Menjelajahi Peran BHB dalam Kesehatan Mental: Modulasi Epigenetik sebagai Perawatan Psikiatri Metabolik
Perkiraan waktu membaca: 16 menit
Jadi ketika kita berbicara tentang diet ketogenik yang menghasilkan keton, dan keton tersebut adalah badan pemberi sinyal molekuler, inilah yang saya maksud. BHB adalah badan keton yang paling banyak dipelajari dalam literatur saat ini. Itu tidak berarti bahwa badan keton lainnya tidak memiliki efek atau pengaruh sinyal molekuler. Artinya, penelitian pada saat artikel ini ditulis berfokus pada efek yang terlihat pada BHB.
BHB dulunya dipandang hanya sebagai produk sampingan metabolik namun telah mendapatkan momentum selama beberapa tahun karena perannya dalam proses kompleks modulasi epigenetik, peran yang memiliki implikasi besar terhadap gangguan neuropsikiatri.
Epigenetika: Arsitek Halus Ekspresi Gen
Sebelum saya membahas beberapa hal secara spesifik tentang BHB, menurut saya akan sangat membantu jika memahami konsep epigenetika. Untuk menjelaskan hal ini, saya ingin menggunakan analogi umum antara perpustakaan dan pustakawan. Bayangkan DNA Anda sebagai perpustakaan besar dengan banyak koleksi buku yang berisi informasi genetik Anda. Epigenetika mirip dengan pustakawan yang memutuskan buku mana yang dikeluarkan dari rak untuk dibaca dan mana yang tetap disimpan. Pustakawan sangat berkuasa dalam skenario ini, setujukah Anda? Pustakawan tidak mengubah buku itu sendiri – urutan DNA tetap tidak berubah – namun pustakawan mempengaruhi bagian mana dari kode genetik yang diungkapkan atau “dibaca,” dan mana yang tidak. Di perpustakaan ini, buku-buku (DNA) sangat berharga sehingga tidak bisa dihilangkan. Namun, ketika sebuah buku dipilih untuk dibaca, proses terpisah (transkripsi) membuat fotokopi (messenger RNA; mRNA) dari halaman yang diperlukan. Fotokopi inilah yang keluar dari perpustakaan, membawa informasi yang dibutuhkan sel untuk memproduksi protein.
Urutan DNA dalam gen tetap sama terlepas dari pengaruh epigenetik. Menurut saya konsep genetika dan epigenetika dapat membingungkan bagi orang yang belum terbiasa dengan konsep tersebut. Jika Anda bingung dengan hal ini, Anda tidak sendirian. Mari kita lihat beberapa contoh yang membantu pemahaman kita.
Mengonsumsi makanan kaya Vitamin B12, seperti daging, susu, dan telur, dapat mempengaruhi penanda epigenetik. Meskipun Vitamin B12 tidak mengubah urutan DNA gen yang berkaitan dengan kesehatan saraf dan sel darah, Vitamin BXNUMX memainkan peran penting dalam menjaga pola DNA yang sehat, yang sangat penting untuk ekspresi gen yang tepat.
Paparan polutan dan bahan kimia, seperti logam berat, dapat menyebabkan perubahan epigenetik. Racun ini tidak mengubah urutan gen DNA sebenarnya, namun dapat mengubah ekspresi pola DNA. Hal ini memengaruhi cara gen tertentu diekspresikan, sehingga berpotensi berdampak pada kesehatan tanpa mengubah kode genetik itu sendiri.
Stres psikologis dan pengalaman traumatis dapat menyebabkan modifikasi epigenetik. Pengalaman-pengalaman ini tidak mengubah urutan DNA dalam gen yang terkait dengan respons stres dan kesehatan mental. Namun, mereka dapat mengubah cara gen-gen ini diekspresikan melalui berbagai mekanisme. Ekspresi gen yang berubah ini dapat berdampak pada respon stres tubuh dan bahkan mempengaruhi metabolisme sel dan fungsi mitokondria karena respon stres terkait erat dengan penggunaan energi dan kesehatan sel. Jadi, meskipun kode genetik tidak berubah, cara tubuh merespons stres pada tingkat molekuler dapat diubah secara signifikan.
Olahraga mempengaruhi ekspresi gen PPARGC1A, yang penting untuk metabolisme energi. Meskipun latihan ini tidak mengubah DNA sebenarnya dari gen PPARGC1A, latihan ini meningkatkan aktivitasnya. Hal ini menyebabkan peningkatan produksi mitokondria dalam sel otot dan efisiensi energi yang lebih baik, semuanya melalui modifikasi epigenetik tanpa mengubah urutan DNA gen.
Regulasi ekspresi gen (alias epigenetika) dicapai melalui berbagai mekanisme. Pada artikel ini, kita akan mempelajari tentang modifikasi histon, metilasi DNA, dan mikroRNA (miRNA), juga dikenal sebagai RNA non-coding. Pada akhirnya, Anda akan memahami sedikit lebih baik bagaimana efek BHB mempengaruhi proses penting untuk ekspresi gen dengan cara yang mempengaruhi kesehatan otak.
Memahami β-Hydroxybutyrate: Lebih dari Sekadar Bahan Bakar
Bagi mereka yang baru mengenal blog dan diet ketogenik, mari segera beri tahu Anda! β-Hydroxybutyrate adalah badan keton yang sebagian besar diproduksi di hati selama keadaan pengurangan asupan karbohidrat, seperti puasa atau kepatuhan terhadap diet ketogenik. Dalam keadaan ini, tubuh beralih dari penggunaan glukosa sebagai sumber bahan bakar utama ke pembakaran lemak, yang mengarah pada produksi BHB dan keton lainnya. Anda bisa membuat BHB dengan mengikuti diet ketogenik, atau Anda bisa mengonsumsi BHB sebagai suplemen atau kombinasi keduanya.
Namun perlu Anda ketahui bahwa peran BHB lebih dari sekadar sebagai sumber energi alternatif. Ia bertindak sebagai molekul pemberi sinyal yang mempengaruhi berbagai proses biologis. Di antara perannya yang paling menarik adalah kemampuannya untuk memodulasi dan mempengaruhi ekspresi gen melalui berbagai jalur epigenetik yang relevan dengan suasana hati dan fungsi kognitif.
Peran β-Hydroxybutyrate (BHB) dalam Kesehatan Mental: Pengaruh Epigenetik dan Interaksi GPCR
Jadi, untuk memahami peran multifaset β-Hydroxybutyrate (BHB) dalam kesehatan mental, kita harus mengeksplorasi dampak epigenetiknya, dan khususnya interaksinya dengan reseptor berpasangan protein G (GPCR). GPCR adalah keluarga besar reseptor permukaan sel yang memainkan peran penting dalam mentransmisikan sinyal dari luar sel ke dalam. Mereka berikatan dengan ligan tertentu (seperti hormon, NT, dan produk sampingan metabolik seperti BHB) dan ini mengaktifkan protein G.
Protein G, kependekan dari protein pengikat nukleotida guanin, adalah keluarga protein yang bertindak sebagai saklar molekuler di dalam sel. Mereka terletak di sisi dalam membran sel dan diaktifkan oleh GPCR.
Setelah protein G diaktifkan di dalam sel, mereka membuat beberapa langkah kaskade sinyal yang melibatkan molekul perantara penting seperti pembawa pesan sekunder (misalnya cAMP, ion kalsium) dan kinase (enzim yang menambahkan gugus fosfat ke protein lain). Beberapa jalur pensinyalan yang diprakarsai oleh GPCR secara tidak langsung berinteraksi dengan mesin epigenetik sel.
Misalnya, kaskade yang mereka mulai dapat mengarah pada aktivasi kinase yang memfosforilasi faktor transkripsi atau protein lain yang terlibat dalam regulasi gen. Sederhananya, ketika protein G diaktifkan, mereka memulai reaksi berantai, yang pada akhirnya mengaktifkan enzim tertentu (misalnya kinase). Kinase ini kemudian memodifikasi protein kunci (seperti faktor transkripsi) yang mengontrol gen mana yang aktif di dalam sel. Ini adalah bagaimana sinyal dari luar sel (seperti hormon) dapat menyebabkan perubahan pada aktivitas sel, termasuk perubahan pada gen mana yang aktif.
Jadi, semua ini sangat menarik, tapi apa yang kita ketahui tentang peran BHB dalam berinteraksi dengan GPCR? GPR109A dan GPR41 adalah tipe spesifik dari reseptor berpasangan protein G (GPCR) di mana efek spesifik BHB telah diidentifikasi dalam literatur penelitian.
BHB mengaktifkan GPR109A di adiposit, mengurangi lipolisis dan juga di sel imun dan endotel. Aktivasi ini dapat menghasilkan efek anti inflamasi yang berpotensi mengurangi risiko aterosklerosis. Bagaimana hal ini bisa berdampak langsung pada kesehatan otak dan, oleh karena itu, memberikan efek pengobatan untuk penyakit mental dan gangguan neurologis? Nah, efek anti-inflamasi, seperti yang diberikan melalui interaksi aktivasi BHB dan GPR109A dalam sel imun dan endotel, sangat penting bagi otak! Peradangan kronis diketahui merupakan faktor penyebab berbagai gangguan neurologis, sehingga mengurangi peradangan dapat melindungi otak dari peradangan saraf. Peningkatan fungsi endotel meningkatkan aliran darah ke otak dan memastikan pengiriman oksigen dan nutrisi yang lebih baik—mekanisme penting untuk fungsi otak dan, oleh karena itu, stabilisasi suasana hati dan fungsi kognitif.
Namun, efek BHB bersifat penghambatan atau “antagonis” dalam ekspresi GPR41. Bagaimana BHB yang menghalangi ekspresi bisa bermanfaat? Tampaknya berlawanan dengan intuisi, bukan? Jadi, mari kita mulai eksplorasi kita dalam konteks diabetes.
Pada diabetes, ekspresi GPR41 yang tidak terkekang dikaitkan dengan penurunan sekresi insulin. Penurunan ini diperkirakan berkontribusi terhadap tantangan sel beta pankreas dalam merespons peningkatan kadar glukosa secara memadai, yang merupakan ciri utama diabetes tipe 2. Aktivasi GPR41 dalam sel beta pankreas sebenarnya berperan dalam menghambat sekresi insulin yang distimulasi glukosa dalam kondisi diabetes.
Namun, seperti yang telah disebutkan, BHB terlihat menentang ekspresi GPR41. Mengapa itu penting? Karena memusuhi (melawan atau memperlambat) ekspresi GPR41 dapat memberikan efek metabolisme yang menguntungkan.
Dengan bekerja melawan GPR41, BHB berpotensi meningkatkan sekresi insulin, sehingga meningkatkan kontrol glukosa darah. Mekanisme ini menunjukkan peran penting BHB dalam mengelola diabetes, khususnya dalam meningkatkan toleransi glukosa dan sensitivitas insulin. Namun bagaimana dengan penyakit mental dan masalah neurologis yang ditandai dengan disfungsi metabolisme di otak? Saya berpendapat bahwa efek ini signifikan bagi kesehatan otak.
Glukosa darah yang stabil sangat penting untuk fungsi otak, dan peningkatan regulasi glukosa mendukung kesehatan kognitif, mengurangi risiko penyakit neurodegeneratif, membantu menstabilkan suasana hati, dan menawarkan perlindungan saraf secara keseluruhan. Telah terbukti bahwa antagonisme BHB terhadap GPR41 mempengaruhi konsumsi energi dan aktivitas saraf simpatis. Interaksi yang juga mempengaruhi homeostasis glukosa dengan mengatur sekresi insulin.
Antagonisme GPR41 oleh BHB juga mempengaruhi aktivitas saraf simpatis. Mengatur aktivitas saraf simpatis penting karena merupakan bagian dari respons tubuh terhadap stres. Dengan memodulasi respons ini, BHB dapat memberikan pengaruh dalam mengelola efek terkait stres pada otak, yang kita tahu dapat mengganggu metabolisme otak. Peran interaksi ini dalam homeostasis glukosa dan sekresi insulin sangat penting untuk kesehatan otak, dan ketidakseimbangan dapat menyebabkan masalah suasana hati dan kognitif serta peningkatan risiko penyakit neurodegeneratif.
BHB memainkan peran penting dalam inflamasi, neurologis, dan penyakit metabolik sebagai ligan GPCR endogen.
He, Y., Cheng, X., Zhou, T., Li, D., Peng, J., Xu, Y., & Huang, W. (2023). β-Hydroxybutyrate sebagai pengubah epigenetik: Mekanisme dan implikasi yang mendasari. Heliyon. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21098
Tidak sulit untuk melihat bagaimana efek BHB pada GPCR mempunyai implikasi yang signifikan terhadap kesehatan metabolisme, dan, oleh karena itu, berdampak langsung pada kesehatan otak.
Dan itu hanyalah efek tidak langsung BHB terhadap ekspresi epigenetik melalui GPCR. Mari kita beri tahu Anda mekanisme langsung yang terlibat sehingga Anda dapat lebih memahami mengapa ini merupakan terapi yang ampuh.
Metilasi 101: Menetapkan Tahap Peran BHB dalam Regulasi Gen
BHB memiliki efek kuat pada metilasi. Sebelum kita membahasnya, kita perlu meluangkan waktu sejenak untuk membicarakan apa itu metilasi karena ini adalah proses biologis mendasar yang memainkan peran penting dalam regulasi gen dan epigenetika.
Jangan terlalu memperumit kata ini. Tampaknya menakutkan pada awalnya, tetapi pada intinya, metilasi hanyalah penambahan kelompok kimia kecil yang disebut kelompok metil ke bagian tertentu dari DNA kita atau ke protein (histon) yang membungkus DNA. Mereka bertindak seperti 'tanda' yang dapat mengaktifkan atau membungkam gen. Ketika gugus metil ditambahkan ke daerah tertentu, mereka dapat 'mematikan' suatu gen, sehingga mencegahnya digunakan untuk membuat protein. Ketika gugus metil kecil ini tidak ada, mereka 'menghidupkan' suatu gen dengan membiarkannya ditranskripsi secara aktif menjadi protein. Tag metil mematikan gen, dan gen tersebut tidak menghasilkan protein. Gen yang tidak memiliki tag metil akan aktif dan membuat protein.
Dalam analogi perpustakaan dan pustakawan, metilasi DNA dapat diibaratkan seperti pustakawan yang menempatkan penanda atau label tertentu pada buku tertentu. Penanda ini tidak mengubah isi buku (urutan DNA) namun menunjukkan apakah sebuah buku harus mudah diakses atau tidak. Dalam analogi ini, ketika sebuah buku diberi tag oleh pustakawan (metilasi), itu adalah sinyal bahwa buku tersebut tidak boleh dibuka atau dibaca saat ini. Hal ini mirip dengan bagaimana metilasi dalam DNA dapat menekan ekspresi gen tertentu. Seolah-olah pustakawan tersebut berkata, “Buku ini tidak diperlukan saat ini; mari kita simpan di rak dan keluar dari peredaran.” Sebaliknya, tidak adanya tanda seperti itu berarti buku tersebut tersedia untuk dibaca, serupa dengan kurangnya metilasi yang memungkinkan suatu gen diekspresikan.
Peningkatan kadar β-Hydroxybutyrate (BHB) dapat menghambat aktivitas enzim seperti DNA methyltransferases (DNMTs). DNMT bertanggung jawab untuk menambahkan gugus metil ke DNA, sebuah proses kunci dalam regulasi gen yang dikenal sebagai metilasi. Dengan menghambat enzim tersebut, BHB dapat mengurangi metilasi DNA, yang dapat menyebabkan perubahan ekspresi gen tertentu.
Mari kita berikan contoh untuk memudahkan pembelajaran Anda!
BHB menghambat enzim yang mendorong metilasi. Penghambatan oleh BHB ini memungkinkan gen PGC-1a (koaktivator PPARG 1a) untuk melakukan peningkatan regulasi. Ini sungguh, sangat bagus. PGC-1a sangat penting untuk fungsi mitokondria dan biogenesis. Peningkatan regulasi gen ini memainkan peran penting dalam menjaga fungsi pernapasan mitokondria dan laju oksidasi asam lemak.
Jika Anda ingin mengetahui gen apa yang dipengaruhi oleh efek BHB pada metilasi, maka Anda akan sangat menikmati artikel yang saya tulis tentang hal itu!
Telah diketahui secara luas bahwa badan keton tidak hanya berfungsi sebagai bahan bakar tambahan pengganti glukosa tetapi juga menginduksi fitur anti-oksidatif, anti-inflamasi, dan kardioprotektif melalui pengikatan pada beberapa protein target, termasuk histone deacetylase (HDAC), atau reseptor berpasangan protein G. (GPCR)
He, Y., Cheng, X., Zhou, T., Li, D., Peng, J., Xu, Y., & Huang, W. (2023). β-Hydroxybutyrate sebagai pengubah epigenetik: Mekanisme dan implikasi yang mendasari. Heliyon. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21098
Kerja sama antara metilasi DNA dan perubahan histon adalah kunci dalam mematikan gen tertentu. Interaksi yang diatur seperti ini menunjukkan kompleksitas regulasi epigenetik, di mana berbagai proses bekerja sama untuk menyempurnakan ekspresi gen, yang pada akhirnya memengaruhi fungsi seluler.
Menjelajahi Hubungan Antara Penghambatan BHB dan HDAC
Selanjutnya, kita akan membahas sesuatu yang disebut Histone Deacetylases (HDACs). Keluarga HDAC terdiri dari beberapa enzim yang masing-masing diberi nomor berbeda, seperti HDAC1, HDAC2, HDAC3, dan seterusnya, termasuk HDAC5. Ini adalah enzim yang biasanya menghilangkan gugus asetil dari histon, sehingga DNA menjadi padat dan aktivitas gen berkurang.
BHB telah terbukti menghambat HDAC5, dan hal ini dikaitkan dengan hasil neuroprotektif, karena membantu memblokir jalur yang menyebabkan kematian sel. Hal ini menimbulkan pertanyaan tentang peran keton, seperti BHB, dalam mengobati kelainan yang melibatkan variasi genetik HDAC5, seperti gangguan bipolar. Mungkinkah modulasi HDAC5 oleh keton menjadi mekanisme utama diet ketogenik memberikan efek terapeutik pada gangguan bipolar?
Mari kita kembali ke analogi perpustakaan dan pustakawan kita. Bayangkan pustakawan (epigenetika) menggunakan HDAC (enzim) untuk mengemas buku (gen) lebih rapat ke rak (histone). Pengemasan rak yang rapat membuat sulit untuk mengeluarkan buku satu per satu (kita semua pasti punya rak buku seperti ini, bukan?). Kesulitan yang dialami dalam mengeluarkan buku dari rak mengurangi kemungkinan buku tersebut dibaca (ekspresi gen). Lebih sedikit HDAC berarti lebih banyak ruang di rak buku dan lebih mudah mengambil buku (gen). Mengerti? Bagus! Ayo lanjutkan!
Dan bagi mereka yang tidak memiliki latar belakang biologi, Anda mungkin bertanya-tanya apakah metilasi ada hubungannya dengan Histone Deacetylases (HDACs). Mereka tidak. Keduanya merupakan mekanisme yang sangat berbeda. Namun seringkali dibahas bersama dalam artikel yang sama karena mekanisme tersebut bersifat kolaboratif. Area DNA yang mengalami metilasi berat dapat menarik protein yang mengenali wilayah termetilasi tersebut. Protein-protein ini kemudian dapat merekrut HDAC ke situs tersebut, yang akan Anda pelajari dapat memiliki efek yang kuat.
Kebetulan BHB memainkan peran yang kuat dalam modulasi ekspresi gen dengan menghambat Histone Deacetylases (HDACs). Penghambatan BHB terhadap HDAC mencegah deasetilasi ini, yang menyebabkan keadaan DNA menjadi lebih rileks.
Saya tahu kata “santai” itu aneh dalam konteks ini. Tapi saya tidak mengada-ada. Istilah “santai” dalam konteks modifikasi DNA dan histon cocok dan umum digunakan dalam biologi molekuler. Ketika DNA “relaks”, ini mengacu pada keadaan di mana DNA tidak terlalu melingkari histon. Relaksasi ini sangat penting untuk ekspresi gen, karena memungkinkan faktor transkripsi dan protein pengatur lainnya lebih mudah mengakses wilayah DNA tertentu.
Relaksasi ini memungkinkan gen tertentu, seperti FOXO3a, misalnya, menjadi lebih aktif. FOXO3a terlibat dalam berbagai proses seluler, termasuk respons stres dan apoptosis (kematian sel terprogram). Penghambatan HDAC oleh BHB dapat meningkatkan transkripsi FOXO3a, berkontribusi terhadap resistensi stres seluler dan mekanisme kelangsungan hidup. Efek ini sangat relevan dalam konteks perlindungan saraf, yang merupakan efek pengobatan yang sangat dibutuhkan bagi mereka yang menderita penyakit mental.
Saya tidak ingin Anda berpikir bahwa efek BHB pada HDAC hanya relevan untuk satu gen. Contoh lain yang relevan dan penting tentang bagaimana penghambatan HDAC dengan kehadiran BHB sebagai modifikasi epigenetik terlihat jelas ketika kita melihat Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF)
Hasil kami menunjukkan bahwa badan keton BHBA dapat meningkatkan ekspresi BDNF pada konsentrasi dalam wilayah fisiologis (0.02-2 mM) di bawah pasokan energi normal.
Hu, E., Du, H., Zhu, X., Wang, L., Shang, S., Wu, X., … & Lu, X. (2018). Beta-hidroksibutirat meningkatkan ekspresi BDNF di neuron hipokampus dengan suplai glukosa yang memadai. Neuroscience, 386, 315-325. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2018.06.036
Penghambatan HDAC oleh BHB juga terlihat menyebabkan peningkatan ekspresi BDNF. BDNF adalah gen penting untuk pertumbuhan saraf, kelangsungan hidup, dan plastisitas sinaptik. Dengan menghambat HDAC, BHB meningkatkan keadaan histon yang lebih asetat di dekat gen BDNF, sehingga memfasilitasi transkripsinya. Peningkatan regulasi BDNF ini dapat memiliki implikasi signifikan terhadap neuroplastisitas, fungsi kognitif, dan kemungkinan pengobatan depresi dan gangguan mood lainnya.
Memahami Pengaruh BHB pada Regulasi microRNA
Metode lain dari regulasi epigenetik adalah sesuatu yang disebut microRNAs (miRNAs), yaitu molekul RNA kecil tanpa kode yang mengatur ekspresi gen. Mereka bertindak sebagai pemandu yang dapat menempel pada messenger RNA (mRNA) tertentu di dalam sel, dan ketika mereka melakukan hal ini, microRNAs (miRNAs) dapat menghentikan messenger RNA (mRNA) dalam membuat protein atau memperlambat produksi protein. Bagaimana kami menjelaskan peran microRNA pada ekspresi epigenetik menggunakan analogi perpustakaan kami?
Dalam analogi perpustakaan genetik kita, di mana gen adalah buku, dan pustakawan mewakili epigenetika, mikroRNA (miRNA) seperti catatan kecil yang muncul setelah pustakawan memilih untuk membaca buku (gen) dan fotokopi (mRNA) telah dibuat. Catatan ini memberikan panduan tentang seberapa sering pustakawan (epigenetika) harus terus mengakses buku (gen) tertentu atau apakah akses harus dibatasi, sehingga memastikan kontrol yang lebih baik atas ekspresi gen untuk memenuhi kebutuhan sel.
BHB memperluas pengaruhnya ke microRNAs (miRNAs). Bagaimana BHB melakukan hal ini? Mereka berfungsi dengan mengikat molekul RNA pembawa pesan tertentu (mRNA), yang biasanya mengakibatkan represi atau degradasi RNA pembawa pesan tersebut. Seperti yang dijelaskan dalam analogi perpustakaan kami, mikroRNA (miRNA) berperan dalam regulasi pasca-transkripsi terutama dengan menyempurnakan ekspresi gen. Mereka mungkin menargetkan RNA pembawa pesan tertentu (mRNA) untuk degradasi atau menghambat translasinya untuk meningkatkan atau mengurangi produksi protein tertentu sebagai respons terhadap kebutuhan sel.
Proses tersebut merupakan komponen kunci dari regulasi pasca transkripsional yang mempengaruhi beragam proses seluler, termasuk metabolisme.
Studi yang dilakukan pada sukarelawan manusia menunjukkan bahwa profil ekspresi mikroRNA berubah secara signifikan setelah menjalani diet Ketogenik (KD) selama 6 minggu, menunjukkan bahwa perubahan metabolisme yang disebabkan oleh KD, termasuk peningkatan kadar BHB, dapat menyebabkan perubahan pada miRNA. ekspresi.
Secara keseluruhan, para sukarelawan di KD menunjukkan regulasi miRNA yang menargetkan gen spesifik yang terkait dengan metabolisme nutrisi serta jalur sinyal mTOR, PPAR, insulin, dan sitokin.
Nasser, S., Vialichka, V., Biesiekierska, M., Balcerczyk, A., & Pirola, L. (2020). Efek diet ketogenik dan badan keton pada sistem kardiovaskular: Konsentrasi itu penting. Jurnal diabetes dunia, 11(12), 584–595. https://doi.org/10.4239/wjd.v11.i12.584
Namun yang menarik adalah miRNA yang diatur oleh Diet Ketogenik (KD) menargetkan gen spesifik yang terkait dengan metabolisme nutrisi, serta jalur sinyal penting seperti mTOR (target mekanistik rapamycin), PPAR (peroxisome proliferator-activatedreceptor), insulin. pensinyalan, dan jalur pensinyalan sitokin. Ini adalah jalur penting untuk kesehatan otak dengan memodulasi metabolisme energi dan memperbaiki serta mengurangi peradangan saraf.
Ini hanyalah cara lain BHB berkontribusi dalam menyempurnakan ekspresi gen, memengaruhi fungsi seluler, dan memberikan efek pengobatan potensial pada proses penyakit atau kondisi metabolisme.
Kesimpulan
Dalam artikel ini, Anda telah menjelajahi beberapa mekanisme di mana kehadiran BHB bertindak sebagai modulator epigenetik ekspresi gen. Kembali ke analogi kita tentang perpustakaan yang penuh dengan buku (gen) dan pustakawan (epigentika), menjadi jelas bahwa BHB berperan sebagai pustakawan dalam “perpustakaan” genetik kita.
Sama seperti pengaruh pustakawan terhadap isi perpustakaan, BHB tidak mengubah urutan DNA dasar itu sendiri; itu membiarkan urutan DNA tidak berubah. Namun, BHB memainkan peran penting dalam mempengaruhi tanda epigenetik dan proses molekuler yang menentukan ekspresi gen. Melalui dampaknya pada proses seperti modifikasi histon, metilasi DNA, dan regulasi mikroRNA, BHB muncul sebagai pengatur yang kuat dalam dunia epigenetika yang rumit. Hal ini sangat memengaruhi keadaan metabolisme kita dan dapat memengaruhi ekspresi gen, memengaruhi fungsi berbagai sistem relevan yang berdampak pada kesehatan otak. Lalu saya bertanya, mengapa hal itu tidak memberikan efek pengobatan untuk penyakit mental dan gangguan saraf?
Saya sangat berharap artikel ini bermanfaat dalam pemahaman Anda tentang diet ketogenik. Anda berhak mengetahui semua cara agar Anda bisa merasa lebih baik, dan dengan efek sinyal molekuler keton yang kuat yang diidentifikasi dalam literatur penelitian, Anda mungkin menemukan bahwa diet ketogenik mungkin salah satunya.
Referensi
Conway, C., Beckett, MC, & Dorman, CJ (2023). Bias OFF-to-ON yang bergantung pada relaksasi DNA dari saklar genetik fimbrial tipe 1 memerlukan protein terkait nukleoid Fis. Mikrobiologi (Reading, Inggris), 169(1), 001283. https://doi.org/10.1099/mic.0.001283
Cornuti, S., Chen, S., Lupori, L., Finamore, F., Carli, F., Samad, M., Fenizia, S., Caldarelli, M., Damiani, F., Raimondi, F., Mazziotti, R., Magnan, C., Rocchiccioli, S., Gastaldelli, A., Baldi, P., & Tognini, P. (2023). Histon otak beta-hidroksibutirilasi memasangkan metabolisme dengan ekspresi gen. Ilmu Seluler dan Molekuler, 80(1), 28. https://doi.org/10.1007/s00018-022-04673-9
Hu, E., Du, H., Zhu, X., Wang, L., Shang, S., Wu, X., Lu, H., & Lu, X. (2018). Beta-hydroxybutyrate Meningkatkan Ekspresi BDNF di Neuron Hippocampal di bawah Pasokan Glukosa yang Memadai. Neuroscience, 386, 315-325. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2018.06.036
Huang, C., Wang, P., Xu, X., Zhang, Y., Gong, Y., Hu, W., Gao, M., Wu, Y., Ling, Y., Zhao, X., Qin, Y., Yang, R., & Zhang, W. (2018). Metabolit tubuh keton β-hidroksibutirat menginduksi percabangan mikroglia terkait antidepresi melalui aktivasi Akt-small RhoGTPase yang dipicu oleh penghambatan HDAC. Glia, 66(2), 256 – 278. https://doi.org/10.1002/glia.23241
Mikami, D., Kobayashi, M., Uwada, J., Yazawa, T., Kamiyama, K., Nishimori, K., … & Iwano, M. (2019). β-Hydroxybutyrate, suatu badan keton, mengurangi efek sitotoksik cisplatin melalui aktivasi HDAC5 dalam sel epitel kortikal ginjal manusia. Ilmu Kehidupan, 222, 125-132. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2019.03.008
Murakami, M., & Tognini, P. (2022). Mekanisme molekuler yang mendasari sifat bioaktif dari diet ketogenik. Nutrisi, 14(4), 782. https://doi.org/10.3390/nu14040782
Mukai, R., & Sadoshima, J. (2023). Badan Keton Melestarikan Mitokondria Melalui Epigenetika. JACC: Dasar Ilmu Translasi, 8(9), 1138 – 1140. https://doi.org/10.1016/j.jacbts.2023.05.013
Nasser, S., Vialichka, V., Biesiekierska, M., Balcerczyk, A., & Pirola, L. (2020). Efek diet ketogenik dan badan keton pada sistem kardiovaskular: Konsentrasi itu penting. Jurnal Diabetes Dunia, 11(12), 584 – 595. https://doi.org/10.4239/wjd.v11.i12.584
Tang, C., Ahmed, K., Gille, A., Lu, S., Gröne, H.-J., Tunaru, S., & Offermanns, S. (2015). Hilangnya FFA2 dan FFA3 meningkatkan sekresi insulin dan meningkatkan toleransi glukosa pada diabetes tipe 2. Nature Medicine, 21(2), Pasal 2. https://doi.org/10.1038/nm.3779