Загадка для любителей подсчета калорий

1 молекула глюкозы дает 38 молекул АТФ;
1 молекула 18-углеродной стеариновой кислоты дает 147 молекул АТФ, притом всего лишь в 2 раза больше калорий.

Вопрос: в чем термодинамический смысл подсчета калорий из пищи?

P.S. http://facstaff.bloomu.edu/jandreac/…ectureFL07.pdf

Поделиться:

Кишечная микрофлора и кардио-метаболическое здоровье

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25825594

В целом

Новорожденных первыми колонизирую энтеробактерии, стрептококки, стафилококки. От влагалища и ануса матери.

При Кесарево сечении и преждевременных родах у детей меньшее разнообразие бактерий, что связывают с риском развития некоторых заболеваний, в частности ожирения.

С грудью кишечная палочка, стрептококки, за которыми следуют бифидобактерии, которые быстро начинают доминировать. У детей на молочной смеси еще больше разнообразие микробиоты: меньше бифидобактерии и больше клостридий и энтерококков.

У взрослых (исследование американское, потому речь идет об американцах). Большинство видов бактерий во взрослом кишечнике человека принадлежат к типам Firmicutes (около 60%), Bacteroidetes (около 15%) и Actinobacteria (около 15%), но таких типов как Verrucomicrobia (около 2%), протеобактерий (около 1%) и Methanobacteriales (археи) (около 1%). Все с огромной индивидуальной вариабельностью.

Ожирение

При пересадке каловых масс нормальные мыши тоже становились жирными, что говорить о роли микробиоты в метаболических процессах, ведущих к ожирению.

Диабет

У диабетиков 2-го типа микрофлора кишечника отличается от здоровых людей. Одно китайское исследование нашло среды дисбиоза и расплода оппортунистских бактерий в кишечники диабетиков.

SCFa, КЦЖК, короткоцепочные жирные кислоты

Кишечная микробиота играет огромную роль в поглощении энергии. Стерильным (без кишечных бактерий) мышам требовалось на 30% больше калорий из еды, чтобы поддерживать мышечную массу.

Бактерии занимаются гидролизом и ферментации неперевариваемых самим организмом полисахаридов. На выходе получаем моносахариды и КЦЖК.

Три основные КЦЖК: пропионовая (propionate) уксусная кислота (acetate), масляная кислота (butyric).

Масляная кислота (как уже ранее писал) уменьшает кишечную проницаемость и усиливает выработку мукозы.

Один из вариантов как КЦЖК влияют на метаболическое здоровье – через желчь. Стерильные мыши имеют большее высокую концентрацию желчной кислоты в желчи.

В одном исследовании жирных (из-за диеты) мышей пичкали холевой кислотой и смогли обратить ожирение, обусловленное диетой. Эффект был опосредован усилением экспрессии 2 йодтиронин деиодиназа (D2) фермента и как следствие повышенной конверсии неактивного тироксина (Т4) в активный три-йодтиронин (Т3) в бурой жировой ткани, эффективно повышая расход энергии за счет окисления жиров.

13073_2015_157_fig2_html

Самое необычное в исследовании

Соединения с триэтиламином, такие как фосфатидилхолин (PS) и карнитин связывают с развитием сердечно-сосудисных заболеваний. Кишечная микробиота их перерабатывает до триэтиламина, который в печени преобразовывает до триэтиламиноксида (TMAO). Последний традиционно связывают с атеросклерозом (формированием бляшек) и ССЗ. Хотя механизм действия не ясен и с этим постулатом спорят другие исследования. И карнтитина значительно меньше TMAO (так как конвертируется опосредованно). Из лецитина больше. Буду следить, очень уж мне нравится лецитин и фосфолипиды оттуда для поддержки печени.

Пребиотики – это в основном неперевариваемые олигосахариды – компоненты пищи, которые стимулируют расплод определенных бактерий.

Пробиотики – сами бактерии, которые могу привнести изменения в работу ЖКТ. Лактобактерии и бифидобактерии показывали хороший результат в улучшении метаболического профиля: ожирения, диабета, гликированного гемоглобина, ЛПНП, триглицеридов итд.

Соответственно антибиотики этой самой кишечной среде заметно вредят.

Поделиться:

Влияние вирусов на кишечную микробиоту

Molecular Bases and Role of Viruses in the Human Microbiome

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022283614003301

http://dx.doi.org.sci-hub.cc/10.1016/j.jmb.2014.07.002

Бактерии, археи и грибки имеют соотношение ко всем остальным клеткам в организме примерно 10 к 1.

Больше всего бактерий, а еще больше бактерий – вирусов-бактериофагов (или фагов), которые атакуют бактерии, а не клетки человека.

Большая часть вирусов в организме – бактериофаги, а не эукариоты.

Бактерии и фаги сосуществуют 3-5 млрд лет. Фаги – основной стимул эволюционной изменчивости бактерий.

На Земле примерно 1031 фагов и 1030 бактерий. 10 бактериофагов на 1 бактерию.

Фаги – основной источники горизонтального обмена генами между различными штаммами, видами и даже родами бактерий.

Совершенно необязательно, что вирусы-бактериофаги вредят «фитнесу» бактерий.

Защитные механизмы бактерий:

  1. Защищают свои рецепторы от литических вирусов, вплоть до создания экстраклеточных матриц;
  2. Деградация ДНК атакующего вируса (у 90% бактерий нашли подобную защиту);
  3. Подмножество бактерий самоуничтожается, чтобы ограничить расплод вируса;
  4. CRISPR-Cas – когда хранится определенная «сигнатура» вирусов в бактериальной ДНК. Затем бактерии узнают вирусы по «сигнатуре» и мешают им плодиться, а иногда и атакуют. В основе этого метода (четкое вырезание части ДНК) построены самые современные методы генетической модификации.

Вирусы отвечают точечной мутацией, перегруппировкой генома, словом, быстрой адаптацией/контрадаптацией.

Возможные плюсы бактериофагов:

  1. Вирусы могут привнести гены, потенциально полезные бактериям;
  2. Контролируют размеры популяции отдельного штамма бактерий; Потому человеческая микробиота становится более разнообразной;
  3. Несут в себе гены патогенов (антибиотиков), что помогает бактериям адаптироваться к ним;

Кровь не стерильна, в ней тоже есть вирусы-бактериофаги (и эукариоты). Проникать в кровь они могут через ослабленный кишечный барьер.

А вот на коже большинство вирусов – эукариоты.

Что это всё значит? Ничего нового.

Вирусы – такой же источник изменчивости/адаптации нашего организма по отношению к среде как, допустим, воздействие среды на митохондрии. Еще одна переменная в уравнении.

Поделиться:

Метформин. Механизмы действия

Стандартный и общепринятый механизм действия метформина – это активация аденозин-монофосфат протеин-киназы (AMPK – eng).

AMPK – «топливный» сенсор для метаболизма глюкозы и липидов, который выступает в роли клеточного стрессора, запускающего ряд процессов. AMPK активируют физические нагрузки [и голодание], когда сокращение мышц приводит к истощению запасов АТФ, АМФ. После чего с помощью глюкагона начинается аутофагия.
Физические нагрузки активируют АMPK не только в мышцах, но одновременно и в печени и в жировой ткани. Контролируется AMPK лептином и грелином, оба высвобождаются из жировой ткани. Первый снижает уровни AMPK в мозгу, второй повышает. Также грелин стимулирует выброс гормона роста и способствует набору сухой массы.

Повышение уровня AMPK ингибирует отложение гликогена, увеличивает потребление (reuptake) глюкозы и улучшает восприимчивость инсулину.
Короче AMPK ингибирует анаболические процессы (синтез жирных кислот, триглицеридов, синтез белков) и включает катаболические (синтез АТФ: оксидация жиров и гликолиз);

Вернемся к метформину. Он ингибирует активность комплекса I митохондий. Производство АТФ падает и активируется AMPK, чтобы компенсировать эти процессы.
Митохондриальный стресс приводит и к другим вещам, независимым от AMPK. Ответ на стресс приводит к активации фактора роста фибробласта 21 (FGF21), который стимулирует поглощение глюкозы адипоцитами, но не другими клетками, что улучшает метаболический профиль.

Также метформин понижает выработку глюкозы печенью через ингибирование фермента митохондриальная глицерофосфат дегидрогеназа (mGPD). Этот же механизм может привести к сбою конвертации лактата в пируват. Как известно, лактоацидоз – одна из возможных побочек метформина.

Кишечник
– больше всего метформин сконцентрирован в мукозе;
– самый больший эффект происходит на бактерии Akkermansia (грам-негативные, анаэробные, неподвижные бактерии, находящиеся в основном в мукозе), они увеличивают выработку муцина;
– когда эти бактерии администрировали во время HF-диеты вместо метформина – метаболический профиль увеличивался; и количество бокаловидных клеток, производящих муцин увеличивалось, как при самом метформине;
– эти бактерии и метформин снижали активность Т-клеток (механизм не ясен), далее снижались IL-1β и IL-6, через которые меняется экспрессия рибонуклеиновой кислоты в висцеральной жировой ткани, то есть меньше висцерального жира откладывается и снижаются небольшие тканевый воспалительные процессы;
Akkermansia взаимодействует с эндоканнабиоидными рецепторами, что снижаем воспаление, улучшает барьерную функцию и секрецию пептидов кишечника – что улучшает метаболический профиль во время плохой диеты;
– муцин усиливает “сопротивляемость” дендритных клеток кишечника (иммунной системы) и ингибирует транскрипцио́нный фактор NF-κB B-лимфоцитов.

Большую часть уже рассказал. Метформин приводит к увеличению концентрации глюкагоноподобного пептида 1 (GLP-1, инкретин) в крови. Что повышает чувствительность к инсулину (см эффекты GLP-1 на ЖКТ) и приводит к пролиферации и неогенезу бета-клеток поджелудочной.

Аутофагия улучшает функцию поджелудочный и снижает воспалительные тканевые процессы низкого уровня (характерно для диабетиков, особенно в поджелудочной). за счет ингибирования инфламмосом.

 

  1. New mechanisms of metformin action: Focusing on mitochondria and the gut by Kyu Yeon Hur, Myung-Shik Lee
  2. Intermittent Fasting and Leptin by Jack Kruse

P.S. Не трогал ретикулум, так как он тоже связан с AMPK. Не трогал долгожительность червей/мышей , так как там всё не очень ясно по обзорке, лучше посмотреть конкретные исследования.

Поделиться:

Глюкоза при вирусных инфекциях полезна, при бактериальных вредна

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(16)30972-2
http://sci-hub.cc/10.1016/j.cell.2016.07.026

В зависимости от патогена, необходима разная диета.
Если у нас бактериальная инфекция, то кетоны уменьшают урон нейронов от реактивных видов кислорода (ROS).
С вирусной инфекцией всё наоборот. Глюкоза необходима для защитной реакции организма на вирусные инфекции.

В исследовании было две модели воспалительных процессов:
бактериальная – заражали листериями;
вирусная – заражали гриппом

Важно то, что для инициации кетоза (а точнее блокирования метаболизма глюкозы) использовали 2-deoxy-d-glucose (2DG), последняя молекула заслуживает отдельного упоминания в разрезе кето-диеты.

Делали так: в каждом модели давали и глюкозу, и 2DG (то есть и блокировали метаболизм глюкозы) и смотрели разницу – где что отличается.

Администрация 2DG напрямую блокировала расплод листерий и шло подавление эндотоксемии (присутствия эндотоксина LPS в крови).
Администрация глюкозы имела противоположный эффект.
Смотрели разницу – нашли в количестве мертвых нейронов в мозгах мышей.
Во время бактериальной инфекции производится много реактивных видов кислорода (ROS).
С помощью 2DG активировали транскрипторный фактор PPAR-alpha, который отвечает за вход в кетоз.
Кетоны действовали как ингибиторы деацетилазы гистонов (разновидность анти-эпилептиков и стабилизаторов настроения, на которые по действию похожи кетоны) и источник энергии, что позволяло клеткам и тканям адаптироваться к бактериальной инфекции.

По время вирусной инфекции ингибирование утилизации глюкозы было летальным (при классическом диетарном кето нет ингибирования утилизации глюкозы).
Вирусная инфекция приводит к стрессу эндоплазматического ретикулума (ER). Отсутствие утилизации глюкозы приводит к большему стрессу этого органоида и возможному адопоптозу (программе клеточной гибели).
Вирусные инфекции стимулируют unfolded protein response (UPR) отчасти через путь PERK-eIF2a-ATF4-CHOP. Когда этот путь активирован, то клетка может либо адаптироваться, либо активировать программу смерти (адопоптоз).
Утилизация глюкозы необходима при вирусных инфекциях для цитозащитной реакции в нейронах.
Отсутствие глюкозы во время вирусных инфекций приводит к пониженному пульсу, более редкому дыханию, более низкой температуре тела.
Глюкоза активно забирается мозгом после вирусной инфекции, но не после бактериальной.

Поделиться: