Alterung, Ernährung und der PI3K/AKT-Weg
Wie die Ernährung den Stoffwechsel und die Gehirnfunktion im Alter beeinflusst.
Sarah Ding, Anisha Banerjee, Sara N. Burke, Abbi R. Hernandez
― 7 min Lesedauer
Inhaltsverzeichnis
Wenn wir älter werden, verändert sich unser Körper ganz schön, besonders was unseren Stoffwechsel angeht. Das betrifft nicht nur unsere Taillen, sondern auch, wie unsere Zellen funktionieren. Ein wichtiger Faktor in diesem Spiel ist ein Weg in unseren Zellen, der PI3K/AKT-Weg heisst. Dieser Weg ist wie eine vielbefahrene Autobahn, die viele wichtige Prozesse steuert, inklusive wie unsere Zellen wachsen, überleben und Proteine herstellen.
Was ist der PI3K/AKT-Weg?
Stell dir den PI3K/AKT-Weg wie ein Verkehrslenkungssystem in unseren Körpern vor. Wenn er aktiviert wird, sendet er Signale an verschiedene Teile der Zelle, damit sie ihre Funktionen erledigen. Er hilft dabei, Dinge wie die Proteinsynthese zu managen, also wie unsere Körper die nötigen Proteine für verschiedene Aufgaben aufbauen. AKT, ein wichtiger Teil dieses Weges, kann viele andere Beteiligte im Stoffwechsel aktivieren oder deaktivieren.
Die Auswirkungen des Alterns auf den PI3K/AKT-Weg
Mit dem Älterwerden passiert etwas Interessantes. Die Aktivität in diesem Weg kann sich ändern. Einige Studien legen nahe, dass eine reduzierte Aktivität dieses Weges helfen könnte, die Lebensspanne verschiedener Arten zu verlängern. Aber ihn komplett abzuschalten, kann zu ziemlich fiesen Nebenwirkungen führen. Stell dir vor, ein Auto-Motor hört einfach ganz auf zu arbeiten; das ist nicht gut.
Wenn der PI3K/AKT-Weg nicht richtig funktioniert, hängt das mit mehreren altersbedingten Krankheiten wie Diabetes, Krebs und Gehirnerkrankungen wie Demenz zusammen. Tatsächlich haben Forscher festgestellt, dass eine erhöhte Aktivität in diesem Weg ein Zeichen für Krankheiten wie Alzheimer sein kann, möglicherweise aufgrund von erhöhten Stimuli durch bestimmte Hormone wie Insulin.
Das Gehirn und der PI3K/AKT-Weg
Unsere Gehirne sind ziemlich wählerisch, wenn es darum geht, wie sie ihre Signale bekommen, und der PI3K/AKT-Weg spielt eine grosse Rolle dabei, wie Gehirnzellen kommunizieren und funktionieren. Zum Beispiel ist er an Prozessen beteiligt, die beim Gedächtnis und Lernen helfen. Stell dir vor, du versuchst für eine Prüfung zu lernen, während jemand ständig den Radiosender wechselt; das macht es schwerer, sich zu konzentrieren!
Muskel- und Leberstoffwechsel
Dieser Weg ist nicht nur ein Klugscheisser; er spielt auch wichtige Rollen in unseren Muskeln und der Leber. In den Muskeln hilft er, Muskelverlust zu verhindern und den Blutzuckerspiegel im Gleichgewicht zu halten. Er agiert wie ein Coach, der sicherstellt, dass unsere Muskeln die richtigen Nährstoffe bekommen, wenn wir sie brauchen.
In der Leber hilft der Weg dabei, wie unser Körper Glukose verarbeitet, den Zucker, den wir aus der Nahrung bekommen. Wenn dieser Weg nicht gut funktioniert, kann es chaotisch werden-wie wenn du zu viel Kuchen auf einer Party isst, obwohl du versprochen hast, auf deinen Zuckerkonsum zu achten. Zu viel im Leber kann zu Zuständen wie Hypoglykämie führen, das ist wie plötzlich im Auto ohne Treibstoff dazustehen.
Ernährungsänderungen und ihre Auswirkungen
Wie können wir also helfen, diesen Weg in Schuss zu halten, wenn wir älter werden? Die Ernährung ist eines der stärksten Werkzeuge, die wir haben. Zwei Ernährungsstrategien haben viel Aufmerksamkeit erhalten: ketogene Diäten (KDS) und Zeitlich begrenztes Essen (TRF).
Ketogene Diäten (KDs): Das sind fettreiche, kohlenhydratarme Diäten, bei denen der Körper seine Energiequelle von Glukose auf Ketone umstellt, die aus Fetten hergestellt werden. Während sie aus medizinischen Gründen (wie zur Behandlung von Epilepsie) verwendet wurden, haben viele Menschen angefangen, sie zur Gewichtsreduktion und Verbesserung der Stoffwechselgesundheit zu nutzen.
Zeitlich begrenztes Essen (TRF): Denk an das als eine Möglichkeit, einen strengen Essenszeitplan festzulegen. Du isst zu bestimmten Zeiten und berührst ausserhalb dieser Zeit keine Nahrungsmittel. Es ist wie eine Party, bei der du nur zu bestimmten Zeiten Leute reinlässt. Diese Methode kann auch zu Verbesserungen der Körperzusammensetzung und des Blutzuckerspiegels führen!
Was die Forschung sagt
Forscher haben versucht herauszufinden, wie diese Diäten die Genexpression in Bezug auf den PI3K/AKT-Weg in verschiedenen Geweben beeinflussen, einschliesslich Gehirn, Leber und Muskeln, besonders bei älteren Subjekten. Sie verwendeten alte Ratten für ihre Experimente statt Menschen, denn mal ehrlich, es ist viel einfacher, Ratten zu studieren, als Menschen zu bitten, sich ein Leben lang an eine strenge Diät zu halten!
In der Studie wurden die Ratten in drei Gruppen eingeteilt: Eine Gruppe hatte eine Standarddiät, eine andere hatte eine ketogene Diät, und die letzte übte zeitlich begrenztes Essen aus. Sie beobachteten, wie sich diese Diäten spezifisch auf die Genexpression in Bezug auf den PI3K/AKT-Weg auswirkten.
Ergebnisse und Beobachtungen
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Gewebe-spezifische Effekte: Die Forscher fanden heraus, dass die Genexpression je nach Diät und welchem Gewebe sie testeten, stark variierte. In der Leber zeigten die Ratten mit einer ketogenen Diät niedrigere Werte eines Gens namens Akt1 im Vergleich zu den anderen. Aber in den Muskeln schien zeitlich begrenztes Essen eine bedeutendere Rolle bei der Reduzierung der Akt1-Expression zu spielen.
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Verhaltensauswirkungen: Sie schauten sich auch an, wie sich diese Diäten auf die Kognitive Leistung auswirkten, indem sie eine Aufgabe verwendeten, die das Erkennen von Objektstandorten beinhaltete. Die Ergebnisse waren interessant! Die Ratten auf der ketogenen Diät schnitten bei diesen Aufgaben besser ab, was darauf hindeutet, dass das, was sie essen, beeinflussen kann, wie gut sie sich an Dinge erinnern.
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Genexpression und Gedächtnis: Bei der Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Genexpression und kognitiver Leistung fanden sie eine bemerkenswerte Korrelation. Höhere Werte von Akt1 im Gehirn korrelierten mit besseren Leistungen bei Gedächtnisaufgaben unter denen, die eine ketogene Diät hatten. Das deutet darauf hin, dass die Ernährung ein entscheidender Faktor sein könnte, um unser Gehirn im Alter scharf zu halten.
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Foxo1 und kognitive Funktion: Ein anderes Gen, Foxo1, zeigte ebenfalls interessante Zusammenhänge mit der kognitiven Leistung. Bei den kontrollierten Ratten waren höhere Foxo1-Werte mit schlechteren Leistungen bei Gedächtnisaufgaben verbunden. Das bedeutet, dass manchmal mehr von einer guten Sache nicht unbedingt grossartig ist, besonders wenn es um die Gehirnfunktion geht.
Implikationen und zukünftige Richtungen
Diese Studie bietet zwar einen spannenden Blick auf Ernährung, Alter und Genexpression, wirft aber auch viele Fragen auf. Warum funktionieren bestimmte Diäten besser für bestimmte Gene? Gibt es eine optimale Diät, die allen helfen kann, besser zu altern? Können wir Wege finden, um unseren Körper zu helfen, seine Stoffwechselfunktionen durch einfache Lebensstiländerungen zu verbessern?
Fazit
Altern bedeutet nicht nur älter zu werden; es geht auch darum, wie unser Körper auf diesen Prozess reagiert. Der PI3K/AKT-Weg ist ein zentraler Spieler in diesem Stoffwechselspiel und beeinflusst alles, von wie wir uns an Dinge erinnern, bis wie unser Körper Zucker verarbeitet. Mit den richtigen Ernährungsentscheidungen könnten wir in der Lage sein, diesen Weg positiv zu beeinflussen und so gesund und fit älter zu werden.
Während wir weiterhin unsere Snacks knabbern und unsere Getränke schlürfen, lohnt es sich zu überlegen, dass unsere Entscheidungen am Esstisch einen grossen Unterschied machen könnten, wie unsere Körper funktionieren, während wir älter werden. Also, das nächste Mal, wenn du darüber nachdenkst, den Salat auszulassen, denk daran-dein zukünftiges Ich könnte dir dafür danken!
Titel: Time restricted feeding with or without ketosis influences metabolism-related gene expression in a tissue-specific manner in aged rats
Zusammenfassung: Many of the hallmarks of aging involve alterations in cellular and organismal metabolism. One pathway with the potential to impact several traditional markers of impaired function with aging is the PI3K/AKT metabolic pathway. Regulation of this pathway includes many aspects of cellular function, including protein synthesis, proliferation and survival, as well as many downstream targets, including mTOR and FOXOs. Importantly, this pathway is pivotal to the function of every organ system in the human body. Thus, we investigated the expression of several genes along this pathway in multiple organs, including the brain, liver and skeletal muscle, in aged subjects that had been on different experimental diets to regulate metabolic function since mid-life. Specifically, rats were fed a control ad lib diet (AL), a time restricted feeding diet (cTRF), or a time restricted feeding diet with ketogenic macronutrients (kTRF) for the majority of their adult lives (from 8-25 months). We previously reported that regardless of macronutrient ratio, TRF-fed rats in both macronutrient groups required significantly less training to acquire a biconditional association task than their ad lib fed counterparts. The current experiments expand on this work by quantifying metabolism-related gene expression across tissues and interrogating for potential relationships with cognitive performance. AKT expression was significantly reduced in kTRF fed rats within liver and muscle tissue. However, AKT expression within the perirhinal cortex (PER) was higher in kTRF rats with the best cognitive performance. Within CA3, higher levels of FOXO1 gene expression correlated with poorer cognitive performance in ad libitum fed rats. Together, these data demonstrate diet- and tissue-specific alterations in metabolism-related gene expression and their correlation with cognitive status.
Autoren: Sarah Ding, Anisha Banerjee, Sara N. Burke, Abbi R. Hernandez
Letzte Aktualisierung: Dec 21, 2024
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.19.629431
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.19.629431.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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