Re: Статьи о кетодиете
Добавлено: Вс 14 апр 2019, 03:19
Исследование на крысах. Плотность костной ткани на кетогенной диете снизилась.
Длинная статья, хотя я много пропустила. Но мне интересно, решила оставить, чтобы получше перечитать.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30944267 (апрель 2019)
https://www.jstage.jst.go.jp/article/ex ... f/-char/en (Полный текст)
Перевод Гуглом
Длинная статья, хотя я много пропустила. Но мне интересно, решила оставить, чтобы получше перечитать.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30944267 (апрель 2019)
https://www.jstage.jst.go.jp/article/ex ... f/-char/en (Полный текст)
Перевод Гуглом
Аннотация
Кетогенная диета (КД) использовалась при эпилепсии в течение десятилетий, но предыдущие исследования показали, что она может вызвать серьезную потерю костной массы. Кетогенная диета на каждый день (EODKD), комбинация KD с прерывистым голоданием, в последнее время показала лучший потенциал для контроля судорог, в то время как ее влияние на кости остается неизвестным. Это исследование направлено на создание различных кетогенных моделей крыс и сравнение влияния EODKD с KD на микроструктуру и метаболизм кости. Тридцать самцов крыс Sprague-Dawley были разделены на контрольную, KD и EODKD группы, получавшие стандартную диету, непрерывную и прерывистую кетогенную диету соответственно. Через 12 недель минеральная плотность кости (BMD) и процентное содержание телесного жира были получены с помощью двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии. Микро-КТ и трехточечный тест на изгиб были использованы для оценки микроструктуры и механических свойств кости. Активность сывороточной щелочной фосфатазы (ALP) и тартрат-резистентной кислой фосфатазы (TRAP) измеряли вместе с остеогенными способностями стромальных клеток костного мозга (BMSCs), протестированными активностями ALP, и красным ализариновым окрашиванием в различной остеогенной стадии. И EODKD, и KD вызывали более высокий кетон и более высокий процент жира, но приводили к снижению массы тела по сравнению с контрольной группой. Они оба скомпрометировали костную массу и механические свойства. По сравнению с KD, EODKD продемонстрировал более высокие уровни кетонов, но он также ингибировал остеокластический процесс, а также раннюю остеогенную дифференцировку. В целом, EODKD ускоряет кетоз, но может не ухудшать костную микроструктуру и прочность, чем KD.
........
На этом фоне недавно была введена кетогенная диета (EODKD) в Университете Джонса Хопкинса. Он сочетал КД с прерывистым голоданием в качестве новой схемы лечения эпилепсии. Наше предыдущее исследование обнаружило, что EODKD приводило к более высокому уровню кетонов, чем KD, как в сыворотке, так и в спинномозговой жидкости крыс [33], и исследователи также обнаружили улучшение контроля судорог у педиатрических пациентов за счет дополнительного прерывистого голодания во время клинического лечения KD [13].
Однако побочные эффекты КД на кости нельзя недооценивать. Хэн [12] впервые сообщил о дефиците кальция и костной массы, связанном с КД, и вскоре привлекла к себе внимание низкая минеральная плотность кости и ослабленная костная масса в результате лечения КД [36]. С другой стороны, с более высоким кетогенным потенциалом, неоднозначно, вызывает ли EODKD ухудшение или облегчение потери костной массы по сравнению с KD. Настоящее исследование направлено на создание крысиной модели EODKD, а также KD для сравнения различий в метаболизме при различных кетогенных состояниях, а также для выяснения интегрированных эффектов EODKD и KD у длинных костей крыс с использованием двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DEXA) , микро-КТ, трехточечный тест на изгиб и анализ сыворотки, а также оценку остеогенной способности стромальных клеток костного мозга (BMSCs).
Материалы и методы
Экспериментальные животные: 30 самцов крыс Sprague-Dawley в возрасте 6 недель
приобретено в Центре лабораторных животных Южного медицинского университета. После акклиматизации в течение двух недель 8-недельные крысы с общей средней массой тела около 280-300 г были случайным образом разделены на контрольную группу (лабораторное стандартное диетическое питание), группу KD (кетогенное диетическое питание) и группу EODKD (кетогенную). диетическое кормление с разгрузкой на следующий день).
.....
Группа KD испытывала непрерывное кормление, в то время как группа EODKD кормилась и голодала через день (кетогенную диету удаляли каждые 8 часов утра и откладывали на следующие 8 часов утра). Все крысы имели свободный доступ к водопроводной воде на протяжении всего исследования.
......
Результаты
Вес тела, уровень кетонов в крови и уровень глюкозы
До дифференциального питания вес тела, уровень кетона в крови и уровень глюкозы в крови в трех группах не показали различий.
Все группы постоянно набирали вес в течение всего экспериментального периода с начальной массой тела от 280 до 300 г. В течение всего эксперимента вес групп KD и EODKD был значительно ниже, чем в контрольной группе (p = 0,042 и p = 0,013 соответственно), однако KD и EODKD показали одинаковый уровень на протяжении всего эксперимента (p = 0,987) ( рис.1а).
Обе группы KD и EODKD достигли пикового уровня кетонов в течение первых 3 недель, и они были значительно выше, чем в контрольной группе (обе р <0,001). EODKD сохранял более высокий, хотя и колеблющийся уровень, чем KD (p = 0,016) (Fig.1b).
Напротив, в группах KD и EODKD уровень глюкозы был ниже, чем в контрольной группе (p = 0,005 и p = 0,011), и не было обнаружено различий между KD и EODKD (p = 0,232) (фиг.1c).
Процент жира в организме, МПК и длина кости
У группы KD был значительно более высокий процент жира в организме по сравнению с контрольной группой (контроль: 33,42 ± 3,27%; KD: 40,52 ± 3,56%, p = 0,034), но был аналогичным с EODKD (45,03 ± 5,17%, p = 0,179) , Соответственно, BMD KD были ниже, чем в контрольной группе (контроль: 0,164 ± 0,007 г / см2; KD: 0,151 ± 0,005 г / см2, p = 0,006), и не было обнаружено никакого значения между KD с EODKD (0,149 ± 0,006 г). / см2, р = 0,858).
Все группы имели одинаковую длину голени (контроль: 45,27 ± 1,60 мм; KD: 45,00 ± 1,35 мм; EODKD: 45,37 ± 1,46 мм) и бедренную кость (контроль: 41,31 ± 2,01 мм; KD: 41,00 ± 0,68 мм; EODKD: 40,00 ± 1.66mm).
Микроструктура проксимальных голеней
Трехмерная реконструкция и изображения микро-КТ показаны на фиг.2, а подробные параметры микро-КТ показаны в таблице 2. В губчатой кости группы KD и EODKD показали более низкие значения TMD, BV / TV, Tb.N и Tb. .Th, но выше Tb.Sp, чем в контрольной группе. Они также показали статистическое снижение в Tarea, Barea и Ct. Th в кортикальной кости. По сравнению с KD, EODKD показал более низкий средний уровень TMD, но статистической значимости обнаружено не было, так как он имел высокое стандартное отклонение. И не было обнаружено различий между группами KD и EODKD по всем другим параметрам микро-КТ (р> 0,05).
Трехточечные испытания на изгиб
Fmax бедренной кости в группе KD было 144,3 ± 38,2 н. Жесткость была на 289,2 ± 40,4 н / мм ниже контрольной группы (203,6 ± 37,7 н, р = 0,012 и 395,6 ± 75,6 н / мм, р = 0,011). , EODKD показал аналогичный уровень Fmax (144,8 ± 13,0 Н, р = 1,00) и жесткости (308,0 ± 57,9 Н / мм, р = 0,856) с KD.
Сывороточный кальций, фосфат, уровень витамина D и ALP, TRAP
Все три группы имели одинаковые уровни кальция (контроль: 2,52 ± 0,06 ммоль / л; кД: 2,51 ± 0,09 ммоль / л; EODKD: 2,40 ± 0,14 ммоль / л), фосфата (контроль: 2,30 ± 0,21 ммоль / л; кД: 2,31 ± 0,24 ммоль / л; EODKD: 2,24 ± 0,25 ммоль / л) и 1,25- (OH) 2 D3 (контроль: 35,95 ± 3,51 нг / мл; KD: 35,00 ± 2,64 нг / мл; EODKD: 36,25 ± 1,35 ммоль / л) (р> 0,05). Группа KD имела значительно более низкую активность ALP и более высокую активность TRAP по сравнению с контрольной группой (фиг.3a). EODKD продемонстрировал аналогичный уровень ALP с KD, но уровень TRAP был ниже, чем KD, и выше, чем контроль (Fig.3b).
BMSCs остеогенная способность
После 7-дневной остеогенной индукции активности ALP клеток были ниже в группе KD по сравнению с контрольной группой (p <0,001), но были значительно выше по сравнению с группой EODKD (p <0,001) (фиг.4a). После 14-дневной индукции окрашивание AR кальциевых узелков в трех группах отображалось на фиг.4b, и эта тенденция соответствовала активности ALP.
Обсуждение
Настоящее исследование продемонстрировало, что при кормлении в течение 12 недель и KD, и EODKD приводили к нарушению массы губчатой и кортикальной костей в задней конечности крыс, а также к ухудшению механической прочности. Потенциальные механизмы могут включать как ингибированный остеогенный, так и усиленный остеокластический процесс. EODKD продемонстрировал как более низкую активность абсорбции кости, так и остеогенную дифференцировку по сравнению с KD, однако он может не вызывать чрезмерную потерю костной ткани в целом.
Синтез уровней кетоновых тел выше нормального обычно происходит в результате длительного голодания, которое фактически является состоянием отсутствия или дефицита углеводов в рационе [22]. KD ограничивает ежедневное потребление углеводов, имитируя процесс голодания, в то же время он обеспечивает достаточное количество жира для производства кетонов, что может привести к более эффективному кетогенному состоянию. В кетогенной модели нашего исследования группа KD привела к значительно более высоким уровням кетонов, но более низким уровням глюкозы, чем контрольная группа в течение всего эксперимента, что свидетельствует об успехе создания модели. Между тем, EODKD приводил к еще более высокому уровню кетонов, чем KD, предполагая синергетический эффект между KD и голоданием в кетогенном процессе, но прерывистый режим питания может вызывать колебания в сывороточном кетоне в одно и то же время.
Связь KD и EODKD с костной массой может быть объяснена изменением массы тела и содержания жира. Повышенная масса тела считается защитным фактором против остеопороза, поскольку механическая стимуляция и связанная с этим гипертрофия мышц увеличивают костную массу [1], тогда как низкая масса тела является хорошо задокументированным фактором риска переломов [7, 10, 14, 28, 30]. Тем не менее, у пациентов с ожирением высокий процент жира в организме может привести к снижению МПК, так как увеличение жировой массы может повлиять на метаболизм кости из-за механических, гормональных и воспалительных факторов [17, 18]. Клинически имеются убедительные доказательства того, что использование КД при похудении эффективно [3, 15, 32]. В нашем исследовании, KD и EODKD имели более высокий процент жира, чем контрольный, но масса тела также была ниже в этих двух группах, что говорит о том, что они не только страдали от негативного влияния накопленной жировой массы, но также испытывали недостаток стимулирующих эффектов от масса тела по сравнению с контрольной группой. Таким образом, теоретически они должны иметь более низкую МПК, что соответствует результатам DEXA, золотого стандарта для диагностики остеопороза [23].
Как правило, DEXA может предоставлять макроданные только при использовании у крыс. Чтобы сравнить микроструктуру костей между группами, мы провели микро-КТ-анализ. Как и в результатах нашего исследования, как KD, так и EODKD привели к уменьшению трабекулярного числа и толщины, но большему разделению. Кроме того, они привели к уменьшению толщины кортикальной кости. Дальнейшее испытание на изгиб в трех точках сравнивало общие механические свойства между тремя группами, и результаты соответствовали результатам микро-КТ. Это указывало на то, что EODKD также может приводить к остеопоротическим эффектам в длинных костях крыс. Тем не менее, это привело к тому же уровню потери костной массы и снижению механических свойств, что и KD, что превзошло наши ожидания. Объяснение может включать в себя то, что EODKD и KD показали одинаковый уровень массы тела, а также процентное содержание жира в организме в течение всего эксперимента, что указывает на то, что они влияли на массу кости на одном и том же макроуровне. С другой стороны, как и в губчатой кости, после 12 недель кормления EODKD продемонстрировал более низкий средний уровень TMD, чем KD, но высокое стандартное отклонение устранило статистическую значимость. Это говорит о том, что, хотя они показали одинаковый уровень МПК во всем теле, EODKD может каким-то образом привести к более низкой плотности кости в изолированной кости по сравнению с KD, но воздействие на изолированные кости будет колебаться так же, как уровни кетона, и неоспоримо, большее количество образцов будет лучше подтверждать эффекты в будущих исследованиях, что было ограничением нашего исследования. Кроме того, в группе KD было выявлено серьезное разрушение микроструктуры кости, при котором по сравнению с контрольной группой оставалось только 25% BV / TV, 19% TMD и 39% Tb.N, поэтому EODKD может не вызывать более серьезных изменений губчатой кости. исходя из этого.
Мы также сравнили разность потенциалов в метаболизме костей между тремя группами. Недостаточное развитие микроструктуры кости, вызванное диетами, может быть вызвано недостаточным усвоением минералов, поскольку низкоуглеводные диеты с высоким содержанием жиров могут влиять на усвояемость минералов и микроэлементов [9]. Содержание кальция и фосфатов в кетогенной диете нашего исследования было относительно ниже, чем в стандартной диете. Однако эти питательные вещества уже соответствовали критерию AIN-93 [24], который мог соответствовать нормальному развитию крыс. Между тем, уровни кальция, фосфата и общего содержания витамина D3 в сыворотке крови на самом деле были одинаковыми в трех группах, что свидетельствует о том, что содержание минеральных веществ в рационе не является ключевым фактором потери костной массы в кетогенном состоянии.
На самом деле, изменение костной массы отражает баланс оборота кости. ALP сыворотки тесно связан с остеобластами, в то время как TRAP секретируется остеокластами. Активность этих двух ферментов в различных рационах предполагает, что KD и EODKD могут ингибировать образование кости и одновременно усиливать резорбцию кости. Но экспрессия TRAP была ниже в EODKD, чем KD в серологическом тесте, демонстрируя, что EODKD и KD могут по-разному влиять на остеокластические активности в процессе резорбции кости. Предыдущие исследования показали, что полустарвация может привести к потере костной массы и ингибировать скелетный обмен, но не изменит уровень сывороточной костно-специфической щелочной фосфатазы (BALP) [27]. Кроме того, голодание может также уменьшить продолжительность увеличения β-CTX, маркера резорбции кости, но не иметь изменений в маркерах формирования кости [26]. Это может помочь объяснить, почему EODKD приводил к тому же уровню маркеров образования кости, но к более низким маркерам поглощения кости по сравнению с KD в сыворотке.
С другой стороны, мы продолжаем исследование на раннем клеточном уровне. BMSCs можно дифференцировать в остеобластоподобные клетки при культивировании в среде α-MEM, дополненной витамином С и β-глицерофосфатом. Во время процесса ALP является маркером ранней дифференцировки и связан с синтезом органического костного матрикса до его минерализации [4]. В настоящем исследовании активность ALP и образование минерализующихся конкреций снизились в BMSC, полученных от крыс, которых кормили KD и EODKD, что указывает на негативное влияние KD и EODKD на остеогенную дифференцировку BMSC. Что более важно, как активность ALP, так и кальциевые узелки были значительно ниже в EODKD, чем в KD.
Были исследования, в которых сообщалось, что жировая ткань костного мозга (BMAT) может заметно увеличиваться во время голодания или ограничения калорийности вследствие адаптации к выживанию [8], и может повышаться у пациентов с нервной анорексией [2]. В сочетании с результатами нашего исследования, EODKD может вызывать превращение сывороточных жирных кислот в кетоновые тела, а не мобилизацию липидов в постные дни. Напротив, адаптивный механизм увеличения BMAT и обжорства после прерывистого голодания может способствовать отложению жира. Таким образом, мы предположили, что отклонение от линии остеобластов приведет к большему количеству клеток по линии адипоцитов [19, 21] в дифференцировке BMSC во время прерывистого голодания, что приведет к более низкой остеогенной дифференцировке EODKD, чем KD.
Фактически, предыдущие исследования выявили прямую связь между 3-гидроксибутиратом, а также его производными (3-гидроксибутиратметиловым эфиром) и остеокластом, они обнаружили, что они могут ингибировать развитие остеопороза у мышей, поддерживаемых в условиях симулированной микрогравитации, помогая сохранить микроструктуру кости и механическое свойство Они обнаружили, что 3-гидроксибутират и его производные могут подавлять ядерный фактор активированных Т-клеток цитоплазмы 1 (NFATc1), который является транскрипционным фактором дифференцировки пре-остеокластов, что приводит к предотвращению абсорбции кости [5]. Между тем, Чжао и др. Обнаружили, что 3-гидроксибутират может стимулировать дифференцировку остеобластов, а также повышать активность ALP в сыворотке и отложение кальция, а также предотвращать снижение МПК в результате овариэктомии [37]. Однако Акихиро Сайто и др. Обнаружили противоречивый результат, в котором активность щелочной фосфатазы у ацетоацетата усиливалась в первичных остеобластах мыши зависимым от концентрации образом, в то время как β-гидроксибутират снижал ее в тех же экспериментальных условиях [25]. В нашем исследовании мы полагали, что влияние KD, а также EODKD на костную массу будет зависеть не только от уровня кетона, но и от макроскопических изменений у крыс, таких как масса тела и процентное содержание жира, поскольку кетогенная диета, использованная в эксперименте, была по существу смесь. EODKD и KD продемонстрировали одинаковый уровень массы тела и процентного содержания телесного жира, что привело к одинаковому изменению костной массы и микроструктуры. Но разный уровень кетонов между EODKD и KD указывает на то, что у них может быть различие в метаболизме костей на серологическом и клеточном уровне, что было доказано в нашем исследовании. Однако прямые эффекты кетоновых тел, включая β-гидроксибутират, ацетоацетат и даже ацетон, имеют потенциальные значения, которые необходимо изучить, чтобы лучше выявить его остеопоротическое или антиостеопоротическое действие.
Следует упомянуть несколько ограничений исследования. Во-первых, непрерывное изменение кости должно наблюдаться в нескольких временных точках при разных диетах. Во-вторых, следует отслеживать больше маркеров костного обмена как на серологическом, так и на молекулярном уровне на разных стадиях, а также гистологические образцы и гистологические тесты. Более того, обнаружение изменений уровня половых гормонов и липидов в сыворотке может помочь в дальнейшем объяснить разницу между KD и EODKD в метаболизме костей.
В заключение, настоящее исследование показало, что EODKD, комбинация KD и поста на каждый день, который был разработан для улучшения кетоза, вызванного KD, может ускорить кетоз, указывая на его более сильную кетогенную способность и лучший потенциал для контроля судорог. Тем не менее, он не может вызвать чрезмерную потерю костной массы, чем KD. Это приводило как к подавленной активности по резорбции кости, так и к остеогенной дифференцировке по сравнению с KD, но общее влияние на микроструктуру кости и механическую прочность было одинаковым между ними. Это говорит о том, что, как и в случае с уровнем кетонов, кость оказывает прерывистое кетогенное питание лучше, чем при KD, поэтому EODKD может стать предпочтительным клиническим выбором в будущем.