Метаболиты – ключ к пониманию механизмов здорового функционирования
Метаболические изменения гематологических показателей предоставляют ценную информацию о физиологических процессах, которые, как известно, во многом зависят от влияний генетических, эпигенетических факторов, а также особенностей образа жизни индивида. Метаболомика как раздел персонализированной медицины, сосредоточенный на идентификации и количественном определении уникальных биохимических маркеров тех или иных патологических состояний, является одной из быстро развивающихся областей естественных наук и представляет собой мощный инструмент поиска значимых диагностических биомаркеров. Уже в настоящее время достижения в данной сфере позволяют всесторонне оценить метаболические изменения, сопровождающие физиологические реакции и патологические состояния, а также биологическое воздействие фармакологических препаратов, питательных веществ и факторов окружающей среды.
Отдельными исследователями сообщалось о разработке количественных методов анализа метаболитов цельной крови, плазмы крови и эритроцитов методом жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией. В частности, сравнивая метаболические профили добровольцев в разных возрастных группах, исследователи описали биомаркеры, определяемые как в плазме крови, так и в эритроцитах, и отражающие специфику возрастных изменений. Ранее было известно, что лечебное голодание является одним из наиболее значимых физиологических стимулов для организма человека, поскольку ограничение в поступлении нутриентов оказывает существенное влияние на процессы энергообеспечения, активируя широкий спектр катаболических реакций. В результате ограниченности и быстрой истощаемости запасов гликогена в организме такие нутриенты, как липиды, становятся основным источником энергии. Радиоизотопными исследованиями показано, что конститутивно активированный глюконеогенез обеспечивает основную часть синтеза глюкозы в организме человека после продолжительного голодания.
Физиология режима ограниченного поступления нутриентов в организм
В недавнем исследовании, представленном учеными Высшей медицинской школы Киотского университета (Graduate School of Medicine, Kyoto University), Япония, проведен анализ спектра метаболических процессов в период лечебного голодания, позволяющий оценить изменения биологических параметров. Статья по материалам исследования опубликована в издании «Scientific Reports» 29 января 2019 г.
Поскольку ранее большинством исследований, сосредоточенных на изучении изменений метаболизма в условиях лечебного голодания, был описан ряд специфических метаболитов плазмы или сыворотки крови, включая бутираты, ацилкарнитины и аминокислоты с разветвленной цепью, в новой работе ученые сфокусировали внимание на идентификации ранее неизвестных биомаркеров. В ходе исследования проведен анализ гематологических параметров 4 добровольцев методом жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией после 58 ч лечебного голодания. По результатам исследования удалось описать 44 метаболита, в том числе 30 ранее неизвестных, концентрация которых значимым образом изменялась в условиях ограниченного поступления питательных веществ.
В предыдущих исследованиях авторами описаны различные биохимические маркеры, уровни которых снижаются с возрастом, включая лейцин и изолейцин. Однако установлено, что в условиях лечебного голодания уровень этих метаболитов возрастает, что предположительно могло бы указывать на механизм, посредством которого режим ограниченного поступления нутриентов может служить одним из факторов антиэйдж-программ в организме человека. В новом исследовании установлено значимое возрастание концентрации метаболитов цикла лимонной кислоты. Кроме того, голодание, по-видимому, активировало метаболизм пурина и пиримидина — соединений, играющих ключевую роль в экспрессии генов и синтезе белка. В целом же, по мнению авторов, полученные данные свидетельствуют о том, что режим лечебного голодания может изменять биоритмику синтеза и функциональную активность ряда протеинов. В свою очередь, подобные изменения могут модулировать клеточный гомеостаз или служить условием для изменения генетической экспрессии в ответ на влияние факторов окружающей среды.
Оздоровительное влияние лечебного голодания
Резюмируя итоги исследования, авторы предположили, что наблюдаемая активация антиоксидантных явлений может выступать в качестве основного ответа организма на голодание, поскольку ограничение поступления питательных веществ выступает фактором, опосредующим развитие окислительных процессов. Таким образом, предварительные данные, полученные по результатам работы, предлагают первые описания антиоксидантных соединений в качестве биомаркеров метаболических изменений, наблюдаемых в условиях лечебного голодания. Кроме того, значимым выводом является тезис о том, что голодание может выступать важным условием активации синтеза ряда биохимических метаболитов, характерных для профиля обменных реакций у лиц более молодого возраста в отличие от пожилых людей.
>Наталья Савельева-Кулик
