Optimera mitokondriernas hälsa med fasta

Världens minsta men smartaste kraftverk!

I ett tidigare inlägg skrev jag om blodförsörjningen i hjärnan och mitokondriernas roll i reningsprocessen av hjärnvävnader då hjärnan försöker att bli av med slaggprodukter.

Det vill säga överskott av farliga proteiner som beta amyloid och tau proteiner, två kända proteiner som fälls ut i Alzheimers hjärnan i form av plack. 

ÄR TRÖTTA MITOKONDRIER SOM ORSAKAR PLACK I HJÄRNAN? 

Mitokondrier och deras funktioner har flera avgörande betydelse för den mänskliga hjärnan medan de är våra minsta energiproducerande enheter eller kraftverk som finns i alla våra mänskliga celler speciellt i riklig mängd i nervcellerna. Deras antal uppskattas upp till fler tusen i muskelceller om inte upp till miljontals i nervceller.

Mitokondrier har flera funktioner allt från återvinning av reaktiva syreföreningar (ROS) som till exempel fria radikaler till energimetabolism och ATP-syntes eller energiproduktion. Kvaliteten hos mitokondrierna påverkar funktioner hos alla vävnader, organ och olika nätverkssystem i hela kroppen. Hur mitokondrier bildas inne i cellerna (biogenes) och deras prestanda påverkar vår blodförsörjning, immunförsvar, muskulatur, mage-tarmsystem och hjärna. 

MITOKONDRIERNAS SVAR PÅ FASTA

En av de hittills upptäckta fördelar med periodisk fasta är optimering av mitokondriella funktioner vilket naturligtvis leder till förbättrad energiproduktion och ytterligare kända funktioner hos mitokondrierna. Man har än så länge inte kunnat fastställa långsiktiga effekter av periodisk fasta fullt ut men forskningen håller på att utvecklas med flera kliniska studier som demonstrerar potentiella fördelar med olika terapeutiska fastametoder för bättre hälsa. Just nu pågår även undersökningar för att klargöra mitokondriella mekanismer involverade i ytterligare hälsoeffekter.

MITOKONDRIELLA MEKANISMER: HOMEOSTAS & BIOGENES

Mitokondrier är dynamiska organeller inne i cellernas cytoplasma som genomgår kontinuerligt ett kretslopp av det s.k. fusion och fission, sammansmältning och delning. Medan överdriven delning eller fission är förknippad med defekter hos mitokondrier som kan leda till flera sjukdomstillstånd, visades i en nyligen genomförd studie om nematodmaskar att fasta kan öka den totala livslängden genom att främja balansen mellan fusions- och fissionstillstånden och homeostas i mitokondriella nätverkssystem. 

Mitokondriell biogenes och funktion förmedlas av olika aktiverande, reglerande och transkriptionsfaktorer som PGC-1α och Nrf2. Det finns forskning som föreslår att fasta kan förbättra dessa mediatorer för att främja mitokondriella biogenes och förbättra mitokondriella funktioner:

• Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (PGC-1α) är en fasta inducerande transkriptions Co-aktiverande som förmedlar mitokondriell biogenes, aktiveras när kroppen får en signal om att den behöver mer cellulär energi och uttrycket ökar under fasta.

• Nuclear factor 2 (Nrf2) är en transkriptionsfaktor som reglerar ROS-produktion hos mitokondrier. Studier tyder på att Nrf2 är associerad med mitokondriell biogenes och kan vara involverad i mitokondriella kvalitetskontrollsystem. En studie från 2019 utvärderad påverkan av Ramadan periodisk fasta på uttrycket av gener som uttrycker antioxidanter inklusive Nrf2, och resultatet tyder på att fasta förbättrade uttrycket av antioxidantreglerande gener.

NUTRITION OCH FASTA INTERVENTIONER FÖR MITOKONDRIELL HÄLSA?

I vissa hälsotillstånd kan specifika näringsämnen hjälpa till att förbättra mitokondriella funktioner hos individen. Det finns även olika fastemetoder som kan kombineras med näringsstrategier och är lämpliga för vissa patienter för att skapa en individanpassad kostplan och näringsinsats som till exempel:

Fasta: Den kontrollerade återhållsamheten av kaloriintag under en längre tidsperiod som är längre än 24 timmar. Denna praxis inkluderar vanligtvis bara vatten, men vissa metoder tillåter te, kaffe och mineraler. Observera att vissa experter bara definierar fasta på detta sätt och betraktar inte intermittenta tillvägagångssätt som former av fasta.

Intermittent fasta: En bred term som används för att beskriva matkonsumtion i cykler som växlar mellan perioder där kalorier begränsas och inte begränsas.

Tidsbegränsat ätande/förlängd nattlig fasta från mat och dryck endast under en kortare tidsperiod dagligen, från fyra till 12 timmar. Detta kallas också ”förlängd nattlig fasta”, som eliminerar eller minskar individens kaloriintag på kvällen med en förlängd fastande över natten som är mer än 10 timmar.

Alternativa dagars fasta: En cykel med en fullständig fasta en dag och att äta fritt nästa dag.

Intermittent energibegränsning: Dagar i följd eller inte följande dagar med omväxlande mycket lågt kaloriintag. Så lågt som 400 till 500 kcal per dag med en normal dag utan kalorirestriktion emellan.

5:2-diet: Två följande eller icke följande dagar med lågt kaloriintag med högst 25 % av individens dagliga kaloribehov i kombination med fem dagars utan restriktion.

Kaloribegränsning: Dagligt kaloriintag reduceras under en längre period utan att orsaka undernäring medan måltidsfrekvensen bibehålls.

Fasting Mimicking Diet:  Flerdagars lång periodisk fasta, vanligtvis upp till fem dagar, mycket låga kaloriupptag och lågkolhydrat diet utformad för att efterlikna ett fastande tillstånd.

Forskningsstudier håller fortfarande på att undersöka mitokondriella svar på metabola stress från fasta eller minskat energiintag. I pre-kliniska experiment och ett fåtal kliniska studier har till exempel kalorirestriktioner visats främja mitokondriella funktioner och inducera både mitokondriella biogenes och mitofagi.

En antiinflammatorisk kostplan med lågglykemisk och rik på högkvalitativa fettsyror för att stödja friska mitokondrier till förbättrad energiproduktion. Vidare kan denna kostplan utökas med olika nivåer av fasta. Fastametoder kan integreras i terapeutiska näringsstrategier baserade på patientens behov. Till exempel kan patienter med kroniska tillstånd redan ha förhöjda nivåer av inflammation och oxidativ stress, och deras nuvarande kost kan behöva stabiliseras för att minska den totala inflammationen innan man inför fasta. Funktionell medicin tillhandahåller en ram inom vilken utövare kan samarbeta med patienter för att utveckla personliga terapeutiska strategier som potentiellt inkluderar näringsinsatser som inkluderar olika nivåer av fasta.

Idag finns det flera evidensbaserade terapeutiska fasta metoder som även beskriver potentiella punkter och kontraindikationer för personer med unika hälsomål och behov.

Ett intressant exempel är nya forskningsperspektiv som tyder på interaktioner som sker mellan tarmbakterier och mitokondrierna i epitelcellerna i tarmen (slemhinneceller) immunceller och till och med neurala celler. En nedsatt signalöverföring i dessa interaktioner kan relateras och leda till olika hälsotillstånd.

Dock är mekanismer involverade i tarmmikrobiom-mitokondrier koppling inte helt känd. Utvecklingen inom just detta forskningsområde fortsätter att förklara interaktionerna mellan tarmmikrobiom och mitokondrierna i epitelceller i tarmen. Det kommer att väcka nya hypoteser om nya ömsesidiga kommunikationsvägar i tarmen. Dessutom fortsätter det växande fältet att undersöka hur optimering av en robust mitokondrier-tarmmikrobiom förhållande effektivt kan stödja sjukdomsbehandlingar och terapeutiska metoder för optimal hälsa.

Referenser:

1. Weber-Stiehl S, Järke L, Castrillón-Betancur JC, Gilbert F, Sommer F. Mitochondrial function and microbial metabolites as central regulators of intestinal immune responses and cancer. Front Microbiol. 2022;13:919424. doi:3389/fmicb.2022.919424
2. Jackson DN, Theiss AL. Gut bacteria signaling to mitochondria in intestinal inflammation and cancer. Gut Microbes. 2020;11(3):285-304. doi:1080/19490976.2019.1592421
3.  Zhang Y, Zhang J, Duan L. The role of microbiota-mitochondria crosstalk in pathogenesis and therapy of intestinal diseases. Pharmacol Res. 2022;186:106530. doi:1016/j.phrs.2022.106530
4.  Astorga J, Gasaly N, Dubois-Camacho K, et al. The role of cholesterol and mitochondrial bioenergetics in activation of the inflammasome in IBD. Front Immunol. 2022;13:1028953. doi:3389/fimmu.2022.1028953
5.  Zhu Y, Li Y, Zhang Q, Song Y, Wang L, Zhu Z. Interactions between intestinal microbiota and neural mitochondria: a new perspective on communicating pathway from gut to brain. Front Microbiol. 2022;13:798917. doi:3389/fmicb.2022.798917
6. Anton SD, Moehl K, Donahoo WT, et al. Flipping the metabolic switch: understanding and applying the health benefits of fasting. Obesity (Silver Spring). 2018;26(2):254-268. doi:10.1002/oby.22065
7. Kanikarla-Marie P, Jain SK. Hyperketonemia and ketosis increase risk of complications in type 1 diabetes. Free Radic Biol Med. 2016;95:268-277. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2016.03.020
8. Glazier JD, Hayes DJL, Hussain S. The effect of Ramadan fasting during pregnancy on perinatal outcomes: a systemic review and meta-analysis. BMC Pregnancy Childbirth. 2018;18:421. doi:10.1186/s12884-018-2048-y
9. de Cabo R, Mattson MP. Effects of intermittent fasting on health, aging, and disease [published corrections appear in: N Engl J Med. 2020;382(3):298; N Engl J Med. 2020;382(10):978]. N Engl J Med. 2019;381(26):2541-2551. doi:10.1056/NEJMra1905136
10. Carter S, Clifton PM, Keogh JB. Effect of intermittent compared with continuous energy restricted diet on glycemic control in patients with type 2 diabetes: a randomized noninferiority trial. JAMA Netw Open.2018;1(3):e180756. doi:10.1001/jamanetworkopen.2018.0756
11. Zubrzycki A, Cierpka-Kmiec K, Kmiec Z, Wronska A. The role of low-calorie diets and intermittent fasting in the treatment of obesity and type-2 diabetes. J Physiol Pharmacol. 2018;69(5):663-683. doi:10.26402/jpp.2018.5.02
12. Mattson MP, Longo VD, Harvie M. Impact of intermittent fasting on health and disease processes. Ageing Res Rev. 2017;39:46-58. doi:10.1016/j.arr.2016.10.005
13. Zhou H, He L, Xu G, Chen L. Mitophagy in cardiovascular disease. Clin Chim Acta. 2020;507:210-218. doi:10.1016/j.cca.2020.04.033
14. Breda CNS, Davanzo GG, Basso PJ, Saraiva Câmara NO, Moraes-Vieira PMM. Mitochondria as central hub of the immune system. Redox Biol. 2019;26:101255. doi:10.1016/j.redox.2019.101255
15.  Wang S, Deng Z, Ma Y, et al. The role of autophagy and mitophagy in bone metabolic disorders. Int J Biol Sci. 2020;16(14):2675-2691. doi:10.7150/ijbs.46627
16. Ferri E, Marzetti E, Calvani R, Picca A, Cesari M, Arosio B. Role of age-related mitochondrial dysfunction in sarcopenia.Int J Mol Sci. 2020;21(15):5236. doi:10.3390/ijms21155236
17.  Ballard JWO, Towarnicki SG. Mitochondria, the gut microbiome and ROS. Cell Signal. 2020;75:109737. doi:10.1016/j.cellsig.2020.109737
18.  Belenguer P, Duarte JMN, Schuck PF, Ferreira GC. Mitochondria and the brain: bioenergetics and beyond. Neurotox Res. 2019;36(2):219-238. doi:10.1007/s12640-019-00061-7
19.  Lejri I, Agapouda A, Grimm A, Eckert A. Mitochondria- and oxidative stress-targeting substances in cognitive decline-related disorders: from molecular mechanisms to clinical evidence. Oxid Med Cell Longev. 2019;2019:9695412. doi:10.1155/2019/9695412