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# 生物学 # 神経科学

老化、食事、そしてPI3K/AKT経路

食事が代謝や脳の働きに与える影響、年齢とともに。

Sarah Ding, Anisha Banerjee, Sara N. Burke, Abbi R. Hernandez

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食事が老化に与える影響 食事が老化に与える影響 か。 食べ物の選び方が老化と健康にどう影響する
目次

歳をとると、体はかなり変わることがあるよね、特に代謝の仕組みに関して。これはウエストだけじゃなくて、細胞の働きにも関わってる。そこで重要な役割を果たすのがPI3K/AKT経路って呼ばれる細胞内の経路なんだ。この経路は、細胞の成長や生存、タンパク質の合成など、いろんな大事なプロセスをコントロールする忙しい高速道路みたいなもんだよ。

PI3K/AKT経路って何?

PI3K/AKT経路は、体内の信号を管理する交通指令システムみたいなもんだ。これが活性化されると、細胞のいろんな部分に信号を送って、それぞれの役割を果たさせるんだ。タンパク質の合成を管理したり、代謝に関わる他のプレイヤーを活性化したり、AKTっていうこの経路の重要な部分がいろんなことをコントロールするんだよ。

加齢がPI3K/AKT経路に与える影響

年を取ると面白いことが起きる。これの活動が変わることがあるんだ。一部の研究では、この経路の活動を減らすことで、いろんな種の寿命が延びるかもしれないって言われてるんだ。でも、完全にシャットダウンしちゃうと、かなりヤバい副作用が出ることもあるよ。全くエンジンが動かなくなった車を想像してみて。全然良くないよね。

PI3K/AKT経路がうまく働かないと、糖尿病や癌、認知症みたいな老化に関連する病気と関連してるんだ。実際、研究者たちはこの経路の活動が高まることが、アルツハイマーのような病気の兆候かもしれないって気づいてるんだ。これはインスリンみたいな特定のホルモンによる刺激が増えることで起こる可能性があるんだよ。

脳とPI3K/AKT経路

脳は信号の受け取り方にかなりこだわるんだけど、PI3K/AKT経路は脳細胞のコミュニケーションや機能に大きな役割を果たしてる。例えば、記憶や学習を手助けするプロセスに関わってるんだ。誰かがラジオの局を頻繁に変える中で試験勉強をするようなもので、集中するのが難しくなるよね!

筋肉と肝臓の代謝

この経路は脳だけじゃなく、筋肉や肝臓でも重要な役割を果たしてる。筋肉では筋肉の喪失を防いで、血糖値をバランスよく保つのを助けるんだ。必要な時に筋肉が適切な栄養を受け取るようにするコーチみたいな存在だよ。

肝臓では、食べ物から得たブドウ糖の処理を管理する役割を果たしてる。この経路がうまく機能しないと、状況がごちゃごちゃになっちゃうんだ。例えば、パーティーでケーキをたくさん食べるのに、糖分を気にしてるようなもんだよ。肝臓でやりすぎると、低血糖みたいな、突然ガソリンが切れるようなことが起こるんだ。

食事の変更とその影響

じゃあ、歳を取るにつれてこの経路をどうやって維持できるの?食事が最も強力なツールの一つなんだ。最近注目されてる食事法が二つあるよ:ケトジェニックダイエットKD)と時間制限食(TRF)。

ケトジェニックダイエット(KD):これは高脂肪、低炭水化物の食事法で、体がエネルギー源をブドウ糖からケトンに切り替えるんだ。医学的理由(例えばてんかん治療)で使われてたけど、最近ではダイエットや代謝の改善のために利用する人が増えてるよ。

時間制限食(TRF):これは厳格な食事スケジュールを設定する方法だよ。特定の時間内に食べて、それ以外の時間は食べない。まるでパーティーを開くけど、特定の時間だけ人を入れるような感じ。これによって、体の組成や血糖値が改善されることもあるんだ!

研究の結果

研究者たちは、これらの食事法が脳、肝臓、筋肉などのさまざまな組織に関連するPI3K/AKT経路にどのように影響するかを調べてるんだ。人間ではなく老齢のラットを使って実験してるよ。だって、ラットを研究する方が、厳格なダイエットを守るよう人に頼むよりずっと簡単だからね!

研究では、ラットを三つのグループに分けた。一つは標準的な食事をしてるグループで、もう一つはケトジェニックダイエット、最後の一つは時間制限食を実践してるグループ。これらの食事がPI3K/AKT経路に特に関連する遺伝子発現にどう影響するかを観察したんだ。

発見と観察

  1. 組織特異的な影響:研究者たちは、遺伝子発現が食事や検査される組織によって大きく異なることを発見した。肝臓では、ケトジェニックダイエットをしているグループは、他のグループに比べてAkt1という遺伝子のレベルが低かった。でも筋肉では、時間制限食がAkt1発現を減らす重要な役割を果たしているようだった。

  2. 行動的影響:これらの食事が認知パフォーマンスにどう影響するかも見たよ。物の位置を認識するタスクを使って結果を観察したんだ。面白い結果が出た!ケトジェニックダイエットをしているラットは、これらのタスクでより良い成績を出して、食べ物が記憶の良さに影響を与えるかもしれないって示唆してるよ。

  3. 遺伝子発現と記憶:遺伝子発現と認知パフォーマンスの関係を調べたとき、注目すべき相関関係があった。脳内のAkt1レベルが高いと、ケトジェニックダイエットをしている人たちの記憶タスクでのパフォーマンスが良いことがわかった。これは、食事が歳を取るにつれて脳をシャープに保つための重要な要素かもしれないって示してるんだ。

  4. Foxo1と認知機能:もう一つの遺伝子Foxo1も認知パフォーマンスとの興味深い関係を示してた。コントロール食を与えられたラットでは、Foxo1レベルが高いと記憶タスクでのパフォーマンスが悪化してた。つまり、良いことが必ずしも良い結果をもたらすとは限らないってことだよ、特に脳機能に関してはね。

意義と今後の方向性

この研究は、食事、加齢、遺伝子発現についての興味深い視点を提供するけど、同時にたくさんの疑問も生んでる。なぜ特定の食事が特定の遺伝子に対してより効果的なんだろう?みんながより良く歳を取るための最適な食事法はあるのか?簡単な生活習慣の変更で体の代謝機能を改善する方法を見つけることができるのかな?

結論

加齢は単に歳を取ることじゃなくて、身体がそのプロセスにどう反応するかに関わってる。PI3K/AKT経路はこの代謝のゲームにおいて重要な役割を果たしていて、記憶の仕方から体が糖をどう扱うかまで影響してる。正しい食事の選択をすることで、この経路に良い影響を与えることができたら、歳を取るにつれてシャープで健康でいられるかもしれない。

おやつを食べたり飲み物を飲んだりしてる時には、食卓での選択が歳を取るにつれて体の機能に大きな違いをもたらすかもしれないって考える価値があるよね。だから、次にサラダを省こうと思ったら、未来の自分が感謝してくれるかもしれないって覚えておいて!

オリジナルソース

タイトル: Time restricted feeding with or without ketosis influences metabolism-related gene expression in a tissue-specific manner in aged rats

概要: 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.

著者: Sarah Ding, Anisha Banerjee, Sara N. Burke, Abbi R. Hernandez

最終更新: Dec 21, 2024

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.19.629431

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.19.629431.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

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