Restrizione calorica

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Per la restrizione calorica ai fini della perdita di peso, vedere la dieta.

La restrizione calorica, o restrizione calorica, o restrizione energetica, è un regime dietetico che riduce l'apporto calorico senza incorrere nella malnutrizione o una riduzione dei nutrienti essenziali. "Ridurre" può essere definito in relazione alla precedente assunzione del soggetto prima di limitare intenzionalmente le calorie, o rispetto a una persona media di un tipo di corpo simile. I componenti alimentari comunemente consumati che contengono calorie sono carboidrati, proteine ​​e grassi.

In un certo numero di specie la restrizione calorica senza malnutrizione può rallentare il processo di invecchiamento biologico, con conseguente maggiore mantenimento della salute giovanile e un aumento sia della durata mediana che della durata massima.[1][2] Tuttavia, l'effetto estensivo della restrizione calorica non è dimostrato essere universale.[3] Nell'uomo, gli effetti a lungo termine sulla salute di una moderata restrizione calorica con sufficienti sostanze nutritive sono sconosciuti.[4]

Usando scimmie rhesus, una collaborazione del National Institute on Aging e della University of Wisconsin ha scoperto che la restrizione calorica senza malnutrizione prolungava la durata della vita e ritardava l'insorgenza di disturbi legati all'età; età avanzata, qualità della dieta più alta e sesso femminile erano fattori positivi che influivano sui benefici ottenuti dall'assunzione calorica inferiore.[5]

Effetti sulla salute

Nell'uomo, gli effetti a lungo termine sulla salute di una moderata restrizione calorica con sufficienti sostanze nutritive sono sconosciuti.[4]

Rischi di malnutrizione

Il termine "restrizione calorica" ​​come usato in gerontologia si riferisce a regimi dietetici che riducono l'apporto calorico senza incorrere nella malnutrizione.[4] Se una dieta ristretta non è progettata per includere sostanze nutritive essenziali, la malnutrizione può portare a gravi effetti deleteri, come mostrato nel Minnesota Starvation Experiment.[6] Questo studio è stato condotto durante la seconda guerra mondiale su un gruppo di uomini magri, che hanno ridotto il loro apporto calorico del 45%[7] per 6 mesi e composto circa il 77%[8] della loro dieta con carboidrati.[6] Come previsto, questa malnutrizione ha comportato numerosi adattamenti metabolici positivi (ad esempio diminuzione del grasso corporeo, pressione arteriosa, profilo lipidico migliorato, bassa concentrazione di T3 nel siero, diminuzione della frequenza cardiaca a riposo e dispendio energetico a riposo dell'intero corpo), ma anche una vasta gamma di effetti negativi, come anemia, edema, deperimento muscolare, debolezza, deficit neurologici, vertigini, irritabilità, letargia e depressione.[9]

Perdite muscoloscheletriche

Gli studi a breve termine sugli esseri umani riportano una perdita di massa e forza muscolare e una ridotta densità minerale ossea.[10] Tuttavia, non è chiaro se la riduzione della densità minerale ossea danneggi effettivamente la salute delle ossa.[11] In uno studio in donne in premenopausa, la densità minerale ossea dopo la perdita di peso era maggiore quando normalizzata per il peso corporeo;[11] ridotta densità minerale ossea è anche osservata negli esseri umani sottoposti a restrizione calorica a lungo termine con un'alimentazione adeguata, ma non sono state segnalate fratture[12] e la riduzione della densità minerale ossea non era associata a cambiamenti deleteri nella microarchitettura ossea.[11]

Gli autori di una revisione del 2007 della letteratura sulla restrizione calorica hanno avvertito che "è possibile che anche una moderata restrizione calorica possa essere dannosa in specifiche popolazioni di pazienti, come le persone magre che hanno una quantità minima di grasso corporeo".[13]

Indice di massa corporea inferiore al normale, elevata mortalità

Le diete di restrizione calorica in genere portano a un ridotto peso corporeo, ma il peso ridotto può derivare da altre cause e non è di per sé necessariamente sano. In alcuni studi, il basso peso corporeo è stato associato ad un aumento della mortalità, in particolare nei soggetti a tarda età o anziani. Il basso peso corporeo negli anziani può essere causato da condizioni patologiche associate all'invecchiamento e predisposizione a una mortalità più elevata (come cancro, disturbi polmonari ostruttivi cronici o depressione) o alla cachessia (sindrome da deperimento) e alla sarcopenia (perdita di massa muscolare, struttura e funzione).[14] Uno dei più famosi di tali studi ha collegato un indice di massa corporea inferiore a 18 nelle donne con un aumento della mortalità da cause non tumorali e non cardiovascolari.[15] Gli autori hanno tentato di adattarsi a fattori di confusione (fumo di sigaretta, omissione di escludere malattie preesistenti); altri hanno sostenuto che gli aggiustamenti erano inadeguati.[16]

"Gli epidemiologi dell'ACS (American Cancer Society), dell'American Heart Association, della Harvard School of Public Health e di altre organizzazioni hanno sollevato specifiche domande metodologiche sul recente studio di Centers for Disease Control and Prevention e presentato analisi di altri set di dati. .. è che non ha adeguatamente giustificato la perdita di peso da gravi malattie come il cancro e le malattie cardiache ... [e] non è riuscito a spiegare adeguatamente l'effetto del fumo sul peso ... Di conseguenza, lo studio Flegal ha sottovalutato il rischi derivanti dall'obesità e sovrastimato i rischi di magrezza ".[17]

Tali studi epidemiologici sul peso corporeo non riguardano la restrizione calorica utilizzata negli studi anti-invecchiamento; non si tratta di assunzione calorica, in quanto il peso corporeo è influenzato da molti fattori diversi dall'assunzione di energia, inoltre, "la qualità delle diete consumate dagli individui con indice di massa corporea bassa è difficile da valutare e può mancare di nutrienti importanti alla longevità. "[4] Le diete ipocaloriche tipiche raramente forniscono le elevate prese di nutrienti che sono una caratteristica necessaria di una dieta anti-restrizione calorica.[18][19][20] Inoltre, "Gli individui di peso inferiore negli studi non sono una restrizione calorica perché il loro apporto calorico riflette i loro set-point individuali ad libitum e non una riduzione da quel set-point."[4]

Attivare abbuffate

In coloro che hanno un disturbo da alimentazione incontrollata, la restrizione calorica può far precipitare un episodio di alimentazione incontrollata, ma non sembra comportare diversamente tale rischio.[21]

Giovane o incinta

La restrizione calorica a lungo termine a un livello sufficiente per rallentare il processo di invecchiamento non è generalmente raccomandata nei bambini, negli adolescenti e nei giovani adulti (di età inferiore ai 21 anni), perché questo tipo di dieta può interferire con la crescita fisica naturale, come è stato osservato in animali da laboratorio. Inoltre, lo sviluppo mentale e le modifiche fisiche al cervello avvengono nella tarda adolescenza e nella prima età adulta che potrebbero essere negativamente influenzate da una grave restrizione calorica.[22]Alle donne incinte e alle donne che cercano di rimanere incinta si consiglia di non praticare restrizioni caloriche, poiché un basso IMC può causare disfunzioni ovulatorie (infertilità) e le madri sottopeso sono più inclini al parto prematuro.[22]

Preoccupazioni varie

È stato anche notato che le persone che perdono peso su tali diete rischiano di sviluppare sensibilità al freddo, irregolarità mestruali, infertilità e cambiamenti ormonali.[23]

meccanismi

Anche se c'è stata una ricerca sulla restrizione calorica per oltre 70 anni, il meccanismo con cui funziona la restrizione calorica non è ancora ben compreso.[2] Alcune spiegazioni includono la riduzione della temperatura corporea interna,[24] riduzione delle divisioni cellulari, bassi tassi metabolici, ridotta produzione di radicali liberi,[25] ridotto danno al DNA[26][27] e ormesi.[28]

Temperatura

La restrizione calorica abbassa la temperatura corporea centrale, un fenomeno ritenuto una risposta adattiva per ridurre il dispendio energetico quando la disponibilità di nutrienti è limitata. Abbassare la temperatura può prolungare la durata della vita degli animali a sangue freddo. I topi, che sono a sangue caldo, sono stati progettati per avere una temperatura corporea ridotta che aumenta la durata della vita indipendentemente dalla restrizione calorica.[24]

ormesi

Articolo principale: Ormesi

Alcune ricerche hanno indicato l'ormesi come una spiegazione dei benefici della restrizione calorica, rappresentando azioni benefiche legate a un fattore di stress biologico a bassa intensità come l'assunzione di calorie ridotta.[29] Come un ruolo potenziale per la restrizione calorica, la dieta impone uno stress biologico a bassa intensità sull'organismo, suscitando una risposta difensiva che può contribuire a proteggerlo contro i disturbi dell'invecchiamento.[30] In altre parole, la restrizione calorica pone l'organismo in uno stato difensivo in modo che possa sopravvivere alle avversità, con conseguente miglioramento della salute e una vita più lunga.[29] Questo passaggio a uno stato difensivo può essere controllato da geni di longevità (vedi sotto).[31]

Ormesi mitocondriale

L'ormone mitocondriale era un concetto puramente ipotetico fino alla fine del 2007, quando il lavoro su un piccolo verme chiamato Caenorhabditis elegans suggeriva che la restrizione del metabolismo del glucosio prolungava la durata della vita principalmente aumentando lo stress ossidativo per stimolare l'organismo ad avere una resistenza aumentata in ultima analisi ad ulteriore stress ossidativo.[32] Questa è probabilmente la prima prova sperimentale che l'ormesi sia la ragione per una durata prolungata dopo la restrizione calorica.

Sebbene l'invecchiamento possa essere concettualizzato come l'accumulo di danni, la più recente determinazione che i radicali liberi partecipino alla segnalazione intracellulare ha reso l'equazione categoriale dei loro effetti con "danno" più problematica di quanto fosse comunemente apprezzata in passato. In precedenza è stato proposto su una base ipotetica che i radicali liberi possano indurre una risposta endogena che si conclude con adattamenti più efficaci che proteggono dai radicali esogeni (e probabilmente da altri composti tossici).[33] Lo stress mitocondriale subletale con un aumento accidentale di specie reattive dell'ossigeno può far precipitare molte delle alterazioni benefiche nella fisiologia cellulare prodotta dalla restrizione calorica.[34][35][36]

Evoluzione

È stato recentemente sostenuto che durante gli anni di carestia, potrebbe essere desiderabile evolutivamente per un organismo di evitare la riproduzione e di sovraregolare i meccanismi protettivi e di riparazione degli enzimi per garantire che sia adatto alla riproduzione negli anni futuri. Questa argomentazione sembra essere supportata da recenti studi sugli ormoni. La CR grave prolungata riduce il siero totale e il testosterone libero aumentando le concentrazioni di globulina legante gli ormoni sessuali nell'uomo; questi effetti sono indipendenti dall'adiposità.[37]

Vedi anche: Insulina § Effetti fisiologici

È stato dimostrato che l'abbassamento della concentrazione di insulina e sostanze correlate all'insulina, come il fattore di crescita insulino-simile 1 e l'ormone della crescita, regola l'autofagia, il meccanismo di riparazione della cellula.[38] Un'ipotesi correlata suggerisce che la restrizione calorica funzioni diminuendo i livelli di insulina e quindi aumentando l'autofagia,[38][39] ma la restrizione calorica colpisce molti altri indicatori di salute, ed è ancora indeciso se l'insulina sia la preoccupazione principale.[40] È stato dimostrato che la restrizione calorica aumenta il DHEA nei primati, ma non è stato dimostrato che aumenti il ​​DHEA nei primati post-puberali.[41][42] La misura in cui questi risultati si applicano agli esseri umani è ancora oggetto di indagine.

Chromatin e PHA-4

L'evidenza suggerisce che gli effetti biologici della restrizione calorica sono strettamente correlati alla funzione della cromatina.[43] Uno studio ha determinato che il gene PHA-4 è responsabile della longevità dietro la restrizione calorica nei nematodi, "con risultati simili previsti per gli esseri umani".[44]

Danno del DNA ridotto

Articolo principale: Teoria del danno al DNA dell'invecchiamento

La restrizione calorica riduce la produzione di specie reattive dell'ossigeno.[25][45]

Sohal et al. osservò che la restrizione calorica diminuiva i danni di 8-OHdG nel DNA dei topi cuore, muscolo scheletrico, cervello, fegato e rene.I livelli di 8-OHdG nel DNA di questi organi in topi di 15 mesi sono stati ridotti a una media dell'81% di quelli nel DNA di topi nutriti con una dieta senza restrizioni.[26] Kaneko et al. osservato che, nei ratti, la restrizione dietetica ritardava l'insorgenza di aumenti correlati all'età in 8-OHdG nel DNA nucleare di cervello, cuore, fegato e reni. Il livello di 8-OHdG in questi organi dei ratti a basso contenuto calorico a 30 mesi era in media del 65% del livello nei ratti nutriti con una dieta senza restrizioni.[46]

Nei roditori, la restrizione calorica rallenta l'invecchiamento, diminuisce la produzione di ROS e riduce l'accumulo di danni al DNA ossidativo in più organi. Questi risultati collegano il danno ossidativo del DNA ridotto all'invecchiamento più lento. L'osservazione coerente che la restrizione calorica riduce il danno ossidativo del DNA presta il supporto alla possibilità che il danno del DNA ossidativo sia associato all'invecchiamento.[27][47]

Meccanismo Sirtuin-mediato

Ricerche preliminari indicano che le sirtuine sono attivate dal digiuno e servono come "sensori di energia" durante il metabolismo.[48] Sirtuins, in particolare Sir2 (trovato nel lievito) sono stati implicati nell'invecchiamento del lievito,[49] e sono una classe di NAD altamente conservata+enzimi dipendenti dalla deacetilasi istonica.[50] Gli omologhi Sir2 sono stati identificati in una vasta gamma di organismi, dai batteri agli esseri umani.[49][51] Il lievito ha 3 geni SIR (SIR2, SIR3 e SIR4) che sono responsabili del silenziamento di loci di tipo accoppiamento, telomeri e rDNA.[52] Sebbene tutti e tre i geni siano necessari per il silenziamento di loci e telomeri di tipo accoppiamento, solo il SIR2 è stato implicato nel silenziamento dell'rDNA.[53] Inoltre, i geni correlati a SIR2 regolano anche la formazione di alcune forme di sopravvivenza specializzate, come le spore nel lievito[54] e daher larve in C. elegans.[55] Uno studio fatto da Kaeberlein et al. (1999) nel lievito scoprirono che la delezione di Sir2 diminuiva la durata della vita, e copie aggiuntive aumentavano la durata della vita.[51]

In molti studi di restrizione calorica, si ritiene che Sir2 media gli effetti della longevità dalla restrizione calorica per diversi motivi. In primo luogo, si è riscontrato che nel lievito senza SIR2, la restrizione calorica non conferiva longevità nel lievito;[56] in secondo luogo, nei mutanti di Sir2 è stata osservata un'abbondanza di cerchi di DNA ribosomiale extra cromosomico (che tipicamente limitano la durata della vita) e che la mitigazione di questi cerchi ristabilisce una durata regolare, ma è comunque resistente alla longevità mediata dalla restrizione calorica;[57][58] terzo, quella restrizione calorica aumenta l'attività di Sir2 in vivo.[59] Sebbene Sir2 sia implicato nella longevità mediata dalla restrizione calorica, il metodo con cui Sir2 è regolato sotto restrizione calorica è ancora dibattuto.

Due ipotesi di longevità mediata da restrizione cal2 / Sir2 sono il meccanismo NADH e il meccanismo del percorso di salvataggio NAD. Nell'ipotesi NADH, si ritiene che la restrizione calorica causi un aumento della respirazione,[59] che a sua volta provoca una riduzione dei livelli di NADH.[50] Questa diminuzione della concentrazione di NADH aumenterebbe la regolazione di SIR2, poiché il NADH funziona come inibitore competitivo di SIR2.[58] Inoltre, è stato dimostrato che la sovraespressione dell'idrogenasi NADH aumenta la longevità e abbatte la catena di trasporto degli elettroni bloccando la longevità mediata dalla restrizione calorica. Il meccanismo del percorso di salvataggio NAD si basa su uno studio di Anderson et al., In cui hanno dimostrato che la restrizione calorica provoca una regolazione verso l'alto di PNC1 (un enzima responsabile della sintesi di NAD da nicotinammide e ADP-ribosio) diminuisce i livelli di nicotinamide, che in turn upregulates SIR2 e quindi aumenta la durata della vita.[60] Sebbene questi modelli non si escludano a vicenda, non è stato condotto alcun esperimento per collegare i due.[58]

Mimetici di restrizione calorica

Articolo principale: restrizione calorica mimetica

Il lavoro sui meccanismi di restrizione calorica ha dato speranza alla sintesi di futuri farmaci per aumentare la durata della vita umana simulando gli effetti della restrizione calorica. In particolare, l'elevato numero di geni e percorsi segnalati per regolare le azioni di restrizione calorica negli organismi modello rappresentano obiettivi interessanti per lo sviluppo di farmaci che imitano i benefici della CR senza i suoi effetti collaterali.[61][62][63]

Sir2, o "silenzioso regolatore di informazione 2", è un sirtuin, scoperto nelle cellule di lievito del panettiere, che viene ipotizzato per sopprimere l'instabilità del DNA.[64] Nei mammiferi, Sir2 è noto come SIRT1. Un sostenitore dell'opinione che il gene Sir2 possa essere alla base dell'effetto della restrizione calorica nei mammiferi proteggendo le cellule dal morire sotto stress.[65] Si suggerisce che una dieta a basso contenuto calorico che richiede meno nicotinammide adenina dinucleotide per metabolizzare può consentire a SIRT1 di essere più attiva nei suoi processi di prolungamento della vita, possibilmente mediante un meccanismo di SIRT1 che rilascia grasso dalle cellule di accumulo.[66]

sirtuine

Si sta tentando di sviluppare farmaci che fungano da mimetici CR, e gran parte di questo lavoro si è concentrato su una classe di proteine ​​chiamate sirtuine.[67]È stato segnalato che il resveratrolo attiva SIRT1 e prolunga la durata del lievito,[68] vermi nematodi, moscerini della frutta,[69] pesce vertebrato,[70] e topi che consumano una dieta ad alto contenuto calorico.[71] Tuttavia, il resveratrolo non prolunga la durata della vita nei topi normali[72] e l'effetto del resveratrolo sulla durata della vita nei nematodi e nei moscerini della frutta è stato contestato.[73]

Ci sono studi che indicano che il resveratrolo potrebbe non funzionare attraverso SIRT1[74][75] ma può funzionare attraverso altri obiettivi.[76][77] Una sperimentazione clinica della formulazione di resveratrolo SRT501 è stata sospesa.[78]

Storia

Benedetto è noto per l'equazione di Harris-Benedict utilizzata per misurare il tasso metabolico.

La medicina antica, la provincia di Ippocrate e Galeno dopo di lui, insegnavano che i molto grassi erano destinati a morire improvvisamente più spesso degli esili.[79] Intorno al 1000 d.C. Avicenna insegnava agli anziani a mangiare meno di quando erano giovani.[79] Verso il 1500, a causa della sua salute a causa della gola, il nobile veneziano Luigi Cornaro adottò una dieta ipocalorica a 35 anni e andò a vivere per avere 102 anni. Il suo libro di grande successo Discorsi della vita sobria[80] ha descritto il suo regime, limitandosi a 350 g (12 once) di cibo al giorno (compreso pane, tuorlo d'uovo, carne e zuppa) e 410 ml (14 US fl oz) di vino.[81][79]

Nel 1919, dopo aver osservato la fame nell'Europa centrale durante la prima guerra mondiale, Francis Benedict e i suoi colleghi pubblicarono Vitalità ed efficienza umane sotto dieta ristretta e prolungata[82] in base all'esperimento con una riduzione calorica del 10% sugli studenti universitari maschi presso il Carnegie Institution for Science

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