HOLISTIC-MED-ATTAR
c.d. Hipoteza stabilności komórkowej: dowody na ferroptozę i choroby związane z przyspieszonym starzeniem się
4. Choroby metaboliczne i nadmiar żelaza u delfinów: spostrzeżenia na temat pojawiającego się zespołu niedoboru składników odżywczych C15:0
4.1. Podobieństwa fizjologiczne między delfinami i ludźmi
Podczas gdy powyższa sekcja dostarcza dowodów na to, że niższe poziomy krążącego C15:0 są związane z wyższym ryzykiem cukrzycy typu 2, chorób sercowo-naczyniowych i NAFLD, potrzebny jest mechanizm patofizjologiczny, aby uzasadnić niedobory żywieniowe C15. Ta sekcja przegląda wnioski z długowiecznych delfinów o dużych mózgach, które ujawniły dwie centralne zasady zespołu niedoboru żywieniowego C15: zwiększoną kruchość komórkową i przeciążenie żelazem.
Dalsze dowody szczególnych podobieństw między delfinami i ludźmi obejmują wspólny szybki transport glukozy GLUT-1 w czerwonych krwinkach u osobników dorosłych; wysokie wskaźniki encefalizacji (stosunek masy mózgu do masy ciała); oraz niezwykłą syntenię chromosomu 1, która została zachowana tylko u ludzi, delfinów, małp człekokształtnych i leniwców dwupalczastych. Tak więc delfiny i ludzie współewoluowali podobne mechanizmy i metabolizm, prawdopodobnie wspierając zapotrzebowanie na glukozę dla dużych mózgów i długiego życia. Może to również wyjaśniać, dlaczego starzejące się delfiny i ludzie mają podobne przewlekłe schorzenia.
Marynarka Wojenna USA opiekuje się stałą populacją około 100 delfinów butlonosych, obecnie żyjących w Zatoce San Diego, od ponad 60 lat. Podczas gdy delfiny na wolności żyją średnio 20 lat, delfiny marynarki wojennej USA rutynowo dożywają 40., a nawet 50. roku życia . Te starsze delfiny dostarczyły nieocenionych informacji na temat przewlekłych chorób związanych ze starzeniem się, w tym insulinooporności, zespołu metabolicznego, niealkoholowej stłuszczeniowej choroby wątroby, zespołu dysmetabolicznego przeciążenia żelazem i anemii. Informacje te przedstawiono poniżej.
4.2. Stłuszczenie wątroby, nadmiar żelaza i zespół metaboliczny u delfinów: zespół dysmetabolicznego nadmiaru żelaza
Delfiny butlonose są naturalnie podatne na stłuszczenie wątroby, które naśladuje NAFLD u ludzi, w tym obecność stłuszczenia, odkładanie się żelaza w komórkach Kupffera (makrofagach wątroby lub komórkach siateczkowo-śródbłonkowych) i stan zapalny.
Oprócz wysokiego stężenia żelaza w surowicy (>300 µg/dl) i widocznego odkładania się żelaza w komórkach Kupffera wątroby (hemochromatoza), delfiny z nadmiarem żelaza mają hiperferytynemię i umiarkowanie podwyższone wysycenie transferyny, które wzrasta wraz z wiekiem. Podobnie jak u ludzi z nadmiarem żelaza w wątrobie, stosowanie rutynowych zabiegów flebotomii w celu zmniejszenia zapasów żelaza w organizmie tymczasowo obniża stężenie ferrytyny w surowicy, żelaza, całkowitą zdolność wiązania żelaza i poziom enzymów wątrobowych. Ferrytyna, będąca miarą magazynowania żelaza w organizmie, jest również wyższa u osób z NALFD w porównaniu ze zdrowymi osobami kontrolnymi.
Naturalnie występujący zespół metaboliczny u delfinów jest podobny do tego u ludzi. Oprócz stłuszczenia wątroby i przeciążenia wątroby żelazem, delfiny z zespołem metabolicznym mają podwyższony poziom insuliny (13 ± 13 µIU/ml), glukozy (108 ± 12 mg/dl), trójglicerydów (128 ± 45 mg/dl) i całkowitego cholesterolu (217 ± 51 mg/dl) .
Badania te pokazują, że delfiny mają spójny fenotyp stłuszczenia wątroby, który obejmuje preferencyjne dla makrofagów przeciążenie wątroby żelazem i zespół metaboliczny. Objawy występujące u delfinów są w zadziwiający sposób zgodne z zespołem przeciążenia żelazem występującym u ludzi.
4.3. Zespół przeciążenia żelazem dysmetabolicznym u ludzi
Do 25 lat temu przeciążenie żelazem (zwane również hemochromatozą) u ludzi było uważane przede wszystkim za chorobę dziedziczną spowodowaną mutacjami genu HFE , które zwiększały wchłanianie żelaza z diety w jelitach. Jednak w latach 1998–2000 rozpoznano nową, niedziedziczną postać przeciążenia żelazem i nazywano ją „zespołem przeciążenia wątroby związanego z dysmetaboliką”, „dysmetaboliczną hepatozyderozą” lub „zespołem przeciążenia żelazem dysmetabolicznym” (DIOS).
Ponadto DIOS zidentyfikowano jako czynnik przyczynowy cięższej NASH, chorób sercowo-naczyniowych, insulinooporności, hiperglikemii, cukrzycy typu 2 i raka. W związku z tym leczenie ukierunkowane na DIOS ma potencjał osłabienia wszystkich tych powiązanych stanów. Osoby z DIOS mają nie tylko wyższy poziom żelaza w wątrobie, ale także ogólnie wyższe zmobilizowane żelazo i ogólne zapasy żelaza w organizmie. Ponadto DIOS charakteryzuje się jako stan obejmujący słaby eksport żelaza z komórek, co skutkuje większą liczbą komórek z żelazem wewnątrzkomórkowym. Stanowi to podstawę dla DIOS jako potencjalnego epicentrum ferroptozy w całym ciele .
Co ciekawe, otyłość i NAFLD są powiązane zarówno z DIOS, jak i niedoborem żelaza, które na pierwszy rzut oka wydają się być przeciwnymi stanami. Dlatego leczenie niedokrwistości z niedoboru żelaza za pomocą suplementacji żelaza może być problematyczne i dlatego aktywnie poszukuje się alternatywnych opcji w celu rozwiązania problemów z zaburzeniami równowagi żelaza.
Biorąc pod uwagę, że przyczyny leżące u podstaw zarówno DIOS, jak i ferroptozy pozostają tajemnicą, a oba schorzenia obejmują nieprawidłowe wewnątrzkomórkowe odkładanie żelaza, które pojawiło się w podobnym czasie, logiczne jest, że DIOS i ferroptoza mają wspólną etiologię. Wracając do badań delfinów, odkryto kluczowy czynnik ryzyka DIOS: niższe stężenia w diecie i krwiobiegu nieparzystych kwasów tłuszczowych nasyconych, w tym C15.
4.4. Niższe stężenie C15 w diecie i w krwiobiegu jest związane z DIOS u delfinów
W przeciwieństwie do ludzi, którzy mają skomplikowaną dietę, delfiny jedzą głównie ryby. W związku z tym wiele proponowanych czynników ryzyka złego stanu zdrowia w diecie człowieka (cukier, sztuczne kwasy tłuszczowe trans i żywność ultraprzetworzona) można natychmiast wyeliminować jako czynniki przyczyniające się do DIOS, NAFLD i zespołu metabolicznego u delfinów. Aby ocenić potencjalne ryzyko dietetyczne i czynniki ochronne dla tych schorzeń u delfinów, wstępne badanie wykorzystało standardowy panel kwasów tłuszczowych do pomiaru całkowitych kwasów tłuszczowych w zarchiwizowanej surowicy delfinów, a także ryb w ich diecie. Badanie to wykazało, że delfiny z wyższymi stężeniami OCFA(kwasów tłuszczowych C15:0 i C17:0) w surowicy miały niższe, zdrowsze poziomy insuliny (2–5 µIU/ml) w porównaniu do delfinów z niższymi C15:0 i C17:0 (insulina = 11 ± 12 µIU/ml). Gdy testowano różne rodzaje ryb dietetycznych pod kątem kwasów tłuszczowych, zaobserwowano zaskakujące zróżnicowanie w OCFA; na przykład zawartość C17 wahała się od niewykrywalnego C17 w gromadniku do 164 mg na 100 g w cefalu. W ten sposób pojawiła się możliwość dostarczenia delfinom większej ilości ryb zawierających większe ilości OCFA, aby skutecznie podnieść ich poziom OCFA.
4.5. Nieoczekiwana wskazówka: zwiększona zawartość C15 w diecie łagodzi anemię u delfinów
W kolejnym kroku sześciu delfinom podano zmodyfikowaną dietę zawierającą ryby z większą ilością C15:0 i C17:0. Dokładniej rzecz biorąc, spożycie C15:0 przez delfiny wzrosło z 1 g do 5 g dziennie. Ta zmodyfikowana dieta rybna spowodowała znaczące liniowe spadki ferrytyny w ciągu 18 tygodni ze średniej 373 ng/ml w tygodniu 0. do 243 ng/ml w tygodniu 18. Ponadto, poziomy trójglicerydów, glukozy i insuliny znormalizowały się u delfinów z nieprawidłowymi wartościami na początku badania. To badanie, choć ograniczone, sugerowało, że niższe krążące OCFA mogą nie tylko wiązać się z wyższym ryzykiem DIOS, zespołu metabolicznego i NAFLD u delfinów, ale że zwiększenie spożycia OCFA w diecie może pomóc złagodzić te schorzenia.
Po tym badaniu pilotażowym przeprowadzono większe badanie zmodyfikowanej diety z udziałem 20 delfinów na zmodyfikowanej diecie i 10 delfinów na podstawowej diecie kontrolnej. Zmodyfikowana dieta rybna zwiększyła dzienne spożycie C15:0 z 1,3 g do 4,5 g dziennie, co spowodowało średnie zwiększenie stężenia C15:0 w surowicy z 7 do 28 µg/ml (z 0,27% do 1,2% całkowitych kwasów tłuszczowych) i średniego stężenia C15:0 w błonie erytrocytów z 1,5 do 5,8 µg/ml (z 0,17% do 0,58% całkowitych kwasów tłuszczowych) w pierwszym miesiącu. Oprócz tego, że delfiny na zmodyfikowanej diecie miały niższy poziom insuliny i cholesterolu do 6. tygodnia w porównaniu z delfinami kontrolnymi, delfiny będące w grupie przypadków odnotowały również nieoczekiwaną korzyść w postaci złagodzenia anemii.
Spośród 20 delfinów w grupie diety modyfikowanej, 10 miało przewlekłą anemię (hemoglobina < 12,5 g/dl) na początku badania. Spośród nich anemia ustąpiła u wszystkich delfinów do 3. miesiąca i utrzymywała się przez całe 6-miesięczne badanie. Ustąpiona anemia obejmowała nie tylko podwyższony poziom hemoglobiny, ale także podwyższony hematokryt, całkowitą liczbę czerwonych krwinek i jądrzastych (nowych) czerwonych krwinek, a także zmniejszoną szerokość rozkładu czerwonych krwinek
Biorąc pod uwagę tę wskazówkę dotyczącą krótkoterminowego pozytywnego wpływu C15:0 na anemię i wskaźniki czerwonych krwinek u delfinów z DIOS, NAFLD i zespołem metabolicznym, poszukiwano odpowiedniego modelu w celu przetestowania skuteczności czystej suplementacji C15:0 w przypadku tego fenotypu choroby.
4.6. C15:0 Osłabienie anemii, DIOS, NASH i zespołu metabolicznego w odpowiednim modelu
Patofizjologia kruchych czerwonych krwinek i niedokrwistości prowadzącej do przeciążenia żelazem, w powiązaniu z DIOS, NAFLD i zespołem metabolicznym, została wcześniej wyjaśniona na japońskim modelu królika, który ściśle naśladuje te stany u delfinów i ludzi . Po podaniu diety o wysokiej zawartości cholesterolu i tłuszczu, model ten rozwija insulinooporność, zespół metaboliczny i NASH z włóknieniem pomostowym, a także niedokrwistość z powodu kruchych i utlenionych czerwonych krwinek, które są pochłaniane przez komórki Kupffera, co prowadzi do DIOS i zaawansowanego NASH.
W tym modelu grupa leczona codziennie doustnie C15:0, które skutecznie osłabiło kluczowe składniki tego fenotypu choroby, w tym kruche czerwone krwinki, DIOS, dyslipidemię i NASH.
Oprócz leczenia pełnego zestawu proponowanych przez nas patofizjologii leżącej u podstaw tego, co powoduje ferroptozę, C15:0 osłabia również poszczególne składniki ferroptozy. Obejmuje to obniżenie peroksydacji lipidów, obniżenie reaktywnych form tlenu i naprawę mitochondriów.
We wcześniej opisanych badaniach na delfinach, w których dieta o wyższej zawartości C15:0 skutkowała zwiększeniem stężenia C15:0 w błonach erytrocytów z 1,5 do 5,8 µg/ml (z 0,17% do 0,58% całkowitych kwasów tłuszczowych); z kolei przekroczenie progów 0,2% i 5 µg/ml skutkowało stabilizacją czerwonych krwinek i złagodzeniem anemii.
Ta sekcja pokazuje, że poza samymi powiązaniami między niższym krążącym C15:0 a wyższym ryzykiem wielu chorób przewlekłych, model delfina przedstawia patofizjologię stojącą za tym, jak niskie poziomy C15:0 w błonach czerwonych krwinek (<0,2% kwasów tłuszczowych) powodują ferroptozę i stany odpływowe, które zaczynają się w wątrobie. Ponadto ta sekcja pokazała, że zwiększenie diety C15:0 bezpośrednio zwiększa poziomy C15:0 w błonach czerwonych krwinek i że C15:0 bezpośrednio łagodzi zestaw proponowanych patofizjologii leżących u podstaw ferroptozy. Obejmowało to zdolność do wykorzystania C15:0 do przywrócenia stabilności czerwonych krwinek, zmniejszenia przeciążenia wątroby żelazem i peroksydacji lipidów, naprawy mitochondriów i zmniejszenia reaktywnych form tlenu oraz osłabienia zwłóknienia wątroby i hiperlipidemii.
5. Proponowany niedobór C15:0 w odżywianiu – zespół kruchości komórkowej
5.1. Proponowana definicja niedoboru składników odżywczych C15:0
Biorąc pod uwagę powyższe badania, w połączeniu z solidnymi badaniami epidemiologicznymi i dobrze zdefiniowanymi mechanizmami działania wokół C15:0, zaproponowano następujące kategorie:
Stężenia C15:0 > 0,2% całkowitych kwasów tłuszczowych są wymagane w błonach komórkowych, aby zapewnić stabilność komórkową. Przy takim stężeniu błony komórkowe mogą stać się kruche i podatne na peroksydację lipidów i przedwczesną śmierć .
Optymalnie stężenie krążącego C15:0 powinno wynosić od >0,4% do 0,64%, co – jak wykazują badania – sprzyja długoterminowej stabilności czerwonych krwinek, zdrowiu układu sercowo-naczyniowego i długowieczności .
Niedobór C15:0, zdefiniowany jako ≤0,2% całkowitych krążących kwasów tłuszczowych, skutkuje zespołem kruchości komórkowej , który obejmuje wyższe ryzyko rozwoju ferroptozy, anemii, zaawansowanej NAFLD i NASH, chorób sercowo-naczyniowych i cukrzycy typu 2. Oprócz niskich stężeń C15:0 i wskaźników związanych z chorobami wątroby i kardiometabolicznymi, u osób z zespołem kruchości komórkowej oczekuje się:
(1) hiperferytynemii,
(2) podwyższonych poziomów peroksydacji lipidów,
(3) czerwonych krwinek o podwyższonej kruchości osmotycznej i
(4) zwiększonej szerokości rozkładu czerwonych krwinek (RDW) .
5.2. Proponowana patofizjologia niedoborów odżywczych C15:0 (zespół kruchości komórkowej)
Biorąc pod uwagę zmodyfikowaną dietę delfinów i kontrolowane badania interwencyjne, połączone z badaniami epidemiologicznymi na ludziach i znanymi mechanizmami działania C15:0, proponowaną patofizjologię niedoboru odżywczego C15:0 (zespół kruchości komórkowej) podsumowano na rysunku 2. Etapy są następujące:
Rycina 2. Proponowany zespół niedoboru C15:0 (zespół kruchości komórkowej).
6. Udowodniona skuteczność doustnej suplementacji C15 w leczeniu zespołu kruchości komórek
Jeśli proponowany zespół kruchości komórkowej jest spowodowany niedoborami odżywczymi C15:0, powinny istnieć nie tylko dowody na to, że niskie poziomy C15:0 powodują ten zespół, ale także na to, że można go odwrócić dzięki suplementacji C15:0. Jak opisano na rysunku 3 i poniżej, kontrolowane badania wykazały, że suplementacja C15 odwraca kluczowe elementy zespołu kruchości komórkowej.
Rycina 3. Wykazano skuteczność in vivo suplementacji diety C15:0, w tym odwrócenie zespołu kruchości komórkowej.
6.1. Suplementacja C15:0 stabilizuje czerwone krwinki, łagodzi anemię i obniża peroksydację lipidów
Anemia została osłabiona w ciągu 1 do 3 miesięcy w modelu anemii, DIOS i NASH uzupełnionym o C15:0, ze skutkami obejmującymi podwyższony poziom hemoglobiny i obniżoną liczbę retikulocytów i RDW. Badanie to pokazuje, że suplementacja C15:0 bezpośrednio stabilizuje czerwone krwinki i zmniejsza potrzebę szybkiej produkcji nowych komórek. Te same wyniki (złagodzenie anemii z podwyższonym poziomem hemoglobiny i obniżoną liczbą retikulocytów i RDW w ciągu 1 do 3 miesięcy) wystąpiły u delfinów pod warunkiem, że zmodyfikowana dieta była bogatsza w C15:0, w której stężenia C15:0 w błonach czerwonych krwinek wzrosły z 0,17% do 0,58% całkowitych kwasów tłuszczowych. Ponadto wykazano, że suplementacja C15:0 obniża peroksydację lipidów w mysim modelu NAFLD i NASH. Badania interwencyjne są zgodne z wynikami badań na ludziach, które wykazały, że osoby z łagodną anemią mają wyższe poziomy C15:0 w błonie czerwonych krwinek i niższą peroksydację lipidów układowych w porównaniu z osobami z ciężką anemią.
6.2. Suplementacja C15:0 zmniejsza erytrofagocytozę komórek Kupffera wątroby, co prowadzi do osłabienia DIOS, NAFLD i NASH
Odkładanie się żelaza w wątrobie i włóknienie zostały osłabione w ciągu 3 miesięcy w modelu anemii, DIOS i NASH uzupełnionym o C15:0. Badanie to wykazało, że suplementacja C15:0 niemal całkowicie zatrzymała odkładanie się żelaza w wątrobie, a także zapobiegła przejściu włóknienia wątroby z etapu II do etapu III (pomostowego). Ponadto oddzielny mysi model NAFLD i NASH wykazał, że suplementacja C15:0 obniżyła ALT, AST, peroksydację lipidów wątroby oraz wątrobowe TNFα i IL-6 . Te badania interwencyjne są zgodne z badaniami na ludziach, które wykazały, że osoby z wyższymi stężeniami C15:0 mają niższe ryzyko wystąpienia NAFLD lub ciężkiego NASH.
6.3. Suplementacja C15:0 obniżyła wskaźniki insulinooporności, zespołu metabolicznego, cukrzycy typu 2 i chorób sercowo-naczyniowych
Suplementacja C15:0 obniżyła poziom cholesterolu i trójglicerydów w dwóch modelach zespołu metabolicznego, cukrzycy typu 2 i NAFLD. W modelu cukrzycy typu 2 suplementacja C15:0 obniżyła również poziom glukozy, IL-6 i MCP-1. Te badania interwencyjne są zgodne z badaniami na ludziach, które wykazały, że osoby z wyższymi stężeniami C15:0 mają niższe ryzyko wystąpienia zespołu metabolicznego, cukrzycy typu 2 i chorób sercowo-naczyniowych.
Podsumowując, udowodnione korzyści suplementacji C15:0, w tym dowody na odwrócenie kluczowych stadiów zespołu kruchości komórki, potwierdzają, że zespół ten nie jest spowodowany wyłącznie niedoborami C15:0, ale można go wyleczyć dzięki suplementacji C15:0.
7. Wnioski
Podsumowując, C15:0 to nowo odkryty niezbędny kwas tłuszczowy, który odgrywa kluczową rolę w fizycznym wzmacnianiu błon komórkowych i ochronie komórek przed peroksydacją lipidów.
Istnieje wiele dowodów na to, że niższe stężenia krążącego C15:0 są związane z wyższym ryzykiem wystąpienia cukrzycy typu 2, chorób sercowo-naczyniowych i NAFLD. W ramach hipotezy stabilności komórkowej proponuje się, że odpowiednie stężenia C15:0 są potrzebne w błonach komórkowych, aby zapobiec ferroptozie, nowo odkrytej metodzie śmierci komórek obejmującej peroksydację lipidów kwasów tłuszczowych błon komórkowych i żelaza wewnątrzkomórkowego.
Zjawisko to również zostało powiązana z cukrzycą typu 2, chorobami sercowo-naczyniowymi i NAFLD.
Na podstawie licznych badań przedstawionych w tym przeglądzie zaproponowano definicję niedoboru odżywczego C15:0 (krążący C15:0 ≤ 0,2% całkowitych kwasów tłuszczowych). Przedstawiono opis patofizjologii stojącej za tym zespołem niedoboru odżywczego C15:0 (zespół kruchości komórkowej), który wyjaśnia, w jaki sposób niski poziom C15:0 może przyspieszyć postęp chorób związanych ze starzeniem się, w tym zespołu dysmetabolicznego przeciążenia żelazem (DIOS), cukrzycy typu 2, chorób sercowo-naczyniowych i NAFLD. Wreszcie, kontrolowane interwencje w odpowiednich modelach wykazują, że suplementacja C15:0 może odwrócić kluczowe elementy ferroptozy i zespołu kruchości komórkowej. Historyczne i niedawne dane dotyczące ludzi potwierdzają, że dzienne spożycie C15:0 w diecie wynosi około 100 do 200 mg, aby osiągnąć poziomy krążącego C15:0 > 20 µM (> 5 µg/ml lub > 0,2%).
Oprócz korygowania niedoborów żywieniowych istnieją dowody na to, że optymalne stężenia krążącego C15:0 (>0,4% do 0,64% całkowitych kwasów tłuszczowych) mogą wspierać długoterminowe zdrowie układu sercowo-naczyniowego i długowieczność.
Dalsze badania, w tym badania kliniczne, pomogą w dalszym testowaniu hipotezy stabilności komórkowej i proponowanej definicji niedoborów żywieniowych C15:0. Biorąc pod uwagę globalne spadki spożycia C15:0 w diecie, potrzebne są dalsze badania, aby lepiej zrozumieć zespół kruchości komórkowej wywołany niedoborem C15:0 w różnych populacjach ludzkich i w jaki sposób zespół ten może przyczyniać się do wzrostu chorób związanych ze starzeniem się, zwłaszcza wśród osób młodszych.
https://doi.org/10.3390/metabo14070355
https://www.theprimal.com/lab/new-cause-of-insulin-resistance-c15-deficiency
Wszystkie informacje w zamieszczanych artykułach służą wyłącznie celom edukacyjnym i nie są poradą medyczną. Zawsze skonsultuj się z odpowiednim specjalistą przed podejmowaniem jakichkolwiek decyzji dotyczących zdrowia. Autorzy nie ponoszą odpowiedzialności za jakiekolwiek informacje i działalności związane z zamieszczonymi linkami.