Po raz pierwszy naukowcy zbadali wczesny wpływ ograniczonego czasowo odżywiania się na codzienne okresowe wahania metabolitów i genów w mięśniach oraz metabolitów we krwi. Odkrycia naukowców z Uniwersytetu w Kopenhadze, Australijskiego Uniwersytetu Katolickiego i Instytutu Karolinska wykazały, że żywienie ograniczone czasowo nie wpływa na zegar rdzenia mięśnia i otwiera drzwi do dalszych badań nad tym, jak te obserwowane zmiany poprawiają zdrowie.
Jeśli chodzi o zdrowie metaboliczne, nie chodzi tylko o to, co jesz, ale kiedy to jesz. Badania wykazały, że jednym ze skutecznych sposobów na utratę wagi i walkę z otyłością jest zmniejszenie liczby godzin spożywanych w ciągu dnia. Wykazano, że karmienie w ograniczonym czasie – inaczej zwane przerywanym postem – poprawia zdrowie jeszcze przed rozpoczęciem odchudzania.
Biologiczne wyjaśnienie tego zjawiska pozostaje słabo poznane. Dlatego naukowcy z Uniwersytetu w Kopenhadze, Australijskiego Uniwersytetu Katolickiego i Instytutu Karolinska zbadali wczesne przystosowanie organizmu do żywienia ograniczonego czasowo. Ich badania zidentyfikowały szereg kluczowych zmian w aktywności genetycznej mięśni, a także zawartości tłuszczów i białek w mięśniach, co może wyjaśnić pozytywny wpływ żywienia ograniczonego czasowo.
Analiza głównych składników (PCA) próbek na podstawie genów mięśni szkieletowych (a), metabolitów mięśni szkieletowych (b) i metabolitów surowicy (c), z kolorem wskazującym czas pobierania próbek. Kółko oznacza karmienie rozszerzone (EXF), a trójkąt oznacza karmienie ograniczone czasowo (TRF). Grupowanie t-SNE okresowych transkryptów w mięśniu szkieletowym po EXF (d) i TRF (e). Okresowe metabolity w mięśniu szkieletowym po EXF (f) i TRF (g) oraz metabolity surowicy po EXF (h) i TRF (i). n = 11 uczestników. Źródło:Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research, Uniwersytet Kopenhaski
Nowe spostrzeżenia na temat krótkoterminowego żywienia ograniczonego czasowo
Badanie to po raz pierwszy naukowcy zbadali oscylacje metabolitów w mięśniach szkieletowych i krwi, a także ekspresję genów w mięśniach szkieletowych po karmieniu ograniczonym czasowo. Skupiając się na krótkoterminowych i wczesnych skutkach karmienia w ograniczonym czasie, celem było oddzielenie sygnałów rządzących zdrowiem od sygnałów związanych z utratą wagi.
„Zaobserwowaliśmy, że rytm genów zegara rdzenia mięśni szkieletowych pozostaje niezmieniony przez karmienie ograniczone czasowo, co sugeruje, że wszelkie różnice są bardziej napędzane przez dietę, a nie przez nieodłączne rytmy” – mówi postdoc Leonidas Lundell z Centrum Fundacji Novo Nordisk ds. Podstawowych Metabolizmów. Badania (CBMR) na Uniwersytecie w Kopenhadze.
„Widzimy również, że profil metabolitów mięśni szkieletowych zmienia się z opartego głównie na lipidach na oparty na aminokwasach, po karmieniu ograniczonym czasowo. Zbiega się to ze zmianami rytmiki transporterów aminokwasów, co wskazuje, że część profilu aminokwasów może być spowodowana wchłanianiem z krwi”.
Koleżanka naukowa Evelyn Parr z Mary MacKillop Institute for Health Research na Australijskim Uniwersytecie Katolickim dodaje:„Nasze badania są ważnym krokiem w kierunku zrozumienia, w jaki sposób ograniczone czasowo jedzenie może poprawić zdrowie metaboliczne, jednocześnie wypełniając lukę między modelami zwierzęcymi a badaniami interwencyjnymi na ludziach . Ważne było, aby uchwycić te wczesne reakcje metaboliczne przed oceną, jakie zmiany mogą wystąpić po dłuższym okresie po żywieniu ograniczonym czasowo”.
Zachowanie żywieniowe nie wpływa na zegar biologiczny
W badaniu 11 mężczyzn z nadwagą/otyłością przydzielono jeden z dwóch protokołów żywieniowych na okres pięciu dni, albo karmienie nieograniczone, albo karmienie ograniczone czasowo przez osiem godzin. Piątego dnia próbki pobierano co cztery godziny przez cały dzień. Po 10-dniowej przerwie powtórzyli eksperyment zgodnie z innym protokołem żywieniowym.
Po każdej interwencji zespół naukowców badał ekspresję genów w mięśniach, a także profil metabolitów – cząsteczek powstających w procesach metabolicznych – we krwi i mięśniach.
Odkryli, że żywienie w ograniczonym czasie zmieniało rytmiczne stężenie metabolitów we krwi i mięśniach. Karmienie w ograniczonym czasie wpłynęło również na rytmiczną ekspresję genów wyrażanych przez mięśnie, szczególnie tych odpowiedzialnych za transport aminokwasów, budulców białek.
Co ważne, badanie wykazało, że karmienie ograniczone czasowo nie zmieniło zegara rdzenia mięśnia – wbudowanego metronomu komórki, który reguluje jej dzienny cykl aktywności. Sugeruje to, że zmieniona rytmiczność ekspresji metabolitów i genów spowodowana karmieniem w ograniczonym czasie może być odpowiedzialna za pozytywny wpływ na zdrowie.
„Nasze odkrycia otwierają nowe możliwości dla naukowców, którzy są zainteresowani zrozumieniem związku przyczynowego między karmieniem w ograniczonym czasie a poprawą zdrowia metabolicznego. Te spostrzeżenia mogą pomóc w opracowaniu nowych terapii poprawiających jakość życia osób cierpiących na otyłość” – mówi profesor Juleen Zierath z Karolinska Institutet i CBMR na Uniwersytecie w Kopenhadze.
Odniesienie:„Karmienie w ograniczonym czasie zmienia rytmiczność metabolitów lipidów i aminokwasów bez zakłócania ekspresji genów zegara” autorstwa Leonidasa S. Lundella, Evelyn B. Parr, Brooke L. Devlin, Larsa R. Ingersleva, Ali Altıntaşa, Shogo Sato, Paolo Sassone- Corsi, Romain Barres, Juleen R. Zierath i John A. Hawley, 16 września 2020 r., Nature Communications .
DOI:10.1038/s41467-020-18412-w
