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同日兩篇Nature子刊：生酮飲食或可預(yù)防甚至逆轉(zhuǎn)心力衰竭

日期:2020-10-31

同日兩篇Nature子刊：生酮飲食或可預(yù)防甚至逆轉(zhuǎn)心力衰竭

一直以來，科學(xué)家們都在嘗試通過改變飲食方式幫助人們改善健康狀況。其中，高脂、低碳水化合物和適當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)的生酮飲食方式頗受大眾追捧，不僅在減肥方面效果顯著，而且早前已被證明能夠有效治療癲癇。然而，生酮飲食的妙用似乎遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此。?當(dāng)?shù)貢r間10月26日，《Nature Metabolism》發(fā)布了兩篇與生酮飲食和心臟衰竭有關(guān)的文章，分別是美國圣路易斯大學(xué)的研究人員帶來的“Nutritional modulation of heart failure in mitochondrial pyruvate carrier–deficient mice”以及愛荷華大學(xué)卡佛醫(yī)學(xué)院的研究人員帶來的“Mitochondrial pyruvate carriers are required for myocardial stress adaptation”。
兩篇文章均指出，高脂或生酮飲食在小鼠實(shí)驗(yàn)中可以完全預(yù)防甚至逆轉(zhuǎn)由代謝過程引起的心力衰竭。

? ? ? ? ? ? ? ? ??//doi.org/10.1038/s42255-020-00296-1

//doi.org/10.1038/s42255-020-00288-1?心臟是一個具有高能量需求和代謝靈活性的器官，其代謝依賴于脂肪酸的氧化作為產(chǎn)生腺苷三磷酸（ATP）的主要來源。?丙酮酸是心肌和其他組織中廣泛存在的一種天然代謝燃料和抗氧化物質(zhì)，能夠增強(qiáng)心肌收縮性能和心肌能量狀態(tài)。不過，它必須通過線粒體丙酮酸載體（MPC）進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，后者是MPC1和MPC2蛋白組成的異源低聚物，也是心力衰竭中解偶聯(lián)糖酵解和葡萄糖氧化的代謝中樞。?在由圣路易斯大學(xué)Kyle S. McCommis教授領(lǐng)導(dǎo)的研究中，研究人首先對比了患有與不患有心臟衰竭的人和小鼠心臟中的MPC蛋白表達(dá)，發(fā)現(xiàn)在衰竭的人和小鼠心臟中MPC表達(dá)降低，并且小鼠中MPC的基因缺失導(dǎo)致心臟重塑和功能障礙。

心衰時MPCs下調(diào)，心肌MPC2缺失導(dǎo)致TCA循環(huán)功能障礙?隨后，研究人員敲除了小鼠心臟的Mpc2基因，此時丙酮酸刺激的氧消耗率（OCR）顯著降低，并且心肌MPC的丟失導(dǎo)致線粒體丙酮酸代謝缺陷，三羧酸（TCA）循環(huán)流量的改變以及氧化還原狀態(tài)的潛在失調(diào)。盡管超聲圖顯示小鼠在6周齡的時候心臟正常，但之后逐漸出現(xiàn)心臟重塑和功能障礙。?為了驗(yàn)證飲食是否能夠改善Mpc2基因缺失小鼠的心臟重塑和功能障礙，研究人員在小鼠6周齡至17周齡期間分別以低脂飲食（LF）、生酮飲食（KD）、低碳水化合物飲食對它們進(jìn)行飼養(yǎng)。?結(jié)果顯示，生酮飲食組在10周齡和16周齡的超聲心動圖顯示出幾乎正常的心臟大小和功能，而低脂飲食組則顯示出嚴(yán)重心臟功能不全。在17周齡時，生酮飲食組小鼠全都存活下來了，但是低脂飲食組存活率僅為65%。不過，研究人員發(fā)現(xiàn)，這樣的效果似乎并不是由酮體代謝帶來的，而是刺激了脂肪酸氧化（FAO）所產(chǎn)生的效果。?更加令人驚喜的是，研究人員發(fā)現(xiàn)生酮飲食顯示出逆轉(zhuǎn)心力衰竭的潛力，即使是16周大、已經(jīng)顯示出心臟擴(kuò)張和收縮功能變差的Mpc2基因缺失小鼠，以生酮飲食的方式喂養(yǎng)3周后病情仍然得到有效改善。

KD能逆轉(zhuǎn)CS-Mpc2 a心力衰竭逆轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)的時間軸?在另一項(xiàng)研究中，愛荷華大學(xué)卡佛醫(yī)學(xué)院的研究人員敲除了小鼠的MPC1基因，并觀察到小鼠出現(xiàn)了心肌肥厚、心力衰竭和過早死亡的情況，在進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)，生酮飲食或高脂飲食均能逆轉(zhuǎn)非應(yīng)激性的MPC1基因缺陷小鼠的心臟結(jié)構(gòu)，重塑其功能。?

選擇性底物喂養(yǎng)可逆轉(zhuǎn)小鼠心臟功能不全?當(dāng)然，生酮飲食并不是萬能的，研究人員發(fā)現(xiàn)，只有在發(fā)生主動脈狹窄之前進(jìn)行3周生酮飲食才能夠起到保護(hù)作用。?總之，這兩項(xiàng)研究揭示了線粒體丙酮酸在調(diào)節(jié)心臟基礎(chǔ)代謝和功能方面的核心作用，飲食干預(yù)或許是提高脂肪酸代謝以逆轉(zhuǎn)心臟功能不全和重塑的潛在方案。

參考資料：

[1]?Nutritional modulation of heart failure in mitochondrial pyruvate carrier–deficient mice.

[2]?Mitochondrial pyruvate carriers are required for myocardial stress adaptation.

[3]?High fat or 'ketogenic' diets could prevent, reverse heart failure.

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