Реактивные виды кислорода и чувство сытости

Реактивные виды кислорода (reactive oxygen species, ROS) известные в массовой культуре как «свободные радикалы» – одновременно предмет странных спекуляций и крайне важных элемент поддержания гомеостаза клетки.

Изначально я планировал написать статью о сигнальной функции ROS как продолжении моей общей «митохондриальной» темы. Но статья Mitochondrial ROS Signaling in Organismal Homeostasis ушла в потрясающие глубины, где нужна небольшая предварительная подготовка. Список моих заметок, которые будут полезны для понимания этой темы в конце.

Реактивные виды кислорода

Супероксид (О2–) создается на обеих сторонах внутренней мембраны митохондрий, таким образом возникая в матриксе и межмембранном пространстве (ММП). Супероксид может быть преобразован в пероксид водорода (Н2О2) при помощи ферментов супероксид дисмутазы (SOD1 для ММП, SOD2 для матрикса). Получившийся пероксид водорода может пересекать мембраны и проникать в цитоплазму, выполняя сигнальную функцию для окислительно-восстановительных процессов. Супероксид сам по себе не может попасть в цитоплазму, но может попасть в нее через специальные мембранные каналы. Реактивные виды кислорода кроме сигнальной функции могут окислять и модифицировать другие молекулы в митохондрии, которые затем попадут в цитоплазму. Реактивные виды кислорода приводят к ответным реакциям и изменениям в ядре [клетки].

Супероксид может прореагировать с оксидом азота (NO) с образованием пероксинитрита (ONOO–). Это предотвратит создание пероксида водорода (H2O2) и может ограничить доступность NO в клетке. Пероксид водорода уничтожается ферментом глутатион пероксидаза (Gpx) и в матриксе и пероксиредоксинами (Prdx) в матриксе и других частях клетками. Пероксиредоксины способствуют формированию дисульфидных связей в белках. В присутствии переходных металлов, пероксид водорода может сформировать повреждающие [белковые тела] гидроксильные радикалы.

Реактивные виды кислорода, таким образом, очень нужны, но в «разумных» количествах. Тонкое место – супероксид дисмутаза. В небольших количествах реактивные виды кислорода будут запускать восстановительные процессы в клетке, в больших количествах – SOD-ферменты не справятся и нашим клеткам (в первую очередь митохондриям) придется «держать удар».

Основное место создания ROS – комплексы I и III электронной цепи переноса электронов, но появились данные, что и II комплекс способен генерировать супероксид.

Любимые исследователями нематоды C. elegans содержат несколько «сигнальных путей», связанных с созданием ROS и продлением жизни одновременно. Сниженное количество глюкозы приводит к повышенной выработке ROS, усилению дыхательной функции митохондрий и увеличивает продолжительность жизни у C. elegans.

Этот вопрос мы уже рассматривали (см ссылки ниже).

Кето или голодания приводят к повышенной генерации ROS, но это имеет горметический (усиление восстановительных процессов через небольшой вред) эффект на организм;

Реактивные виды кислорода создаются в избыточных масштабах, когда мы едим жиры + углеводы или банальной гипергликемией.

А) В гипоталамусе есть популяция нейронов, контролирующих ощущения голода и сытости. Состояние голода обеспечивается нейронами (фиолетовые), создающими агути-связанный пептид (AgRP), нейропептид Y (NPY), как и ГАМК (GABA). Когда эти нейроны активированы, системный метаболизм сдвигается в сторону липидов; реактивные виды кислорода меньше создаются во всех тканях.

B) Активация AgRP нейроны во время голода (негативного баланса энергии) происходят благодаря сигнальным путям, позволяющим длинно-цепочным жировым кислотам окисляться в митохондриях, что происходит благодаря низкому уровню ROS благодаря взаимодействию UCP2 (разобщающий белок 2) и механизмов, способствующих делению и пролиферации митохондрий (NFR1, Sirt1, PGC1α).

Грубо говоря, в период когда реактивные виды кислорода недостаточно многочисленны, у организма есть встроенные механизмы адаптации для увеличения их выработки. Что еще раз говорит о том, что ROS критически важны для нормальной функции клетки.

А) Чувство сытости создается нейронами гипоталамуса (бежевый), выделяющими пептиды, производные пропеомеланокортина (POMC), такие как a-MSH, который в свою очередь действует на меланокортин-4-рецептор. Когда эти нейроны активны, системный метаболизм смещается в сторону глюкозы, усиливается генерация ROS

В) Активацию POMC-нейронов после еды осуществляют реактивные виды кислорода. Им помогают лептин и инсулин;

С) В определенных обстоятельствах (активация каннабиоидных рецепторов, например), POMC нейроны, не смотря на стимуляцию со стороны ROS, будут способствовать чувству голода, а не сытости, так как они переключаются на высвобождение стимулирующих аппетит опиатов (β-эндорфин) при помощи адаптаций митохондрии при участии UCP2.

Подавление генерации ROS во время аэробных упражнений снижает положительный эффект тренировок.

Когда животных кормят одновременно большим количеством жиров и углеводов, контроль метаболизма энергии нарушается. Когда это случается, животные постоянно откладывают жировые запасы, что приводит к увеличению количества лептина. В нормальном состоянии увеличившаяся концентрация лептина снизит желание питаться. Но из-за нечувствительности к лептину этого не случается в случае патологии.

Выводы:

  • Реактивные виды кислорода – крайне важны для нормальной функции организма;
  • Когда их мало (совпадает с периодом голодания) – организм начинает сжигать жиры, поддерживая их количество;
  • Переизбыток ROS приводит к урону митохондрий и клеток из-за того, что супероксид дисмутаза может справиться только с определенным количеством супероксида; “свободный” супероксид будет реагировать с чем придется, в том числе нарушать белковые структуры клеток;
  • К переизбытку ROS можно прийти, стимулируя поток электронов с комплексов I и II одновременно (жиры + углеводы 40/40) или просто очень много углеводов.
  • Реактивные виды кислорода в том числе контролируют чувство сытости. Их выработка стимулирует нейроны гипоталамуса, влияющие на чувство сытости; их отсутствие влияет на нейроны гипоталамуса, отвечающие за чувство голода.
  • Этот механизм можно нарушить нехитрыми манипуляциями (марихуана, глутамат натрия, или супер-диеты, описанные выше итд), что приведет к тому, что «нейроны сытости» выделять опиаты и способствовать голоду.
  • Реактивные виды кислорода – признак окислительного метаболизма энергии. С ними не надо бороться. Надо найти то решение, когда их уровень для организма будет оптимальным.

Митохондрии. Структура и функции белковых комплексов мембраны – дыхательная цепь переноса электронов – энергетическая основа эукариотической жизни.

Путь жиров и углеводов в дыхательной цепи митохондрий – вы должны понимать, что путь жиров и углеводов в цепи переноса электронов различается.

Влияние метаболизма жиров на Комплекс I дыхательной цепи переноса электронов – метаболизм жиров повышает выработку реактивных видов кислорода.

Жиры и глюкоза, глюкоза. Влияние диеты на здоровье митохондрий – жиры + углеводы или просто МНОГО углеводов – реактивные виды кислорода в огромном количестве.

Потенциал мембраны митохондрий, цикл Кребса, HIF-1 и реактивные виды кислорода – ROS – важнейший элемент жизни клетки, в том числе экспрессии ДНК.

Поделиться:

Гипотиреоз и углеводы. Неочевидная связь

Гипотиреоз универсально считается последствие низкоуглеводных диет. Не так давно я транслировал мысль о том, что низкое количество углеводов в диете хотя и снижает Т3, но ТТГ не вырастает и нет симптомов гипотиреоза. Более того, повышенное количество углеводов в диете требует большего количества йода.

Сейчас я хочу развить эту мысль, посмотрев на нее с еще одной стороны. Поможем мне в этом статья «Лечение левотироксином легкого субклинического гипотиреоза: обзор потенциальных рисков и достоинств».

Гипотиреоз определяется по уровню ТТГ. При гипотиреозе его концентрация растет. Речь в исследовании идет о легкой форме гипотиреоза с показателями ТТГ от 4 до 10 mIU/l. Левотироксин (название молекулы, не торговой марки) назначают при ТТГ выше 10 mIU/l и не существует консенсуса на счет применения молекулы при ТТГ от 4 до 10 mIU/l. Когда ниже я буду упоминать гипотиреоз, то держите в голове, что речь идет о субклиническом гипотиреозе, в рамках значений ТТГ, указанных выше.

Причины гипотиреоза: хронический аутоиммунный тиреоидит (болезнь Хашимото), который связывают с ТПО антителами. Также причинам относят снижение функции ТТГ рецепторов. И некоторые другие факторы.

Функциональные симптомы гипотиреоза:

  • проблемы с памятью;
  • замедленное мышление;
  • мышечные спазмы;
  • мышечная слабость;
  • усталость и сонливость;
  • сухая кожа;
  • охриплость;
  • опухшие глаза;
  • запоры

Авторы ссылаются на исследование, где при ТТГ меньше 10 основным отличием была усталость. И левотироксин лучше всего улучшал именно это симптом.

Метаболические болезни

Существует положительная ассоциация между индексом массы тела и ростом ТТГ. Особенно у женщин после менопаузы. Заметная потеря веса приводила к снижению ТТГ. Это очень важный комментарий, так как тироидные препараты часто используются людьми для похудания. Логика совершенно другая. Вы сначала худеете, затем функция вашей щитовидной железы улучшается.

У людей с метаболическими проблемами повышенный риск гипотиреоза. Гипофункция щитовидной железы ассоциируется с повышенными триглицеридами в крови, повышенным общим холестерином, повышенным ЛПНП. Триглицериды во многом – последствия метаболизма углеводов, в частности фруктозы. И что делает кето-диета? Снижает триглицериды, снижает ЛПНП, повышает ЛПВП. Триглицериды – отличный маркер количества избыточных углеводов в пище. И получается так, что чем выше этот маркер, тем хуже значения ТТГ. Это говорит о том, что избыток углеводов в диете вредит здоровью вашей щитовидной железы при наличии факторов риска, способствующих гипотиреозу.

Логичным продолжением «метаболической» (то есть углеводной) истории является и повышенный риск с ССЗ. Важно отметить, что повышение уровня ТТГ с возрастом является предметом научной дискуссии. В частности, в одном из исследований, приводимых авторами, левотироксин снижал риск ССЗ у молодых людей, но не снижает у пожилых (старше 75 лет). Некоторые ученые считают, что повышение ТТГ с возрастом имеет и защитную функцию, в том числе продляет жизнь людям старше 70 лет.

При гипотиреозе со стороны скелетно-мышечной системы мы имеем: миалгию, слабостью, связанную со снижением мышечной силы, сниженному объему тренировок. Исследователи это связывают с большей потребностью в кислороде у профильных пациентов. При нормализации ТТГ физические возможности улучаются. У пациентов с гипотиреозом чаще встречается анемия, у них больший риск переломов бедра.

Применения левотироксина приводило к восстановлению памяти и снижению депрессивной симптоматики у больных субклиническим гипотиреозом.

У пациентов с высоких ТТГ повышенный риск рака щитовидной железы. Более высокие уровни ТТГ ассоциируются с более тяжелой стадией рака. Не буду задерживаться на беременности, ЖКТ и рекомендаций по применению левотироксина. Последнее я делаю из этических соображений. Это рецептурное МНН, и выписать его должен врач.

Выводы:

  • Основной маркер гипотиреоза – повышенный ТТГ;
  • Повышенный индекс массы тела неправильно исправлять тироидными гормона; логика там обратная: худеете и ТТГ приходит в норму; ожирения нет среди показаний и офф-лейл его так не назначают;
  • Выше было еще одно косвенное доказательство, что огромное количество углеводов скорее портит щитовидку, чем поддерживает; известный маркер большого количества углеводов в диете (повышенные триглицериды) коррелирует с гипотиреозом;
  • Левотироксин более всего улучает симптоматику слабости и депрессии;
Поделиться:

Депрессия и гормоны щитовидной железы

Депрессия – одно из самых распространенных психических расстройств. Мой домашний DSM-V (диагностическое и статистическое руководство по психическим расстройствам) подсказывает, что в США распространенность порядка 7% населения. Женщины болеют в 1,5-3 раза чаще мужчин. Молодые люди 18-29 болеют в 3 раза чаще, чем пожилые люди 60+

В современном мире депрессия лечится смесью фарм-поддержки и поведенческой терапии. Отдельно продвинутые граждане вроде MAPS пытаются испытывать псилоцибин для лечения депрессии терминальных раковых больных. И это всё очень логично. Поведенческая терапия (ваши регулярные терапевтические сессии с лечащим врачом) – классический инструмент в психиатрии. Не дает быстрых результатов, долго кормит доктора, все довольны. Открытие нейротрансмиттеров закончилось изобретением фармакологических способов воздействия на них и их рецепторы.

Для психиатра будет логично искать проблему: в генетике, в окружении, в привычках, в самом человеке, физиологических и психосоматических особенностях работы его мозга, в образе жизни. Но попытка найти ответы на эти вопросы и антидепрессанты могут не помочь. Особенно продвинутый врач будет знать о вспомогательной терапии нутриента Волша или об положительных эффектах некоторых серотонергических галлюциногенов. А в друг и это не поможет, потому что проблема совсем в другом. Например, в гормонах, особенно в щитовидных.

На помощь я хочу призвать себе исследование Рассела Джоффе “Гормональное лечение депрессии“.

Следующие гормоны используются для помощи в лечении депрессии:

  • щитовидные гормоны;
  • гонадальные гормоны;
  • мелатотин;
  • гормоны надпочечников;

Распространенные признаки гипотиреоза:

  • повышенная мерзливость;
  • сухая кожа;
  • повышенная усталость, сонливость, отсутствие сил

Последнее, как вы понимаете, является одним из классических симптомов депрессии. Проблема в том, что депрессия – это набор симптомов, за которыми могут стоять разные причины. В том числе дисбаланс тех или иных гормонов.

Одно из самых выписываемых рецептурных лекарств в США – synthroid (мнн – левотироксин) компании Abbvie (больше 20 млн рецептов у врачей в месяц, если что, это гигантское количество), из них 48% off-label для лечения депрессии.

Логика в лечении депрессии синтетическими гормонами щитовидной железы есть, решил закопаться в исследования.

У ТРГ очнеь быстрое время действия. По ТТГ только одно исследование из 20 человек без повторных исследований. Поэтому фокус идет на Т3 и Т4. Чаще всего используется для лечения депрессии как раз Т3. Как вы помните, Т3 синтезируются во много переферийно из Т4, и делает это особенно усиленно в присутствии большого количества углеводов в диете.

Т3 используется для:

  • в начальных неделях терапии, чтобы ускорить эффект антидепрессантов;
  • повышения чувствительности к антидепрессантам там, где этого нет;
  • усиления эффекта антидепрессантов;

По этом трем направлениям есть неплохой пул исследований, хотя и далеких от идеала по своему качеству. Речь идет в первую очередь о селективных ингибиторах обратного захвата серотонина (SSRI), и того как Т3 помогает их эффекту.

Т4 используется примерно также + для стабилизации настроения у больных биполярным расстройством с быстрой сменой фаз мании и депрессии (обычно месяцами).

Если быстро пробегаться по другим гормонам. Низкий тестостерон усиливает депрессию. Исследования о влиянии экзогенного тестостерона есть, но довольно непоследовательные. Дальше автор ударяется в ПМС и говорит о частичной эффективности агонистов гонадолиберина для снятия депрессивных симптомов ПМС. Мелатонин, неудивительно, улучшал сон, но не влиял на депрессию. С антагонистами кортиколиберина тоже ничего интересного нет.

Вывод:

Если у вас функциональные признаки гипотиреоза (мерзнете, усталость, сухая кожа итд), то занимайтесь своим здоровьем, это может кончиться куда хуже, в том числе затяжной депрессией.

Поделиться:

Аутофагия и диабет

Аутофагия и ее терапевтическое применение для метаболических болезней сейчас не менее актуальны, чем оптимизация функции митохондрий. Напомню, что Нобелевскую премию по медицине в 2016 году получил Осуми Ёсинори за открытие механизмов аутофагии.

Защитная роль аутофагии в β-клетках поджелудочной. Nature просят 8 евро за одну страницу обобщения материалов трех статей. Имеют право, но вот ссылка на статью на Sci-Hub.

Цитата, чтобы задать тон заметке: «Много лет предполагалось, что сахарный диабет 2 типа (далее СД2) вызывается невосприимчивостью к инсулину, и невосприимчивость к инсулину связывали с ожирением. Проблема этой модели в том, что у 80% пациентов с патологическим ожирением никогда не развивается СД2, они банально адаптируются к невосприимчивости инсулину соответствующим увеличением секреции этого гормона для поддержания нормального уровня сахара в крови. Как СД2 развивается у людей с невосприимчивостью к инсулину, таким образом, требуем прояснения.» Согласитесь, что отлично.

Аутофагия крайне важна для поддержания функции β-клеток и противодействия диабету. Отложения амилоидных островков – отличительная черта СД2 у человека. Внутриклеточные олигомерные формы островков амилоидных полипептидов (далее ОАПП) токсичны для β-клеток.

Внутриклеточный амилоид считается довольно инертным. Человеческие отложения ОАПП расчищает аутофагия. Мышиный же, например, разлагает протеаза (фермент). В исследованиях используют трансгенных мышей, с человеческими ОАПП. Их агрегация сам по себе не приводит к СД2. Когда у мышей одновременно подавлена функция β-клеток, наступает диабет, апоптоз и смерть β-клеток поджелудочной.

Опуская некоторые подробности, аутофагия помогает расчищать клетки от амилоидов неправильной конформации (misfolding). Я сознательно осторожен с мисфолдингом, иначе мы уйдем в нейродегенеративные болезни (например, Паркиноса), где накопление белков неправильной конформации – известная проблема.

Ученые закончили тем, что сейчас пытаются найти биомаркер аутофагии, который будет коррелировать с функцией β-клеток.

Что усиливает аутофагию β-клеток? Метформин и некоторые другие лекарства, голодание и кето-диета (хотя последнее обсуждается), ресвератрол (хотя к нему есть вопросы) и подобные вещества, закаливание. Но давайте посмотрим, что есть у науки.

Фармакологическое модулирование аутофагии: терапевтический потенциал и сохраняющиеся препятствия – свежайшая статья в Nature.

Я не хочу вдаваться в детали аутофагии: это займет много времени и мои цели несколько другие – обозначить важность процесса. Но это исследование дает небольшую вводную по аутофагии и суммирует значительную часть способов воздействия на этот процесс и клиническое применение последующих эффектов.

аутофагия

Настоятельно рекомендую статью к прочтению интересующимся. Узнаете в каких заболеваниях аутофагия играет ту или иную роль. И как это можно модулировать фармакологически.

Поделиться:

Паравентикулярное ядро гипоталамуса

Паравентикулярное ядро (paraventricular nucleus, PVN, ПВЯ) важная часть оси «гипоталамус-гипофиз-надпоченики» (осень ГГН, HPA Axis). Играет огромную роль в реакции на любой стресс. Любая серьезная дисфункция приводит к серьезным физиологическим и психическим последствиям.

Например, ПВЯ связано с супрахиазматическим ядром, то есть с окружающим нас светом. Нарушения гигиены света может приводит к дисфункции ПВЯ и повышенной секреции кортиколиберина, то есть к повышенному кортизолу.

Паравентикулярное ядро и CRF

 

Или, например, воздействия на сенсоры глюкозы приводят к секреции антидиурического гормона (вазопрессина), который повышаем мышечный тонус и артериальное давление.

Не растекаясь мыслью получается так, что современный мир (голубой свет, изобилие углеводов) чрезмерное стимулирует этот отдел, который принимает афферентные сигналы от кучи потенциальных раздражителей. Затем ПВЯ влияет на ось ГГН и реакцию организма в целом. Хроническое снижение вагусного тонуса (vagal tone) и прочее.

В общем если кто-то сомневается, что искусственное освещение и еда могут приводить к хронической стрессовой реакции организма, читайте про паравентикулярное ядро.

Материалы по теме:

http://www.nature.com/nrn/journal/v7/n2/fig_tab/nrn1846_F1.html

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2682920/ 

https://www.jackkruse.com/biohacking-time-with-methylene-blue/

Поделиться:

Эволюция, углеводы и функция щитовидной железы

Как вы знаете, уровень Т3 в кето-диете падает. Это, скажем так, является поводом для некоторой озадаченности для LCHF-публики. Что значит снижение Т3, плохо ли это или хорошо – этими и подобными вопросами логично задаваться в подобной ситуации.

Иногда так замечательно выходит, что смена перспективы решает одни проблемы и актуализирует другие. Это и сделал Вольфганг Копп в статье «Питание, эволюция и уровень тироидных гормонов – связь с йододефицитными заболеваниями?»

Вводные:

  • Уровень гормонов щитовидной железы и в частности Т3 зависит от наличия углеводов в диете;
  • Высокоуглеводная диета ассоциируется со значительно более высокими показателями Т3 по сравнению с низкоуглеводной диетой;
  • Наши предки до эпохи земледения ели значительно меньше углеводов (хотя в желудках древних людей находят пшеницу, что тоже важно заметить) и как следствие обладали меньшими значениями Т3;
  • Добавление значительного числа углеводов к низкоуглеводной диете ассоциируется со значительным увеличением концентрации Т3;
  • Большая концентрация Т3 ассоциируется с большими потребностями в йоде; во многих регионах Мира потребность йода превышает доступность;

 

Уровни щитовидных гормонов и питание:

  • Во время голодания концентрация Т3 в крови снижается до плато в 50% примерно в течение 4-6 дней, в это же время уровень [неактивного] изомера rT3 (reverse T3) повышается, а уровень Т4 остается неизменным;
  • Исследования показали, что Т3 снижается не из-за голодания, а из-за снижения углеводов в диете;
  • Рефид белками и/или жира не имеет значительного эффекта на уровень Т3; а около 160 грамм глюкозы полностью восстанавливают уровень Т3;
  • Низкоуглеводная диета ассоциируется с более низкими уровнями Т3; меньше 20 грамм углеводов – Т3 снижается на 50% по сравнению с контрольной группой;

Резкое снижение Т3 на низкоуглеводном питании НЕ связано со снижением поглощения кислорода и с симптомами функционального гипотериодизма (непереносимость холода, сухая кожа, сонливость). Не смотря на сниженные уровни Т3, базовый уровень ТТГ (TSH) в норме или даже немного снижен. Отсутствие клинических симптомов и ТТГ в норме или немного сниженный говорят о том, что организм не страдает из-за снижения Т3 на низкоуглеводной диете.

Причины изменения уровней гормонов щитовидной железы при добавлении углеводов недостаточно ясны.  Судя по всему, пониженный Т3 связан со сниженной периферийной конвертацией Т4 в Т3: в «обычных» условиях заметная часть Т4 (30-40%) периферийно конвертируется в Т3. И в период углеводного голодания периферийный синтез переключается с Т3 на rT3. Изомер rT3 не обладает значим гормональным действием, поэтому получаем общее снижение гормональной активности Т3. При добавлении углеводов в диету начинается периферийный синтез активной Т3 формы.

До эпохи земледения люди зачастую питались низкоуглеводной диетой. Допустим во время ледниковых периодов диета людей не превышала 10 грамм углеводов в день (ссылки на каждое заявление в оригинале присутствуют). В связи с этими историческими данными «неподобающим» уровень Т3 можно считать современный, а не тот, что мы имеем во время голодания и на кето-диете.

Связь с йододефицитными заболеваниями?

Копп предлагает следующее объяснение

С началом эпохи земледелия уровень Т3 человек мог вырасти примерно в 1,5 раза. Это создает дополнительную потребность в йоде. Которая не всегда может быть закрыта нутриентами. Автор предполагает, что изначально уровне Т3 в почте, вероятно, хватало, чтобы обеспечить более низкую потребность в йоде. С началом земледелия и истощением почв уровень йода из локальной диеты часто недостаточен. Отсюда и заболевания.

Выводы для поклонников кето-диеты:

  • Кето не убьет вашу щитовидную железы;
  • Это не кето «снижает» уровень Т3, а присутствие большого количества углеводов в диете поднимает Т3;
  • Поднятый Т3 увеличивает потребность в поступающем с диетой йоде; в тоже время сниженный Т3 на кето понижает потребность в йоде.

Как я и говорил, смена перспективы может многие проблемы поставить «с ног на голову».

Поделиться:

Кетогенная диета и силовые тренировки

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28399015

http://sci-hub.cc/10.1519/JSC.0000000000001935

Небольшой праздник на улице кето-атлетов. Наконец у нас исследование с силовыми тренировками (resistance training). Не только на людях, но еще и на спортсменах.

Коротко

  • На кето лучше терялся жир;
  • На кето сильно прирос общий тестостерон; подрос HDL, лучше была мышечная плотность;
  • Изначально вингейт-тест был на кето-диете хуже, но после рефида сравнялись;
  • Силовые выросли на кето и на обычной диете одинаково;
  • Во время рефида на кето заметно прибавилась сухая масса и жировая (возможно, за счет воды);
  • После рефида на кето заметно вырос уровень триглицеридов в крови

Методология

Исследователи взяли 2 группы атлетов. 13 в кето-группе (KD), 12 в группе западной диеты (WD).

Эксперимент длился 11 недель: 2 недели адаптации, тренировочная программа с 3 по 10 неделю, углеводные рефиды для кето-группы на 11 неделе.

Отбирали из группы в 30 человек (мужчины). В среднем стаж 5,5 лет тренировок, в среднем они приседали с 1,56 собственного веса. Кто не мог присесть с 1,5 собственного веса по правилам IPF в исследование попасть не мог.

«Браковали», если находили следы использования противовоспалительных препаратов и усиливающих спортивных показали добавок (PED, ну вы поняли) в течение 6 недель до теста. Также браковали за курение, экстремальные диеты (вроде голодания) и заболевания, которые могли бы сказаться на результате.

«Сухую» массу (LBM) и жировую массу (FB) измеряли с помощью Dual-energy X-ray absorptiometry (DXA). Коэффициент вариации состава тела участников эксперимента – 1,5%.

Отбор для исследования (после определения максимума (1RM) в приседе по правилам IPF): разминка, 10 повторений с 50% 1RM, затем 5 повторений с 75% 1 RM, затем 5 попыток взять свой максимальный вес. Перерывы между сетами были 3 минуты.

Чем и как их дополнительно измеряли – в тексте оригинальной статьи.

Диета

Кето БЖУ 20% калорий из белка, 75% из жира, 5% из углеводов. Кето проверяли дневником еды и тестированием на кетоны через глюкометр. Кетоны тестировали между 17 и 19 часами, чтобы избежать эффекта повышенного кортизола с утра или после тренировки.

БЖУ западной диеты были 20 / 25 / 55.

На 11 недель у кето-группы был углеводный рефид (у всех). 2 дня 1 грамм углеводов на 1 кг, 2 дня 2 гр на 1 кг веса, 2 дня 3 гр на 1 кг. И изокалорийное снижение перед финальным тестированием.

У них был трехдневный сплит объемных тренировок в неделю. 2 недели адаптации к диете, 7 недель объемных тренировок и 2 недели «tapering», снижения нагрузки перед финальным тестированием.

Результаты

Сухая масса (LBM) выросла в обоих группах. KD 2,4%, WD 4,4% на отметке в 10 недель. После рефида стала в KD 7,3%, в WD 3,6%). То есть только кето-группа показала рост LBM во время 11 недели (рефида для кето). Абсолютное изменение LBM было выше в кето-диете.

Жировая масса в группах была примерно одинакова изначально и заметно снизилась в обеих группах: KD -22,4%, WD -13%. Во время рефида жировая масса кето-группы выросла на 5,6%. Но с 1 по 10 неделю потеря жировой массы была больше у кето-группы.

Толщина мышц также значительно выросла в обеих группа KD 5,2%, WD 3,5%. Толщина мышц в кето-группе заметно выросла после рефида (на 8,0%). В целом толщина мышц больше за все время увеличилась на кето-диете.

Результаты вингейт-теста (Wingate) улучшались у WD-группы, у KD-нет. Но KD группа росла в показателях теста с 10 до 11 недели. К концу эксперимента группы не различались по силовым показателям.

У кето-группы немного вырос HDL, хотя общий холестерин и LDL остались в группах на прежних уровнях. В кето-группе заметно выросли триглицериды после рефида.

Общий тестостерон заметно поднялся в кето-группе, свободный не менялся. Голодный инсулин не менялся.

Обсуждение

К повышению триглицеридов исследователи относятся спокойно, так как панель липидов при этом не ухудшилась.

Рост жировой массы во время углеводного рефида после кето-диеты можно трактовать не только как рост непосредственной жировой ткани, но и как рост за счет воды, при меньшем росте собственно липидов.

Обе диеты вместе с тренировками увеличивали сухую массу и снижали жировую.

Во время снижения нагрузки в последние 2 недели (tapering) объем мышечных волокон увеличился на 11% по сравнению с периодами опустошения гликогена из-за тренировок и низкоуглеводного питания (другое исследование).

Ранее исследование Phinney заметило, что мышечный гликоген во время отдыха был на 50% ниже в кето-группе, чем в западной диете, но у циклических атлетов. Хотя исследования этой группы на грызунах показали, что гликоген KD и WD групп в силовых тренировках не различался. Вероятно, за счет механизмов сохранения гликогена на кето.

В WD было плато сухой массы на 11 неделе, в то время как на KD она росла (вместе с жиром или водой/жиром, напоминаю).

Данные исследований различаются, но это и сами исследователи приводят аргументы/ссылки в пользу того, что на кето растет HDL и снижается инсулин и триглицериды.

Предыдущие исследования группы показывали, что в период сокращения калорий общий тестостерон на кето сохранялся на западной диете падал. Рост общего тестостерона исследователи атрибутируют больше доступности в кето насыщенных жиров, как сырья для биосинтеза гормонов.

Протокол тренировок

Monday Wednesday Friday
Hypertrophy Lower Body + Bench Hypertrophy Upper Body Strength Total Body  
Squat 3×15 Incline DB Press 3×15 Squat 4×5
Lunges 3×15 Bent Row 3×15 Lunges 4×5
(1) Leg Extension 3×15 Rvs Grip Bent Row 3×15 Bench 4×5
(2) Leg Curl 3×15 (1) BB Shoulder Press 3×15 BB Shoulder Press 4×5
Bench 3×15 (2) Lateral Pulldown 3×15 Pullups w/ Weight Jacket 4×5
Stiff Leg Deadlift 3×15 (1) Rear Delt Fly 3×15
Hyperextension

(1)  Leg Press

(2)  Calf Press

3×15 (2) Pec Fly

(1)  Preacher Curl

(2)  Skullcrusher

(1)  BB Bicep Curl

(2)  Tricep Pullover

3×15
3×15 3×15
3×15 3×15
3×15
3×15

 

 

 

Intensity Progression Week 3-6/7-10

 

 

Rep Progression Week 3-6/7-10

(Hypertrophy, Strength) (Hypertrophy, Strength)
Week 1: 65%, 85% Week 1: 15, 5
Week 2: 70%, 90% Week 2: 12, 4
Week 3: 75%, 90% Week 3: 10, 3
Week 4: 77.5%, 95-100% Week 4: 8, 1-2

* All auxillary movements were eliminated during the taper such as leg extensions, leg curls, etc.

* Rest was 60-90 seconds on hypertrophy days and 3-5 minutes on strength days

 

Измерения показателей в кето и западной диете

  Wk 0 KD Wk 0 WD Wk 10 KD Wk 10 WD Wk 11 KD Wk 11 WD
Total Mass (g) 80.0 ± 14.8 78.3± 9.6 77.4 ± 13.2 78.9 ± 9.2 82.3 ± 13.7 79.0 ± 9.0
Muscle Thickness (cm) @ 5.25 ± 0.7 5.0 ± 0.6 5.5 ± 0.6 * 5.18 ± 0.7 * 5.7 ± 0.7 *# 5.17 ± 0.7 *
Bench Press (lbs) 252.7 ± 44.8 248.8 ± 36.44 261.2 ± 263.3 ± 36.4 275.38 ± 42.8 265.0± 34.3 *#
44.8 * * *#
Squat (lbs) 287.31± 55.1 271.3± 46.1 303.1± 59.4 298.5± 44.9 * 315.38 ± 60.6 304.6 ± 43.1 *
* *#
Wingate Power (W) 849.78 ± 182.72 828.8 ± 161.3 834.4± 904.1 ± 901.6± 909.4 ± 150.7 *
@ 177.1 150.7 * 209.4*#
Testosterone Total (ng/dL) @ 569.5±168.7 608.5±163.7 XXXXX XXXXX 687.4±

195.9*$

572.8±151.8
Testosterone Free (pg/mL) 12.8±4.4 12.6±3.7 XXXXX XXXXX 12.8±3.4 12.9±3.9
Insulin (mIU/L) 7.1±5.9 8.8±7.9 6.5±4.1 8.9±7.2 7.2±3.7 6.3±2.1
Blood Glucose (mg/dL) 83 ± 9.9 81 ± 6.5 78 ± 6.9 83 ± 7.8 82 ± 6.3 84 ± 7.6
Triglycerides (mg/dL) @ 73.2± 21.9 78.7 ± 31.7 73.3 ± 20.2 71.8 ± 22.2 102.5±27.8

*#$

70± 25.9
Total holesterol (mg/dL) 173.9 ± 49.1 142.9± 42.1 174± 49.8 122.5 ± 23.0 177.3±49.3 123.08±24.4
HDL (mg/dL) 44.7± 20.9 52.6± 9.4 51.9 ± 17.9 49.75 ± 8.0 51.5±17.9 49.7±8.0

 

Кетоны в крови

 

Другие показатели

Поделиться:

Физиологическая невосприимчивость инсулину и полиненасыщенные жировые кислоты

http://high-fat-nutrition.blogspot.ru/2007/10/physiological-insulin-resistance.html

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10889799

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9288547

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7895958

Это защитный механизм, не дающий клеткам [в кетозе] есть сахара.

В версии Петро Добромыльского (для ускорения объяснения мне проще всего сослаться на него) углеводы и жиры вместе – разрушительная смесь, угнетающая нормальную функцию наших митохондрий (комплекс I в первую очередь) и наносящих урон слабозащищенной мтДНК.

http://high-fat-nutrition.blogspot.ru/2017/02/protons-obesity-and-diabetes.html

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2113530

Зная эту вводную, давайте посмотрим на то как насыщенные и полиненасыщенные жиры влияют на уровень инсулина и глюкозы в адипоцитах крыс.

В одной группы крыс было больше насыщенных жиров (говяжье сало), в другой полиненасыщенных (кукурузное масло). В обоих случаях жиры составляли 40% калорий.

Интересно не столько само исследование, а скорее те факты, которые умело в них заметил Петро Добромыльский.

Например, контрольная (не диабетическая) группы мышей прибавила на полиненасыщенных жирах 77+-8 грамм, что для крысы весом 360 грамма очень много. Можно предположить, что прирастала не мышечная масса, а жир.

Кукурузное масло позволяет большему количеству инсулина и глюкозы проникать в адипоциты.

Полиненасыщенные жировые кислоты позволяют слишком большому числу глюкозы проникать в клетки, когда они должны быть нечувствительными к этому макронутриенту.

Почему это происходит объяснить довольно просто.

Весь нюанс в уже упомянутых сегодня двойных углеродных связях, слабых на электростатическом уровне. Эти связи легко нарушаются.

Для кето-диеты это значит то, что большое присутствие ПНЖК (омега-6, но омега-3 тоже ПНЖК, просто их гораздо меньше в нашем окружении, чем ω6) является нежелательным. Так как будут качать метаболические качели обратно в сахарозависимость и менее оптимальную функцию митохондний.

Петро закончил свою заметку жизнеутверждающий фразой: “Метаболический синдром. Ваш кардиолог дал вам его”. Подразумевается устаревшая рекомендации в избегании насыщенных жиров.

Я закончу по-другому. Основа кето – насыщенные жиры. Они более стабильны, поэтому не вызывают тех проблем, что ПНЖК.

Поделиться:

Термогенез. Бурый жир, гипоксия, Тринчер

Может ли «моржа» чему-то научить туко-туко?

Maximal thermogenic capacity and non-shivering thermogenesis in the South American subterranean rodent Ctenomys talarum

Это аргентинское исследование 2012 года говорит о том, что может.

Эти грызуны значительную часть своей жизни проводят в гипоксичном (мало О2) и гиперкапничном состоянии (много СО2). Этот фактор говорит о том, что их максимальная скорость метаболизма (maximum metabolic rate, MMR) будет примерно одинаковой для холода и физической нагрузки. И что их базовая скорость метаболизма (basal metabolic rate, BMR) будет ниже, чем у наземных собратьев.

И мы знаем про non-shivering thermogenesis (NST). Выработку тепла с помощью сжигания жировых в митохондриях жировой ткани и рассеивания полученной энергии в виде тепла. Традиционно этот способ выработки энергии считается более эффективным, чем согрев за счет мышечных сокращений (shivering thermogenesis, ST).

Исследование направлено на изменения MMR во время акклиматизации холоду. Животных разбили на 2 группы, одна группа жила при температуре 25˚С, вторая при 15˚С – такая разница может быть вполне естественной для этих животных. Объем бурого жира у групп не различался.

При акклиматизации холоду максимальная скорость метаболизма снизилась, при этом NST не увеличился в процентном выражении.

Вначале, как видите, уже стало интересно. У группы «моржей» было больше бурого межлопаточного жира, термогенина (UCP1) было больше; повышенная активность COXII логична, так как это маркер дыхательных способностей митохондрий бурого жира.

Затем у части туко-туко удалили межлопаточной бурый жир. +IBAT – с ним, -IBAT без межлопаточного бурого жира, SHAM – контрольная группа, оперировали, но не удаляли бурый жир.

Мы видим, что BMR не различается во всех группах. Что NST упал вместе с удалением бурого жира, что логично. Но максимальный уровень метаболизма (поглощения кислорода) снизился при удалении бурого жира всего на 10%.

После процедуры закаливания температура тела грызунов без бурого жира заметно снизилась, но после укола норэпинефрина все выравнялось почти что.

Что интересного, если резюмировать:

non-shivering thermogenesis не увеличился после акклиматизации холоду; разница температур была в рамках естественных температурных перепадов вида, возможно, это не было закаливанием для туко-туко, поэтому для NST не увеличилась; экспериментаторы пишут о том, что вид живет в основном в норах, и не обладает большой вариабельностью термогенеза;

потребление кислорода росло, чтобы компенсировать потерю тепла, maximum metabolic rate не менялся; животные обитают в гипоксичных туннелях, потому естественно ограничены в увеличении скорости метаболизма, чтобы не лишить свои органы кислорода; по этой же причине мог не расти NST;

удаление iBAT усугубляло температурный дисбаланс; и основным способом согрева становились мышечные сокращения (на которые также не влияла акклиматизация к холоду), хотя много кто говорил, что это неэффективный способ получения тепла.

акклиматизация не влияла на MMR, BMR и способность к термогенезу, уровень UCP1 не зависел от акклиматизации, уровень COXII был значительно выше у акклиматизированных; по всему получается, что согрев в виде мышечных сокращений был основным способом согрева у этих грызунов;

при физиологических ограничениях на потребление кислорода (живут в туннелях) non-shivering thermogenesis мог «упереться в потолок» этих самых встроенных физиологических утверждений;

дополнительных рост COXII (говорящий о потребление кислорода) был в разы больше выраженности BAT, что может говорить о других метаболических механизмах поддержания температуры.

 

Предположение Тринчера-Минвалеева

Это самая известная альтернативная версия представлениям о согреве за счет бурого жира.

Давайте посмотрим на перевод заметки «О воде и теплокровности. Вода все еще остается тайной жизни» Тринчера.

Сложно не согласиться со второй частью, будучи поклонником теорий Гилберта Линга. Заметка начинается с «байки» по то, как немцы собирались после Великой войны (1-я Мировая) собирать золото намываем его в море. Все верно, золото растворяется в воде, но примерно в 10-8 степени. Ничего против научных баек не имею, но странные утверждения в самом начале без ссылок/сносок в самом начале выглядят как знак предостережения.

Схема термогенеза Тринчера выглядит следующим образом:

В виду особенностей поддержания гомеостаза pH (7,4-7,8) внешняя гипоксия проводит к повышению утилизации кислорода в тканях, а гипервентиляция приводит к церебральной гипоксии.

Из первой части Тринчер делает вывод о том, что гипоксия повышает термогенез. Аргументирует он это фразой «хорошо известный научный факт». ЭТО ЛОЖЬ.

Гипоксия снижает термогенез. Или еще. И еще. Четыре. По словам hypoxia thermogenesis вы найдете ряд статей о с доказательствами (замерами) того как гипоксия снижает термогенез.

«Было невозможно продемонстрировать, что содержание жира в легких повышается после внутривенной инъекции цитрированного хилуса, полученного после кормления жиром. Поэтому предположение, что легкие способствуют конверсии жиров больше не находит поддержки,» – написали нам исследователи аж 1930 году.

Жировые кислоты переносятся по организму по кровеносной системе, что не секрет. И их метаболизма происходит в митохондриях во время бета-окисления. В легких тоже есть митохондрии. Только зачем транспортировать жиры в легкие, когда их можно сжечь прямо в адипоцитах с выделением тепла.

В общем дыры предположения Тринчера:

  • он не рассматривает термогенез в митохондриях (а только мускульный);
  • он заявлял, что гипоксия приводит к термогенезу (сейчас довольно много научных данных, подтверждающих обратное);
  • роль легких в метаболизме жиров требует доказательств (пока научный мир тоже сошелся на обратном, что у легких нет эксклюзивной роли в метаболизме жиров, хотя жирные кислоты в легких могут оказываться точно также как в любых других органах);
  • нет нормально описанных молекулярных механизмов, описывающих весь подобный путь термогенеза; не широкими мазками, а вменяемой стройной моделью, на основе которой можно будет составлять эксперименты;
  • пранаямы приводят к гипервентиляции, последующее повышение pH способствует церебральной гипоксии (снижения кислорода в мозгу) – все это способствует адаптации к внешней гипоксии (внешнему недостатку кислорода) в том числе акклиматизации на высокогорье, что показано на Виме Хофе.

 

Подводя итог под всем сказанным, предположение Тринчера сложно назвать даже гипотезой в том виде, что я видел. Это идея, не подкрепленная научными фактами. Идея тоже может быть полезна в качестве части познавательного процесса.

Туко-туко учит нас тому, что о мышечном сокращении забывать не надо. И что кислород может играть важную роль в поддержании метаболизма на холоде даже без межлегочного бурого жира.

Поделиться:

Александр Вунш. Вводная лекция по фотоэндокринологии

 

Первые 16 минут лекции посвящены эволюции живых организмов с прицелом на фоточувствительность
Солнечные циклы для организмов на Земле – изначальная данность.
Изобретение фотосинтеза привело к кислородному кризису (переизбытку токсичного в ряде аспектов кислорода). Концентрация кислорода привела к формированию озонового слоя, фильтрующие УФ-спектр.
Дополнительная защита от УФ-света (я бы еще напомнил г-ну Вуншу, что аэробные способы получения энергии эффективнее анаэробных) позволила появиться более сложным видам живых организмов. В частности митохондрия стала частью эукариотов (держите в голове кембрийский взрыв как последствие всех этих изменений).

Молекулярная фотоэндокринология
16-23 минута
Первым делом упоминается закон Гротгуса-Дрейпера. Только поглощенные фотоны (энергия) имеют эффект.
В нашем организме за это отвечают хромофоры.
Как пример соединения Вунш приводит бензольную группу, которая можно “захватить” фотон и использовать его энергию.24

Бензольную группу имеют, например, ароматические аминокислоты.26

Дальше пару слайдов о фоточувствительности стероидных гормонов и проопиомеланокортина (ПОМК). Это огромные темы сами по себе, в рамках пересказа лекции ограничусь скринами слайдов.27

28

29

Анатомическая фотоэндокринология. 23-36 минута
Кожа и глаза – наши 2 основных способа поглощать фотоны.31

Заметная часть последующих разделов основывается на работе доктора Фрица Хольвича The Influence of Ocular Light Perception on Metabolism in Man and in Animal.
Свет (или его отсутствие) через супрахиазматическое ядро (СХЯ) воздействует на гипоталамус и всю последующую гормональную регуляцию организма. Супрахиазматическое ядро связано со всеми другими ядрами гипоталамуса. Длинная рука СХЯ неизбежно дотягивается в том числе до гипофиза и шишковидного тела.
Для простоты восприятия можете воспринимать СХЯ как наши биочасы, вшитые в гормональную регуляцию.

41

42

44

46

47

48

Функциональная фотоэндокринология
Далее Вунш переходит к важным цитатам из книги Фрица Хольвича.
У слепых людей размер гипофиза был меньше, чем у зрячих.50

Анализы крови и гормонов тоже отличались от слепых в сторону снижения ряда показателей.51

52

У уток яички в присутствии света меняется функция яичек. Современное отечественное исследование Даниленко и Самойловой показывает, что зависимость уровня сексуальных гормонов от света характерна и для людей.53

54

Свет вызывает системную стрессовую реакцию в организме.55

Хольвич попал в опалу индустрии света за то, что показал, что искусственный свет (3500К, белый свет) приводит к повышенным уровням кортизола и адренокортикотропного гормона, которые возвращается в норму после прекращения “облучения”.56

Если мы посмотрим на спектр искусственных источников света, то увидим значительные различия между солнцем и искусственным источниками освещения. Самыми ограниченными получаются светодиоды.58

Также не стоит забывать о цикличности солнечного излучения. Для разного времени суток характеры различные циркадрые сигналы, влияющие на наши гормоны. 60

Возвращаясь к эволюционной составляющей, яркий свет дает нам всплеск стрессовых гормонов. Ходи, действуй, размножайся, а ночь дает восстанавливаться. Это касается и наших глаз, для восстановления сетчатки после дневной “атаки” фотонами нужен мелатонин.67

68

69

73

Обилие искусственного света вечером = циркадное несоответствие и чрезмерная стимуляция тогда, когда ваш организм уже должен находить в другом режиме. Мелатонин тут лишь самая очевидная часть проблемы.

Что делать:
– использовать дома вечером биологически нейтральное освещение (без УФ и синего спектра);
– блокировать доступ синего спектра к вашим глазам (blue blocking glasses) и к вашей коже (насколько это возможно, футболка с длинным рукавом);
– спать в полной темноте (плотные темные шторы и никаких ярких огоньков ночью);
– проводить как можно больше времени на солнце без очков.

Я хотел на пальцах показать, что циркадные ритмы драйвят биологические (в том числе гормональные) процессы. Диеты и фитнес – это только 10% здоровья.

Поделиться: