërveprime të tilla të orkestruara ilustron kompleksitetin e rregullimit epigjenetik, ku procese të shumta punojnë së bashku për të rregulluar hollësisht shprehjen e gjeneve, duke ndikuar përfundimisht në funksionin qelizor.
Eksplorimi i lidhjes midis frenimit BHB dhe HDAC
Më tej, ne do të flasim për diçka që quhet Histon Deacetilaza (HDACs). Familja HDAC përbëhet nga disa enzima, secila e caktuar nga një numër i ndryshëm, si HDAC1, HDAC2, HDAC3, e kështu me radhë, duke përfshirë HDAC5. Këto janë enzima që zakonisht heqin grupet acetil nga histonet, duke rezultuar në ADN të paketuar fort dhe aktivitet të reduktuar të gjeneve.
BHB është treguar se frenon HDAC5 dhe kjo është shoqëruar me rezultate neuroprotektive, pasi ndihmon në bllokimin e rrugëve që çojnë në vdekjen e qelizave. Kjo ka ngritur pyetje në lidhje me rolin e ketoneve, si BHB, në trajtimin e çrregullimeve që përfshijnë variacione gjenetike të HDAC5, siç është çrregullimi bipolar. A mund të jetë modulimi i HDAC5 nga ketonet një mekanizëm kyç përmes të cilit një dietë ketogjenike ushtron efektet e saj terapeutike në çrregullimin bipolar?
Le të kthehemi te biblioteka jonë dhe analogjia bibliotekare. Imagjinoni që bibliotekari (epigjenetika) po përdor HDAC (një enzimë) për të paketuar librat (gjenet) më fort në raftet (histone). Ky paketim i ngushtë në raftet e bën të vështirë nxjerrjen e librave individualë (të gjithë kemi pasur një raft librash si ky, apo jo?). Vështirësia e përjetuar në nxjerrjen e librit nga rafti zvogëlon gjasat që ai të lexohet (shprehja e gjeneve). Më pak HDAC do të thotë më shumë hapësirë në raftet e librave dhe rikthim më i lehtë i librave (gjeneve). E kuptova? Mirë! Le të vazhdojmë!
Dhe për ata që nuk kanë një sfond biologjik, mund të pyesni veten nëse metilimi lidhet disi me deacetilazat e histonit (HDACs). Ata nuk janë të. Ata janë mekanizma dukshëm të ndryshëm. Megjithatë, ato shpesh diskutohen së bashku në të njëjtat artikuj, sepse këta mekanizma kanë një natyrë bashkëpunuese. Zonat e ADN-së që i nënshtrohen metilimit të rëndë mund të tërheqin proteina që njohin këto rajone të metiluara. Këto proteina më pas mund të rekrutojnë HDAC në sit, të cilat do të mësoni se mund të kenë efekte të fuqishme.
Ndodh që BHB luan një rol të fuqishëm në modulimin e shprehjes së gjeneve duke frenuar Histone Deacetilazat (HDACs). Frenimi i HDAC nga BHB parandalon këtë deacetilim, duke çuar në një gjendje më të relaksuar të ADN-së.
E di që fjala "i qetësuar" është e çuditshme në këtë kontekst. Por nuk po e shpik. Termi "i relaksuar" në kontekstin e modifikimeve të ADN-së dhe histonit është i përshtatshëm dhe përdoret zakonisht në biologjinë molekulare. Kur ADN-ja është "e relaksuar", ajo i referohet një gjendjeje ku ADN-ja është më pak e mbështjellë rreth histoneve. Ky relaksim është thelbësor për shprehjen e gjeneve, pasi lejon që faktorët e transkriptimit dhe proteinat e tjera rregullatore të kenë akses më të lehtë në rajone specifike të ADN-së.
Ky relaksim lejon disa gjene, si FOXO3a, për shembull, të bëhen më aktive. FOXO3a është i përfshirë në procese të ndryshme qelizore, duke përfshirë përgjigjen ndaj stresit dhe apoptozën (vdekjen e programuar të qelizave). Frenimi i HDAC nga BHB mund të përmirësojë transkriptimin e FOXO3a, duke kontribuar në rezistencën e stresit qelizor dhe mekanizmat e mbijetesës. Ky efekt është veçanërisht i rëndësishëm në kontekstin e neuroproteksionit, i cili është një efekt trajtimi shumë i nevojshëm për ata që vuajnë nga sëmundje mendore.
Unë nuk dua që ju të mendoni se efektet e BHBs në HDAC janë të rëndësishme vetëm për një gjen. Një shembull tjetër i rëndësishëm dhe i rëndësishëm se si frenimi i HDAC-ve nga prania e BHB si një modifikim epigjenetik është i dukshëm kur shikojmë Faktorin Neurotrofik që rrjedh nga truri (BDNF)
Rezultatet tona treguan se trupi keton BHBA mund të nxiste shprehjen e BDNF në një përqendrim brenda një rajoni fiziologjik (0.02-2 mM) nën furnizim normal me energji.
Hu, E., Du, H., Zhu, X., Wang, L., Shang, S., Wu, X., … & Lu, X. (2018). Beta-hidroksibutirati nxit shprehjen e BDNF në neuronet hipokampale nën furnizim adekuat të glukozës. Neuroscience, 386, 315-325. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2018.06.036
Frenimi i HDAC nga BHB gjithashtu është parë të çojë në një rritje të shprehjes së BDNF. BDNF është një gjen kritik për rritjen e neuroneve, mbijetesën dhe plasticitetin sinaptik. Duke frenuar HDAC, BHB promovon një gjendje më të acetiluar të histoneve pranë gjenit BDNF, duke lehtësuar transkriptimin e tij. Ky rregullim i lartë i BDNF mund të ketë implikime të rëndësishme për neuroplasticitetin, funksionin kognitiv dhe potencialisht trajtimin e depresionit dhe çrregullimeve të tjera të humorit.
Kuptimi i ndikimit të BHB në rregullimin e mikroRNA
Një metodë tjetër e rregullimit epigjenetik është diçka e quajtur mikroARN (miRNA), të cilat janë molekula të vogla jo-koduese të ARN-së që rregullojnë shprehjen e gjeneve. Ato veprojnë si udhërrëfyes që mund të bashkohen me ARN-në e dërguar specifike (mRNA) në qelizë, dhe kur e bëjnë këtë, mikroARN-të (miRNAs) ose mund të ndalojnë ARN-në e dërguar (mRNA) të prodhojë proteina ose të ngadalësojnë prodhimin e proteinave. Si ta shpjegojmë rolin e mikroRNA në shprehjen epigjenetike duke përdorur analogjinë tonë të bibliotekës?
Në analogjinë tonë të bibliotekës gjenetike, ku gjenet janë libra dhe bibliotekari përfaqëson epigjenetikën, mikroARN-të (miRNA) janë si shënime të vogla që vijnë pasi bibliotekari ka zgjedhur tashmë të lexojë një libër (gjen) dhe janë bërë fotokopje (mRNA). Këto shënime ofrojnë udhëzime se sa shpesh bibliotekari (epigjenetika) duhet të vazhdojë të aksesojë disa libra (gjene) ose nëse aksesi duhet të kufizohet, duke siguruar kontroll më të mirë mbi shprehjen e gjeneve për të përmbushur nevojat e qelizës.
BHB e shtrin ndikimin e saj në mikroARN (miRNA). Si e bën këtë BHB? Ato funksionojnë duke u lidhur me molekulat specifike të ARN-së (mRNA), që zakonisht rezulton në shtypjen ose degradimin e atyre ARN-ve të dërguar. Siç përshkruhet në analogjinë tonë të bibliotekës, mikroARN-të (miRNAs) luajnë një rol në rregullimin pas transkriptimit duke rregulluar kryesisht shprehjen e gjeneve. Ato mund të synojnë ARN-të specifike të dërguara (mRNA) për degradim ose të pengojnë përkthimin e tyre për të rritur ose zvogëluar prodhimin e proteinave të caktuara në përgjigje të kërkesave të një qelize.
Procese të tilla janë komponentët kryesorë të rregullimit post-transkriptues që ndikojnë në një gamë të gjerë procesesh qelizore, të cilat përfshijnë metabolizmin.
Studimet e bëra në vullnetarë njerëzorë kanë treguar se profilet e shprehjes së mikroRNA u ndryshuan ndjeshëm pas një regjimi 6-javor të një diete ketogjenike (KD), duke treguar se ndryshimet metabolike të shkaktuara nga një KD, e cila përfshin nivele të larta të BHB, mund të çojnë në ndryshime në miRNA. shprehje.
Në përgjithësi, vullnetarët në një KD shfaqën rregullimin e miRNA-ve që synonin gjenet specifike të lidhura me metabolizmin e lëndëve ushqyese, si dhe rrugët e sinjalizimit të mTOR, PPAR, insulinës dhe citokinës
Nasser, S., Vialichka, V., Biesiekierska, M., Balcerczyk, A., & Pirola, L. (2020). Efektet e dietës ketogjenike dhe trupave ketonikë në sistemin kardiovaskular: Përqendrimi ka rëndësi. Revista Botërore e diabetit, 11 (12), 584-595. https://doi.org/10.4239/wjd.v11.i12.584
Por pjesa interesante ishte se miRNA-të e rregulluara nga Dieta Ketogjenike (KD) synonin gjenet specifike të lidhura me metabolizmin e lëndëve ushqyese, si dhe rrugë të rëndësishme sinjalizuese si mTOR (objektivi mekanik i rapamicinës), PPARs (receptorët e aktivizuar nga proliferatori i peroksizomit), insulina. sinjalizimi dhe rrugët e sinjalizimit të citokinës. Këto janë rrugë të rëndësishme për shëndetin e trurit duke modifikuar metabolizmin e energjisë dhe duke riparuar dhe reduktuar neuroinflamacionin.
Është vetëm një mënyrë tjetër që BHB mund të kontribuojë në akordimin e shprehjes së gjeneve, duke ndikuar në funksionin qelizor dhe duke ofruar efekte të mundshme të trajtimit në proceset e sëmundjes ose gjendjet metabolike.
Përfundim
Në këtë artikull, ju keni eksploruar disa mekanizma përmes të cilëve prania e BHB vepron si një modulator epigjenetik i shprehjes së gjeneve. Duke iu rikthyer analogjisë sonë të bibliotekës plot me libra (gjene) dhe bibliotekarit (epigjentikës), bëhet e qartë se BHB merr rolin e bibliotekarit në "bibliotekën" tonë gjenetike.
Ashtu si ndikimi i bibliotekarit mbi përmbajtjen e bibliotekës, BHB nuk e ndryshon vetë sekuencën themelore të ADN-së; e lë të pandryshuar sekuencën e ADN-së. Sidoqoftë, BHB luan një rol vendimtar në ndikimin e shenjave epigjenetike dhe proceseve molekulare që përcaktojnë shprehjen e gjeneve. Përmes ndikimit të tij në procese si modifikimi i histonit, metilimi i ADN-së dhe rregullimi i mikroARN-së, BHB shfaqet si një rregullator i fuqishëm në botën e ndërlikuar të epigjenetikës. Ai ndikon thellësisht në gjendjen tonë metabolike dhe mund të ndikojë në shprehjen e gjeneve, duke ndikuar në funksionimin e sistemeve të shumta përkatëse që ndikojnë në shëndetin e trurit. Dhe kështu pyes, pse nuk do të ofronte efekte trajtimi për sëmundjet mendore dhe çrregullimet neurologjike?
Unë sinqerisht shpresoj se ky artikull ka qenë i dobishëm në kuptimin tuaj të dietave ketogjenike. Ju keni të drejtën të dini të gjitha mënyrat se si mund të ndiheni më mirë, dhe me efektet e fuqishme të sinjalizimit molekular të ketoneve që identifikohen në literaturën kërkimore, ju mund të zbuloni se një dietë ketogjenike mund të jetë një prej tyre.
Referencat
Conway, C., Beckett, MC, & Dorman, CJ (2023). Paragjykimi OFF-to-ON i varur nga relaksimi i ADN-së i ndërruesit gjenetik fimbrial të tipit 1 kërkon proteinën e lidhur me nukleoidin Fis. Mikrobiologjia (Reading, Angli), 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 e trurit beta-hidroksibutirilimi çifton metabolizmin me shprehjen e gjeneve. Shkencat qelizore dhe molekulare të jetës, 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-hidroksibutirati Promovon shprehjen e BDNF në neuronet e hipokampalit nën furnizim adekuat me glukozë. 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). Metaboliti i trupit të ketonit β-hidroksibutirat indukton një degëzim të mikroglisë të lidhur me antidepresionin nëpërmjet aktivizimit të Akt-RhoGTPazës së vogël të nxitur nga frenimi i HDAC. 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-hidroksibutirati, një trup keton, redukton efektin citotoksik të cisplatinës nëpërmjet aktivizimit të HDAC5 në qelizat epiteliale kortikale të veshkave të njeriut. Shkencat e jetës, 222, 125-132. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2019.03.008
Murakami, M., & Tognini, P. (2022). Mekanizmat molekularë që qëndrojnë në themel të vetive bioaktive të një diete ketogjenike. Ushqyese, 14 (4), 782. https://doi.org/10.3390/nu14040782
Mukai, R., & Sadoshima, J. (2023). Trupat ketonikë ruajnë mitokondrinë përmes epigjenetikës. JACC: Bazë për Shkencën Përkthimore, 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). Efektet e dietës ketogjenike dhe trupave ketonikë në sistemin kardiovaskular: Përqendrimi ka rëndësi. World Journal of Diabetes, 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). Humbja e FFA2 dhe FFA3 rrit sekretimin e insulinës dhe përmirëson tolerancën e glukozës në diabetin e tipit 2. Natyra Mjekësia, 21(2), neni 2. https://doi.org/10.1038/nm.3779