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生酮饮食功能多多,你知道哪些?2 治癌癫痫增GABA干胞

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发表于 2019-9-2 10:14:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
生酮饮食功能多多,你知道哪些?(第2期)

2019-08-30 22:38

2019年8月30日讯/生物谷BIOON/---生酮饮食(ketogenic diet,简称KD)是一种脂肪高比例、碳水化合物低比例,蛋白质和其他营养素合适的配方饮食,既不影响正常的生长发育,同时又具有治疗癫痫、肿瘤等疾病的作用。

生酮饮食可将碳水化合物的含量减少至足以诱导机体进行酮症的代谢状态。 生酮饮食是一种非常有效的减肥饮食方式,还可有益于其他几种疾病的治疗。

1.Cell:生酮饮食有益新证据!酮体产生增强肠道干细胞的再生能力
doi:10.1016/j.cell.2019.07.048

在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院的研究人员发现了生酮饮食或高脂肪饮食的意外效果:高水平的酮体(ketone body),即脂肪分解产生的分子,有助于肠道维持大量的成体干细胞,这是对于保持肠道内壁健康至关重要。他们还发现即便在没有摄入高脂肪饮食的情形下,肠道干细胞会也产生异常高水平的酮体。这些酮体激活了一种众所周知的称为Notch的信号通路,该通路之前已被证实有助于调节干细胞分化。相关研究结果近期发表在Cell期刊上,论文标题为“Ketone Body Signaling Mediates Intestinal Stem Cell Homeostasis and Adaptation to Diet”。

图片来自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.07.048。

论文通讯作者、麻省理工学院科赫综合癌症研究所成员、生物学副教授Omer Yilmaz说,“酮体是代谢物如何指导肠道干细胞命运的首批例子之一。这些酮体通常被认为在营养压力期间在能量维持中起关键作用,它们通过激活Notch通路来增强干细胞功能。不同营养状态或饮食中酮体水平的变化使得干细胞能够适应不同的生理学条件。”

在这项针对小鼠的研究中,这些研究人员发现,与摄入正常饮食的小鼠体内的肠道干细胞相比,生酮饮食增强肠道干细胞的再生能力,使得它们能够更好地从肠道内壁的损伤中恢复过来。

2.Cell Rep:新发现!生酮饮食或具有潜在的抗癌效应!
doi:10.1016/j.celrep.2019.07.027

我们都知道,控制血糖水平能够帮助有效避免或控制糖尿病进展,近日,一项刊登在国际杂志Cell Reports上的研究报告中,来自德克萨斯大学的研究人员通过研究发现,限制血糖水平或许也能够有效抑制某些癌症发生。

文章中,研究者成功抑制了肺癌小鼠机体中循环葡萄糖的水平,给予小鼠生酮饮食就能够实现机体中循环葡萄糖的限制,生酮饮食中的含糖量非常低,同时研究者还给予小鼠服用一种糖尿病药物来抑制其血液中的葡萄糖被肾脏重新吸收。研究者表示,生酮饮食和血液葡萄糖的药理学限制都会抑制肺癌小鼠鳞状细胞癌的后期生长和进展,由于这些干扰措施并不会导致肿瘤萎缩,但却可以抑制肿瘤进展,这就提示,此类癌症对葡萄糖限制策略非常易感。

由于多种类型的癌症都高度依赖于葡萄糖作为其能量供应,研究者Kim和同事此前在实验室研究中发现,鳞状细胞癌或许要比其它类型的癌症更加依赖于葡萄糖(糖类),Kim说道,这项对小鼠研究的关键在于,仅仅生酮饮食就会对鳞状细胞癌小鼠产生肿瘤生长的抑制效应,当与糖尿病药物和化疗相结合时,其就会更加有效抑制癌症的进展。然而,葡萄糖的限制并不会对非鳞状细胞癌癌症类型产生任何效应。

这种葡萄糖限制的方法或许具有癌症类型特异性,其无法应用到所有癌症治疗中;此外,研究人员还分析了192名肺部或食管鳞状细胞癌,以及120名肺腺癌患者机体血液样本中的葡萄糖水平,他们在当天随机采集参与者的血液样本,并将其分类为低于或高于120mg/dL浓度的血液样本(诊断糖尿病的一个临床指标),其中并没有参与者被诊断为糖尿病。

3.Nature:重磅!生酮饮食或能有效增强靶向性癌症疗法的作用效果!
doi:10.1038/s41586-018-0343-4

近日,刊登在国际杂志Nature上的一篇研究报告中,来自威尔康乃尔医学院(Weill Cornell Medical College)的科学家们通过对小鼠进行研究发现,生酮饮食(一种低碳水化合物且高脂肪的饮食)或能改善当前抗癌药物的作用效果。文章中,研究人员解释了为何靶向作用胰岛素激活酶类磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)的特殊抗癌药物并不像我们想象中那么有效,PI3K的突变常常与多种癌症发生直接相关。

本文研究结果或能帮助研究人员开发新型策略来增强疗法的抗癌潜能;研究者Lewis C. Cantley博士说道,任何靶向作用PI3K的药物都无法有效发挥作用,除非患者通过饮食或疗法维持较低的血糖水平,如果通过生酮饮食降低机体胰岛素的水平,或许就能够明显改善这些抗癌药物的作用效果。

研究者Benjamin D. Hopkins表示,如果我们关闭了PI3K通路,就会促进癌细胞的生长,研究人员本应该观察到患者对这些药物所产生的临床反应,但实际上他们并未观察到这些反应,文章中,研究者发现,利用名为Buparlisib的PI3K抑制剂来治疗胰腺肿瘤小鼠,小鼠机体中胰岛素水平的上升就会再度激活PI3K的表达,而重新激活PI3K就会使得药物变得相对无效了,而且胰岛素的反弹提升也会挽救患者免于肿瘤而死亡。

4.Cell:震惊!肠道细菌在生酮饮食的抗癫痫作用中起着关键作用
doi:10.1016/j.cell.2018.04.027

在一项新的研究中,来自美国加州大学洛杉矶分校的研究人员鉴定出在高脂肪低碳水化合物生酮饮食(high-fat, low-carbohydrate ketogenic diet)的抗癫痫作用中起着重要作用的特定肠道细菌。这项研究是首次建立癫痫易感性和肠道菌群---人体肠道中存在着的100万亿个左右的细菌和其他微生物---之间的因果关系。相关研究结果于2018年5月24日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“The Gut Microbiota Mediates the Anti-Seizure Effects of the Ketogenic Diet”。论文通信作者为加州大学洛杉矶分校综合生物学与生理学助理教授Elaine Hsiao博士。

图片来自Cell,doi:10.1016/j.cell.2018.04.027。

Hsiao说,这种生酮饮食具有许多健康益处,包括对抗癫痫药物不作出反应的癫痫患儿遭受更少的癫痫发作。然而,人们对这种饮食如何帮助癫痫患儿一直没有给出明确的解释。在这项将小鼠作为更全面理解癫痫的动物模型的研究中,这些研究人员发现这种饮食在不到四天的时间内就会大幅改变肠道菌群,而且吃这种饮食的小鼠的癫痫发作显著减少。

为了测试肠道菌群对阻止癫痫发作是否是重要的,这些研究人员分析了生酮饮食对两种小鼠的影响:那些在无菌实验室环境中作为无菌饲养的小鼠,以及那些用抗生素治疗来杀灭肠道微生物的小鼠。论文第一作者、Hsiao实验室研究生Christine Olson 说,“在这两种小鼠下,我们发现生酮饮食不再有效地阻止癫痫发作。 这表明肠道菌群对这种饮食有效地减少癫痫发作是必需的。”

接着他们鉴定出两种类型的细菌---Akkermansia muciniphila和Parabacteroides,这种生酮饮食会增加它们的水平,而且它们在提供这种保护中发挥着关键作用。

有了这些新知识,这些研究人员研究了给予这两种细菌的无菌小鼠。Olson说,“我们发现如果我们能够一起给予这两种特定的细菌,那么我们就能够恢复生酮饮食对这种这些小鼠的保护作用。如果我们进给予这两种细菌中的一种,那么它们就不会阻止癫痫发作。这表明这两种不同的细菌当它们都存在时发挥一种独特的功能。”

这些研究人员测量了肠道、血液和海马体---一个在扩散癫痫中起着重要作用的大脑区域---中的数百种生化物质的水平。他们发现,这些在肠道菌群中的水平可通过生酮饮食加以提高的细菌会以影响海马体中的神经递质的方式改变肠道和血液中的生化物质水平。

这些细菌是如何做到这一点的?论文共同作者、Hsiao实验室博士后学者Helen Vuong 说,“这些细菌增加大脑中的γ-氨基丁酸(GABA)---一种沉默神经元的神经递质---相对于大脑中的谷氨酸---一种激活神经元使之放电的神经递质---的水平。”

5.两篇Cell Metabolism表明生酮饮食有望改善记忆,提高健康寿命
doi:10.1016/j.cmet.2017.08.004; doi:10.1016/j.cmet.2017.08.005

根据两项发表在Cell Metabolism期刊上的研究,吃高脂肪低碳水化合物的饮食让小鼠活得更长,活得更加健康。

在第一项研究中,来自美国加州大学旧金山分校和巴克老龄研究所的研究人员让小鼠循环地吃生酮饮食(ketogenic diet)和非生酮饮食(non-ketogenic diet),这迫使它们的身体产生被称作酮体的脂肪酸,从而通过严格限制碳水化合物摄取来促进代谢。相比于吃对照饮食的小鼠,这些一周吃非生酮饮食下一周吃生酮饮食的小鼠不会变胖,它们的记忆也未下降,而且它们的中年死亡率下降了。

在第二项研究中,来自美国加州大学戴维斯分校的研究人员让小鼠在14月内吃生酮饮食,这些小鼠除了表现出类似的结果之外,在运动功能、握力和肌肉质量的其他指标上也得到改善。

生酮饮食通过严格限制碳水化合物摄取来模拟饥饿的生理学影响,其中碳水化合物是细胞代谢的常用底物。这会调动酮体,随后酮体作为细胞代谢的主要底物,特别是在神经元中。人们一直在动物和人类中研究所谓的“禁食(fasting diet)”以便确定其安全性和有效性。

这两项以小鼠为实验对象的研究也报道了这种特定饮食对心脏功能和基因调节的影响。它们是首次证实吃生酮饮食的动物在认知功能上获得改善。不过还有待观察的是,类似的结果是否可能在吃生酮饮食的人类中发生。Verdin说,“观察到对大脑功能产生如此深刻的影响令我们感到非常激动人心。我们的结果并没有提示着这种情形是否在人体中发生。针对这一点,我们将需要开展广泛的临床试验。”

6.PLoS ONE:生酮饮食及高压氧疗法结合或可有效抵御恶性转移癌的扩散
doi:10.1371/journal.pone.0065522

近日,来自南佛罗里达大学的研究者通过研究揭示,无毒饮食和高压氧结合疗法或许可以有效增加恶性转移癌模型小鼠的生存时间,相关研究成果刊登于国际杂志PLoS One上。

研究者Dominic D'Agostino博士表示,两种无毒的癌症佐剂疗法,即生酮饮食以及高压氧疗法的结合或许对于模型小鼠生存时间的延长具有明显的效应。我们的研究表明,这两种疗法结合所带来的明显效应。

这项研究中,研究者通过对恶性转移癌的小鼠喂食高糖类饮食或者生酮饮食(两个研究对象组),两组小鼠都接受高压氧疗法,即使用特殊的暗箱增加组织的氧气供给量。

生酮饮食可以在生理学上促进物质的转移利用以及酮体类能量的利用,即促进从葡萄糖到脂肪酸的利用;正常的健康细胞可以使用酮体类来作为能量,但是癌细胞缺少这种代谢的灵活性,其会对择性地被降低的葡萄糖水平所影响,实体瘤同样存在低氧区域,低氧区域可以促进肿瘤生长以及癌症转移。

当两种疗法同时独立降低疾病的进展时,接受两种结合疗法的动物模型相比进行高糖类饮食的动物模型,前者生存率达到了78%。相关研究由Scivation捐助进行研究,研究结果对于科学家开发治疗以及抑制癌症的疗法提供了思路和希望。

7.PLoS ONE:生酮膳食与放疗结合或可有效捣毁脑瘤细胞
doi:10.1371/journal.pone.0036197

近日,来自圣约瑟夫医院的研究者通过揭示了,其可以有效使用一种饮食和放疗结合的技术来有效处理大脑肿瘤细胞。相关研究刊登于国际杂志PLoS ONE上。

文章中,研究者表示,生酮膳食结合放疗方法可以有效应对个体的恶性神经胶质瘤(一种恶性神经脑瘤)。这种生酮膳食是一种高脂肪、低碳水化合物的膳食,其可以改变个体机体的新陈代谢,用于治疗儿童癫痫症。这种饮食对于大脑的动态平衡效应可以帮助研究者开发治疗其它神经性疾病的疗法。

这项研究中,研究者用标准的或者生酮的饮食来处理高水平恶性神经胶质瘤的小鼠,研究小鼠也都进行了放疗处理,研究者发现,喂食以生酮饮食的小鼠组相比标准饮食小鼠组,增加了长达5天的生存中值。同时进行生酮饮食和放疗的小鼠,11只中有9只并无任何肿瘤复发迹象。

研究者分析了生酮膳食配合放疗成功抑制脑瘤成功的原因,他们认为这种疗法降低了生长因子的兴奋性、抑制了肿瘤的生长。同时研究者也认为,这或许也可以降低炎症的发生以及肿瘤周围的浮肿。

8.Nat Commun:研究揭示生酮饮食治疗癫痫的生物机制
doi:10.1038/ncomms4168

吉尔大学和苏黎世大学的一项新研究揭示脑细胞代谢和大脑活动能力之间有直接的联系。这项研究也许可以解释为什么许多癫痫病人的发作可以通过一种专门配制的饮食控制。结果发表在Nature Communications杂志上,揭示了代谢控制能抑制大脑活动过程,例如抽搐。该研究揭示了脑细胞如何生成能量和相同脑细胞如何处理信号之间的联系,早前,神经科学家假设这两个过程是不同的和独立的进程。

图片来自Nature Communications, 2014, doi:10.1038/ncomms4168。

研究的通讯作者Derek Bowie指出,现今,药物通过加强大脑的抑制,减轻焦虑,诱导麻醉,控制癫痫的发病。这些药物方法有自己的缺点,因为患者经常抱怨不愉快的副作用。实验表明脑细胞线粒体产能与同一细胞处理控制信号之间有联系。脑细胞通过使用化学信使活性氧(ROS),运用两个独立的功能,ROS通常与细胞死亡信号有关。

而ROS已知与老年化疾病,如阿尔茨海默氏症和帕金森氏有关,新的研究显示,ROS在健康大脑中也起着重要的作用。研究人员试图理解为什么许多癫痫患者的惊厥,尤其是幼儿,可以用高脂肪,低碳水化合物饮食被称为生酮饮食来治疗。

该饮食可以控制癫痫发作,这早在古希腊被发现。从20世纪20年代,直到20世纪50年代,生酮饮食被广泛用于治疗癫痫症患者。随着20世纪50年代抗惊厥药物的出现,饮食治疗方法失宠。但由于20%〜30%的患者对抗惊厥药物无响应,现在生酮饮食重新回到视野。(生物谷 Bioon.com)

http://news.bioon.com/article/6743100.html



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 楼主| 发表于 2019-9-2 10:17:51 | 显示全部楼层
本帖最后由 邓文龙 于 2019-9-2 10:20 编辑

Cell:生酮饮食有益新证据!酮体产生增强肠道干细胞的再生能力

2019-08-28 20:39

2019年8月28日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院的研究人员发现了生酮饮食或高脂肪饮食的意外效果:高水平的酮体(ketone body),即脂肪分解产生的分子,有助于肠道维持大量的成体干细胞,这是对于保持肠道内壁健康至关重要。他们还发现即便在没有摄入高脂肪饮食的情形下,肠道干细胞会也产生异常高水平的酮体。这些酮体激活了一种众所周知的称为Notch的信号通路,该通路之前已被证实有助于调节干细胞分化。相关研究结果近期发表在Cell期刊上,论文标题为“Ketone Body Signaling Mediates Intestinal Stem Cell Homeostasis and Adaptation to Diet”。

图片来自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.07.048。

论文通讯作者、麻省理工学院科赫综合癌症研究所成员、生物学副教授Omer Yilmaz说,“酮体是代谢物如何指导肠道干细胞命运的首批例子之一。这些酮体通常被认为在营养压力期间在能量维持中起关键作用,它们通过激活Notch通路来增强干细胞功能。不同营养状态或饮食中酮体水平的变化使得干细胞能够适应不同的生理学条件。”

在这项针对小鼠的研究中,这些研究人员发现,与摄入正常饮食的小鼠体内的肠道干细胞相比,生酮饮食增强肠道干细胞的再生能力,使得它们能够更好地从肠道内壁的损伤中恢复过来。

一种意料之外的作用

成体干细胞可以分化成许多不同的细胞类型,存在于整个身体的多种组织中。这些干细胞在肠道中特别重要,这是因为肠道内壁每隔几天就会更换一次。Yilmaz实验室此前已证实禁食可以增强年老小鼠的干细胞功能,而且高脂肪饮食可以刺激肠道干细胞的快速生长。

在这项研究中,Yilmaz及其团队想要研究代谢在肠道干细胞功能中的潜在作用。通过分析基因表达数据,论文第一作者、Yilmaz实验室成员Chia-Wei Cheng发现参与酮体产生的几种酶在肠道干细胞中要比在其他类型的细胞中更丰富。

当摄入高脂肪饮食时,细胞利用这些酶将脂肪分解成酮体,在没有碳水化合物的情况下,身体可以将这些酮体用作燃料。然而,鉴于这些酶在肠道干细胞中如此活跃,即使在摄入正常饮食的情形下,这些干细胞也会产生异常高水平的酮体。

这些研究人员吃惊地发现这些酮体激活Notch信号通路,已知这种信号通道在调节干细胞功能(比如再生受损组织)中起着至关重要的作用。

Cheng说,“肠道干细胞可以自我产生酮体,并通过微调一种控制细胞谱系和命运的内在发育途径来维持它们自身的干性(stemness)。”

在小鼠中,这些研究人员发现生酮饮食可以增强这种效果,而摄入这种饮食的小鼠能够更好地再生新的肠道组织。当他们给小鼠喂食高糖饮食时,他们观察到了相反的效果:酮体产生和干细胞功能都下降了。

干细胞功能

这项研究有助于回答Yilmaz在证实禁食和高脂肪饮食均可增强肠道干细胞功能的之前研究中提出的一些问题。这些新发现表明任何限制碳水化合物摄入的饮食都可刺激酮体产生,从而有助于促进干细胞增殖。

Yilmaz说,“在食物被剥夺期间,酮体在肠道中大量产生并且在保存和增强肠道干细胞活性的过程中发挥着重要作用。当食物不易获得时,肠道可能需要保存干细胞功能,以便当营养物充足时,你会有一群非常活跃的肠道干细胞,这些干细胞能够继续在肠道中定植。”

Yilmaz说,这些研究结果表明,生酮饮食可以促进肠道内的酮体产生,这可能有助于修复肠道内壁遭受的损伤。肠道损伤可能发生在接受放疗或化疗的癌症患者身上。

这些研究人员如今计划研究其他类型组织中的成体干细胞是否使用酮体来调节它们的功能。另一个关键问题是酮体诱导的干细胞活性是否与癌症产生有关,这是因为有证据表明肠道和其他组织中的某些肿瘤来自干细胞。

Yilmaz说,“如果一种干预措施促进干细胞---一群作为某些肿瘤起源的细胞---增殖,那么这样的干预是否可能会增加癌症风险?这是我们想要了解的。这些酮体在肿瘤形成的早期阶段发挥了什么作用?通过饮食或小分子过多地驱动这种通路是否会影响癌症产生?我们仍然不知道这些问题的答案。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Chia-Wei Cheng et al. Ketone Body Signaling Mediates Intestinal Stem Cell Homeostasis and Adaptation to Diet. Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.07.048.
https://www.cell.com/cell/fullte ... 87%3Fshowall%3Dtrue

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092867419308487

2.Study links certain metabolites to stem cell function in the intestine
http://news.mit.edu/2019/ketones-stem-cell-intestine-0822

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