Частота та час прийому їжі у стані здоров’я та хвороб
Марк П. Меттсон
лабораторія нейронаук, Національний інститут старіння, Балтимор, MD, 21224;
b Кафедра нейронауки Медичної школи університету Джона Гопкінса, Балтимор, штат Медіка, 21205;
Девід Б. Елісон
c Центр дослідження харчування та ожиріння, Університет штату Алабама, Бірмінгем, Бірмінгем, Алабама, 35294;
Луїджі Фонтана
d Медичний факультет Вашингтонського університету в Сент-Луїсі, Сент-Луїс, Міссурі, 63130;
e Відділ клінічних та експериментальних наук, Університет Брешії, 25123 Брешія, Італія;
f CEINGE Biotecnologie Avanzate, 80145 Неаполь, Італія;
Мішель Харві
g Центр профілактики раку молочної залози Genesis, Університетська лікарня Південного Манчестера, Wythenshaw, M23 9LT Manchester, Великобританія;
Вальтер Д. Лонго
h Інститут довголіття, Школа геронтології Девіса та Відділ біологічних наук, Університет Південної Каліфорнії, Лос-Анджелес, Каліфорнія, 90089;
Віллі Дж. Малайсс
i Лабораторія експериментальної гормонології, Брюссельський вільний університет, B-1070 Брюссель, Бельгія;
Майкл Мослі
j Британська телерадіомовна корпорація, W1A 1AA Лондон, Великобританія;
Люсія Ноттерпек
k Департамент нейронауки Медичного коледжу Інституту мозку Мак-Найта, Університет Флориди, Гейнсвілль, Флорида, 32610;
Ерік Равуссен
l Пеннінгтонський центр біомедичних досліджень, Батон-Руж, штат Лос-Анджелес, 70808;
Френк А. Дж. Л. Шеер
m Гарвардська медична школа та лікарня Бригама та жінок, Бостон, Массачусетс, 02115;
Томас Н. Сейфрід
n Біологічний факультет, Бостонський коледж, Chestnut Hill, MA, 02467;
Криста А. Варади
o Департамент кінезіології та харчування, Університет Іллінойсу, Чикаго, Чикаго, Іллінойс, 60612; і
Сатчідананда Панда
p Нормативна лабораторія біології, Інститут біологічних досліджень Солка, Ла-Хойя, Каліфорнія 92037
Вклад автора: M.P.M., D.B.A., L.F., M.H., V.D.L., W.J.M., M.M., L.N., E.R., F.A.J.L.S., T.N.S., K.A.V. і S.P.
Анотація
Хоча великі дослідницькі зусилля були зосереджені на тому, як конкретні компоненти харчових продуктів впливають на здоров'я, порівняно мало відомо про більш фундаментальний аспект дієти, частоту та циркадні терміни прийому їжі, а також потенційні переваги періодичних періодів, коли енергія не надходить або дуже низька. Найпоширеніший режим харчування в сучасному суспільстві, триразове харчування та закуски щодня, є ненормальним з точки зору еволюції. Результати досліджень моделей тварин та людей, що виникають, свідчать про те, що періодичні періоди обмеження енергії, що становлять лише 16 годин, можуть покращити показники здоров’я та протидіяти процесам захворювання. Механізми включають метаболічний зсув до метаболізму жиру та вироблення кетонів, а також стимулювання адаптивних реакцій клітинного стресу, що запобігають та відновлюють молекулярні пошкодження. Оскільки дані про оптимальну частоту та час прийому їжі кристалізуються, надзвичайно важливо буде розробити стратегії, що враховуватимуть такі режими харчування у політиці та практиці охорони здоров’я та способі життя населення.
Еволюційні та культурні міркування
На відміну від сучасних людей та одомашнених тварин, режим харчування багатьох ссавців характеризується періодичним споживанням енергії. Хижаки можуть вбивати та їсти здобич лише кілька разів на тиждень або навіть рідше (3, 4), а антропоїди мисливців-збирачів, включаючи тих, хто живе сьогодні, часто харчуються з перервами залежно від наявності їжі (5, 6). Здатність функціонувати на високому рівні як фізично, так і розумово протягом тривалих періодів без їжі могла мати принципове значення в нашій еволюційній історії. У ссавців зберігається багато пристосувань для періодичного надходження їжі, включаючи органи для поглинання та зберігання швидко мобілізується глюкози (запаси глікогену в печінці) та енергії, що зберігається довше, наприклад, жирних кислот у жировій тканині. Поведінкові адаптації, що дозволяють отримувати та зберігати їжу, пронизують поведінковий репертуар усіх видів, включаючи людей. Дійсно, вищі когнітивні можливості людини в порівнянні з іншими видами, ймовірно, еволюціонували з метою придбання продовольчих ресурсів; дані свідчать про те, що найдавніші інструменти (7) та мови (8) були винайдені, щоб допомогти у придбанні їжі.
Сільськогосподарська революція, що розпочалась 10 000 років тому, призвела до постійної цілорічної доступності їжі, характерної для сучасних суспільств. Наші предки-аграрії прийняли режим харчування три рази на день, мабуть, тому, що він забезпечував як соціальні, так і практичні переваги для повсякденної роботи та розкладу шкільних занять. Зовсім недавно, протягом останніх 50 років, харчові продукти з високою калорійністю (рафіновані зерна, цукор, кулінарні олії, кукурудзяний сироп тощо) пронизували ці три щоденні прийоми їжі (9). При накладенні на все більш сидячий спосіб життя споживання високоенергетичної їжі кілька разів на день правдоподібно сприяло появі ожиріння та пов'язаних із ним захворювань як основних причин захворюваності та смертності (рис. 1). Ожиріння також стало головною проблемою здоров'я собак і котів, яких часто годують за бажанням (10), і навіть лабораторних гризунів часто можна вважати перегодованими та малорухливими (11, 12). Дійсно, тварини в дикій природі та люди, які збирають мисливців, рідко, якщо взагалі коли-небудь страждають ожирінням, діабетом та серцево-судинними захворюваннями (5).
Приплив ожиріння, що наростає, тісно пов’язаний із щоденним споживанням калорій та транспортом, що сприяє малорухливому способу життя (посилання 84–86; www.earth-policy.org/data_center/C23). * США, приблизне значення. # Всесвітнє автовиробництво.
Добові ритми, час харчування та здоров’я
Циркадні ритми - це самостійні ∼24-годинні коливання в поведінці, фізіології та обміні речовин. Ці ритми еволюціонували і дозволяють організмам ефективно реагувати на передбачувану щоденну зміну світла: темний цикл та результуючі ритми в наявності їжі в природі. Дослідження експресії генів виявили, що понад 10% експресованих генів у будь-якому органі мають циркадні коливання (13). Ці ритмічні транскрипти кодують ключові етапи, що визначають швидкість у нейроендокринних, сигнальних та метаболічних шляхах. Така регуляція тимчасово відокремлює несумісні клітинні процеси та оптимізує клітинну та організмову форму. Хоча цілодобовий годинник є автономним для клітин і присутній у більшості типів тканин, циркадна система організована в ієрархічному порядку, коли надгіазматичне ядро гіпоталамуса (SCN) функціонує як головний циркадний годинник, який використовує як дифузійні, так і синаптичні механізми для організувати циркадні ритми в периферичних органах у відповідну фазу. Фоторецептивні клітини сітківки сітківки надсилають інформацію про навколишнє світло до SCN за допомогою моносинаптичного з'єднання, щоб забезпечити залучення циркадної системи до денного циклу світло: темрява (14).