मानसिक आरोग्यामध्ये बीएचबीची भूमिका शोधणे: चयापचय मानसोपचार उपचार म्हणून एपिजेनेटिक मॉड्युलेशन

अंदाजे वाचन वेळः 16 मिनिटे

म्हणून जेव्हा आपण केटोजेनिक आहारांबद्दल बोलतो जे केटोन्स बनवतात, आणि ते केटोन्स आण्विक सिग्नलिंग बॉडी असतात, तेव्हा मला असे म्हणायचे आहे. BHB ही सध्याच्या साहित्यातील सर्वात जास्त अभ्यासलेली केटोन बॉडी आहे. याचा अर्थ असा नाही की इतर केटोन शरीरांवर आण्विक सिग्नलिंग प्रभाव किंवा प्रभाव नसतात. याचा अर्थ असा आहे की या लेखाच्या वेळी संशोधन BHB मध्ये दिसलेल्या या प्रभावांवर केंद्रित आहे.

BHB ला फक्त एक चयापचय उपउत्पादन म्हणून पाहिले जायचे परंतु एपिजेनेटिक मॉड्युलेशनच्या जटिल प्रक्रियेतील त्याच्या भूमिकेची ओळख करून अनेक वर्षांपासून गती मिळवत आहे, ही भूमिका ज्याचा न्यूरोसायकियाट्रिक विकारांसाठी गहन परिणाम होतो.

एपिजेनेटिक्स: जीन अभिव्यक्तीचे सूक्ष्म आर्किटेक्ट

मी BHB च्या काही तपशीलांमध्ये जाण्यापूर्वी, मला वाटते की एपिजेनेटिक्सची संकल्पना समजून घेणे खरोखर उपयुक्त आहे. हे समजावून सांगण्यासाठी, मी ग्रंथालय आणि ग्रंथपाल यांच्यातील सामान्य साधर्म्य वापरू इच्छितो. तुमच्या अनुवांशिक माहितीने भरलेल्या पुस्तकांच्या विशाल संग्रहासह तुमच्या DNA ची एक विशाल लायब्ररी म्हणून कल्पना करा. एपिजेनेटिक्स हे ग्रंथपालांसारखेच आहे की कोणती पुस्तके शेल्फ् 'चे अव रुप बाहेर काढून वाचायची आणि कोणती ठेवली जातात. या परिस्थितीत ग्रंथपाल खूप शक्तिशाली आहे, तुम्ही सहमत नाही का? ग्रंथपाल स्वतः पुस्तके बदलत नाही – डीएनए क्रम अपरिवर्तित राहतो – परंतु ग्रंथपाल अनुवांशिक कोडचे कोणते भाग व्यक्त किंवा “वाचले” आहेत आणि कोणते नाहीत यावर प्रभाव टाकतात. या ग्रंथालयात पुस्तके (DNA) इतकी मौल्यवान आहेत की ती काढता येत नाहीत. तथापि, जेव्हा एखादे पुस्तक वाचण्यासाठी निवडले जाते, तेव्हा एक स्वतंत्र प्रक्रिया (ट्रान्सक्रिप्शन) आवश्यक पानांच्या फोटोकॉपी (मेसेंजर RNA; mRNA) तयार करते. या फोटोकॉपी लायब्ररीतून बाहेर पडतात, ज्यामध्ये प्रथिने तयार करण्यासाठी सेलसाठी आवश्यक असलेली माहिती असते.

एपिजेनेटिक प्रभावांची पर्वा न करता जीन्समधील डीएनए क्रम सारखाच राहतो. मला वाटते जेनेटिक्स आणि एपिजेनेटिक्सच्या संकल्पना या संकल्पनांशी अपरिचित असलेल्या लोकांना गोंधळात टाकू शकतात. जर तुम्ही या गोष्टींमुळे गोंधळलात तर तुम्ही एकटे नाही आहात. आपल्याला समजण्यास मदत करणारी काही उदाहरणे पाहू या.

मांस, दुग्धजन्य पदार्थ आणि अंडी यांसारख्या व्हिटॅमिन बी 12 समृद्ध पदार्थांचे सेवन केल्याने एपिजेनेटिक मार्करवर परिणाम होऊ शकतो. जरी व्हिटॅमिन बी 12 चेता आणि रक्तपेशींच्या आरोग्याशी संबंधित जनुकांच्या डीएनए क्रमात बदल करत नाही, तर ते निरोगी डीएनए नमुने राखण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावते, जे या जनुकांच्या योग्य अभिव्यक्तीसाठी महत्त्वपूर्ण आहेत.

जड धातूंसारख्या प्रदूषक आणि रसायनांच्या संपर्कात आल्याने एपिजेनेटिक बदल होऊ शकतात. हे विष जनुकांच्या वास्तविक डीएनए क्रमात बदल करत नाहीत, परंतु ते डीएनए नमुना अभिव्यक्ती सुधारू शकतात. हे विशिष्ट जनुक कसे व्यक्त केले जाते यावर परिणाम करते, अनुवांशिक कोड स्वतः बदलल्याशिवाय आरोग्यावर संभाव्य परिणाम करते.

मानसिक तणाव आणि आघातजन्य अनुभवांमुळे एपिजेनेटिक बदल होऊ शकतात. हे अनुभव ताण प्रतिसाद आणि मानसिक आरोग्याशी संबंधित जीन्समधील डीएनए क्रम बदलत नाहीत. तथापि, ही जीन्स विविध यंत्रणांद्वारे कशी व्यक्त केली जातात ते ते बदलू शकतात. ही बदललेली जनुक अभिव्यक्ती शरीराच्या तणावाच्या प्रतिसादावर परिणाम करू शकते आणि सेल्युलर चयापचय आणि माइटोकॉन्ड्रियल फंक्शनवर देखील परिणाम करू शकते कारण ताण प्रतिसाद ऊर्जा वापर आणि सेल्युलर आरोग्याशी जवळून जोडलेले आहेत. अशा प्रकारे, अनुवांशिक कोड अपरिवर्तित असताना, आण्विक स्तरावर शरीराच्या तणावाला प्रतिसाद देण्याच्या पद्धतीमध्ये लक्षणीय बदल केला जाऊ शकतो.

व्यायाम PPARGC1A जनुकाच्या अभिव्यक्तीवर परिणाम करतो, जे ऊर्जा चयापचयसाठी महत्वाचे आहे. व्यायामाने PPARGC1A जनुकाचा वास्तविक DNA बदलत नसला तरी तो त्याची क्रियाशीलता वाढवतो. यामुळे स्नायूंच्या पेशींमधील माइटोकॉन्ड्रियल उत्पादनात वाढ होते आणि जीनचा डीएनए क्रम न बदलता एपिजेनेटिक सुधारणांद्वारे ऊर्जा कार्यक्षमता वाढते.

जनुक अभिव्यक्तीचे नियमन (उर्फ एपिजेनेटिक्स) विविध यंत्रणांद्वारे साध्य केले जाते. या लेखात, आपण हिस्टोन बदल, डीएनए मेथिलेशन आणि मायक्रोआरएनए (miRNA) बद्दल जाणून घेणार आहोत, ज्यांना नॉन-कोडिंग RNA देखील म्हणतात. शेवटी, BHB चे परिणाम मेंदूच्या आरोग्यावर परिणाम करणाऱ्या जनुकांच्या अभिव्यक्तीसाठी महत्त्वपूर्ण असलेल्या या प्रक्रियांवर कसा प्रभाव पाडतात हे तुम्हाला थोडे अधिक चांगले समजणार आहे.

β-Hydroxybutyrate समजून घेणे: फक्त इंधनापेक्षा अधिक

ब्लॉग आणि केटोजेनिक आहारासाठी नवीन असलेल्यांसाठी, चला तुम्हाला त्वरीत गती मिळू द्या! β-Hydroxybutyrate हे एक केटोन बॉडी आहे जे प्रामुख्याने यकृतामध्ये कमी कार्बोहायड्रेट सेवनाच्या अवस्थेत तयार होते, जसे की उपवास किंवा केटोजेनिक आहाराचे पालन करणे. या राज्यांमध्ये, शरीर ग्लुकोजचा प्राथमिक इंधन स्रोत म्हणून वापरण्यापासून चरबी जाळण्याकडे सरकते, ज्यामुळे BHB आणि इतर केटोन्सचे उत्पादन होते. तुम्ही केटोजेनिक आहाराचे पालन करून BHB बनवू शकता, किंवा तुम्ही BHB पूरक म्हणून किंवा या दोघांचे मिश्रण म्हणून घेऊ शकता.

एक्सोजेनस बीएचबी सप्लिमेंट्स माझ्या मानसिक आजारावर उपचार करतील का?

परंतु तुम्हाला हे माहित असणे आवश्यक आहे की BHB ची भूमिका केवळ पर्यायी उर्जा स्त्रोत असण्यापलीकडे आहे. हे जैविक प्रक्रियांच्या श्रेणीवर परिणाम करणारे सिग्नलिंग रेणू म्हणून कार्य करते. मूड आणि संज्ञानात्मक कार्याशी संबंधित विविध एपिजेनेटिक मार्गांद्वारे जनुक अभिव्यक्ती सुधारण्याची आणि प्रभावित करण्याची क्षमता ही त्याच्या सर्वात मनोरंजक भूमिकांपैकी आहे.

मानसिक आरोग्यामध्ये β-Hydroxybutyrate (BHB) ची भूमिका: एपिजेनेटिक प्रभाव आणि GPCR परस्परसंवाद

त्यामुळे, मानसिक आरोग्यामध्ये β-Hydroxybutyrate (BHB) ची बहुआयामी भूमिका समजून घेण्यासाठी आम्हाला त्याचा एपिजेनेटिक प्रभाव आणि विशेषत: G प्रोटीन-कपल्ड रिसेप्टर्स (GPCRs) सोबत त्याचा परस्परसंवाद तपासावा लागेल. GPCRs हे सेल पृष्ठभाग रिसेप्टर्सचे एक मोठे कुटुंब आहे जे सेलच्या बाहेरून आतील भागात सिग्नल प्रसारित करण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावतात. ते विशिष्ट लिगँड्स (जसे की हार्मोन्स, एनटी आणि बीएचबी सारख्या चयापचय उपउत्पादनांसह) बांधतात आणि यामुळे जी प्रोटीन सक्रिय होतात.

G प्रथिने, ग्वानिन न्यूक्लियोटाइड-बाइंडिंग प्रोटीनसाठी लहान, प्रथिनांचे एक कुटुंब आहे जे पेशींच्या आत आण्विक स्विच म्हणून कार्य करतात. ते सेल झिल्लीच्या आतील बाजूस स्थित आहेत आणि GPCRs द्वारे सक्रिय केले जातात.

एकदा G प्रथिने सेलच्या आत सक्रिय झाल्यानंतर, ते सिग्नलिंग कॅसकेड्सचे अनेक टप्पे तयार करतात ज्यामध्ये दुय्यम संदेशवाहक (उदा., सीएएमपी, कॅल्शियम आयन) आणि किनेसेस (इतर प्रथिनांमध्ये फॉस्फेट गट जोडणारे एन्झाईम) सारख्या महत्त्वपूर्ण मध्यस्थ रेणूंचा समावेश होतो. GPCR द्वारे सुरू केलेले काही सिग्नलिंग मार्ग अप्रत्यक्षपणे सेलच्या एपिजेनेटिक मशीनरीशी संवाद साधतात.

उदाहरणार्थ, त्यांनी सुरू केलेल्या कॅस्केडमुळे फॉस्फोरिलेट ट्रान्स्क्रिप्शन घटक किंवा जनुक नियमनात गुंतलेली इतर प्रथिने किनासेस सक्रिय होऊ शकतात. सोप्या भाषेत, जेव्हा G प्रथिने सक्रिय होतात, तेव्हा ते एक साखळी प्रतिक्रिया सुरू करतात, शेवटी काही एन्झाईम सक्रिय करतात (उदा. किनेसेस). हे किनेसेस नंतर मुख्य प्रथिने (जसे की ट्रान्सक्रिप्शन घटक) सुधारित करतात जे सेलमध्ये कोणती जीन्स सक्रिय आहेत हे नियंत्रित करतात. अशा प्रकारे सेलच्या बाहेरील सिग्नल (संप्रेरकाप्रमाणे) सेल काय करत आहे, ज्यामध्ये जीन्स सक्रिय आहेत त्या बदलांसह बदल होऊ शकतात.

तर, हे सर्व खूप मनोरंजक आहे, परंतु GPCR सह संवाद साधण्यात BHB च्या भूमिकेबद्दल आम्हाला काय माहिती आहे? GPR109A आणि GPR41 हे विशिष्ट प्रकारचे G प्रोटीन-कपल्ड रिसेप्टर्स (GPCRs) आहेत ज्यात संशोधन साहित्यात BHB विशिष्ट प्रभाव ओळखले गेले आहेत.

BHB ऍडिपोसाइट्समध्ये GPR109A सक्रिय करते, लिपोलिसिस कमी करते आणि रोगप्रतिकारक आणि एंडोथेलियल पेशींमध्ये देखील. हे सक्रियकरण दाहक-विरोधी प्रभाव निर्माण करू शकते, संभाव्यत: एथेरोस्क्लेरोसिसचा धोका कमी करते. याचा मेंदूच्या आरोग्यावर थेट परिणाम कसा होऊ शकतो आणि त्यामुळे मानसिक आजार आणि न्यूरोलॉजिकल डिसऑर्डरवर उपचार परिणाम कसे मिळू शकतात? बरं, रोगप्रतिकारक आणि एंडोथेलियल पेशींमध्ये BHB आणि GPR109A सक्रियतेच्या परस्परसंवादाद्वारे प्रदान केलेले दाहक-विरोधी प्रभाव, मेंदूसाठी महत्त्वपूर्ण आहेत! विविध न्यूरोलॉजिकल डिसऑर्डरमध्ये जुनाट जळजळ हा एक ज्ञात घटक आहे, त्यामुळे जळजळ कमी केल्याने मेंदूला न्यूरोइंफ्लेमेशनपासून संरक्षण मिळू शकते. सुधारित एंडोथेलियल फंक्शन मेंदूला रक्त प्रवाह वाढवते आणि ऑक्सिजन आणि पोषक द्रव्यांचे चांगले वितरण सुनिश्चित करते-कार्यरत मेंदूसाठी महत्त्वपूर्ण यंत्रणा आणि त्यामुळे मूड आणि संज्ञानात्मक कार्य स्थिर करणे.

तथापि, BHB चे परिणाम GPR41 च्या अभिव्यक्तीमध्ये प्रतिबंधात्मक किंवा "विरोधी" आहेत. BHB अभिव्यक्तीच्या मार्गात येणे कसे फायदेशीर ठरेल? हे विरोधाभासी वाटते, नाही का? तर, मधुमेहाच्या संदर्भात याचा शोध सुरू करूया.

मधुमेहामध्ये, जीपीआर 41 ची अखंड अभिव्यक्ती इन्सुलिन स्राव कमी होण्याशी संबंधित आहे. ही घट स्वादुपिंडाच्या बीटा पेशींच्या वाढीव ग्लुकोज पातळीला पुरेसा प्रतिसाद देण्याच्या आव्हानाला हातभार लावेल असे मानले जाते, जे टाइप 2 मधुमेहाचे मुख्य वैशिष्ट्य आहे. स्वादुपिंडाच्या बीटा पेशींमध्ये GPR41 सक्रिय करणे खरोखर मधुमेहाच्या परिस्थितीत योग्य ग्लुकोज-उत्तेजित इन्सुलिन स्राव रोखण्यात भूमिका बजावू शकते.

तथापि, आधीच सांगितल्याप्रमाणे, BHB GPR41 च्या अभिव्यक्तीला विरोध करत असल्याचे दिसून आले आहे. त्यात फरक का पडतो? कारण GPR41 ची अभिव्यक्ती विरोधी (विरुद्ध जाणे किंवा मंद होणे) फायदेशीर चयापचय प्रभाव असू शकते.

GPR41 विरुद्ध कार्य करून, BHB संभाव्यपणे इन्सुलिन स्राव वाढवते, ज्यामुळे रक्तातील ग्लुकोज नियंत्रण सुधारते. ही यंत्रणा मधुमेहाच्या व्यवस्थापनात, विशेषतः ग्लुकोज सहिष्णुता आणि इंसुलिन संवेदनशीलता वाढवण्यात BHB साठी महत्त्वाची भूमिका सुचवते. पण मेंदूतील चयापचय बिघडलेले मानसिक आजार आणि न्यूरोलॉजिकल समस्यांचे काय? मी असा युक्तिवाद करेन की हे परिणाम मेंदूच्या आरोग्यासाठी महत्त्वपूर्ण आहेत.

मेंदूच्या कार्यासाठी स्थिर रक्तातील ग्लुकोज महत्त्वपूर्ण आहे आणि सुधारित ग्लुकोज नियमन संज्ञानात्मक आरोग्यास समर्थन देते, न्यूरोडीजनरेटिव्ह रोगांचा धोका कमी करते, मूड स्थिर ठेवण्यास मदत करते आणि एकूणच न्यूरोप्रोटेक्शन देते. हे दर्शविले गेले आहे की BHB च्या GPR41 चे विरोधाभास ऊर्जा वापर आणि सहानुभूती तंत्रिका क्रियाकलाप प्रभावित करते. इंसुलिन स्राव नियंत्रित करून ग्लुकोज होमिओस्टॅसिसवर देखील परिणाम करणारा परस्परसंवाद.

BHB द्वारे GPR41 चे विरोधाभास देखील सहानुभूतीशील मज्जातंतूंच्या क्रियाकलापांना प्रभावित करते. सहानुभूतीशील मज्जातंतूंच्या क्रियाकलापांचे नियमन करणे महत्वाचे आहे कारण ते तणावासाठी शरीराच्या प्रतिसादाचा भाग आहे. या प्रतिसादात बदल करून, BHB मेंदूवर ताण-संबंधित प्रभाव व्यवस्थापित करण्यासाठी प्रभाव पाडू शकतो, जे आपल्याला माहित आहे की मेंदूच्या चयापचयमध्ये व्यत्यय आणू शकतो. ग्लूकोज होमिओस्टॅसिस आणि इंसुलिन स्राव मध्ये या परस्परसंवादाची भूमिका मेंदूच्या आरोग्यासाठी महत्त्वपूर्ण आहे आणि असंतुलनामुळे मूड आणि संज्ञानात्मक समस्या आणि न्यूरोडीजनरेटिव्ह रोगांचा धोका वाढू शकतो.

BHB प्रक्षोभक, न्यूरोलॉजिक आणि मध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते चयापचय आजार अंतर्जात GPCRs ligand म्हणून.

He, Y., Cheng, X., Zhou, T., Li, D., Peng, J., Xu, Y., & Huang, W. (2023). एपिजेनेटिक मॉडिफायर म्हणून β-Hydroxybutyrate: अंतर्निहित यंत्रणा आणि परिणाम. हेलियन. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21098

GPCRs वर BHB चे परिणाम चयापचय आरोग्यावर कसे लक्षणीय परिणाम करतात आणि त्यामुळे मेंदूच्या आरोग्यावर थेट परिणाम होतात हे पाहणे अवघड नाही.
आणि ते GPCR द्वारे एपिजेनेटिक अभिव्यक्तीवर BHB चे अप्रत्यक्ष प्रभाव आहेत. चला तुमच्याशी संबंधित थेट यंत्रणेसह गती वाढवू या जेणेकरून ही इतकी शक्तिशाली थेरपी का आहे हे तुम्हाला अधिक चांगल्या प्रकारे समजू शकेल.

मेथिलेशन 101: जीन रेग्युलेशनमध्ये बीएचबीच्या भूमिकेसाठी स्टेज सेट करणे

बीएचबीचा मेथिलेशनवर शक्तिशाली प्रभाव आहे. आपण त्यांच्याबद्दल बोलण्याआधी, आपण मिथिलेशन म्हणजे काय याबद्दल बोलण्यात थोडा वेळ घालवला पाहिजे कारण ही एक मूलभूत जैविक प्रक्रिया आहे जी जनुक नियमन आणि एपिजेनेटिक्समध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते.

हा शब्द जास्त क्लिष्ट करू नका. हे सुरुवातीला भयावह वाटते, परंतु त्याच्या मुळाशी, मिथाइलेशन म्हणजे मिथाइल ग्रुप नावाच्या लहान रासायनिक गटांना आपल्या डीएनएच्या विशिष्ट भागांमध्ये किंवा डीएनए गुंडाळलेल्या प्रथिनांमध्ये (हिस्टोन्स) जोडणे होय. ते 'टॅग' सारखे कार्य करतात जे एकतर जीन्स सक्रिय किंवा शांत करू शकतात. जेव्हा मिथाइल गट विशिष्ट प्रदेशांमध्ये जोडले जातात, तेव्हा ते जनुक 'बंद' करू शकतात, प्रथिने तयार करण्यासाठी त्याचा वापर करण्यापासून प्रतिबंधित करतात. जेव्हा हे छोटे मिथाइल गट उपस्थित नसतात, तेव्हा ते प्रथिनांमध्ये सक्रियपणे लिप्यंतरण करण्याची परवानगी देऊन जनुक 'चालू' करतात. मिथाइल टॅग जीन्स बंद करतात आणि ती जीन्स प्रथिने बनवत नाहीत. ज्या जनुकांना मिथाइल टॅग नसतात ते चालू होतात आणि प्रथिने बनवतात.

लायब्ररी आणि ग्रंथालयाच्या सादृश्यतेमध्ये, डीएनए मेथिलेशनची तुलना ग्रंथपालाने विशिष्ट पुस्तकांवर विशिष्ट मार्कर किंवा टॅग ठेवण्याशी केली जाऊ शकते. हे मार्कर पुस्तकांची सामग्री (डीएनए क्रम) बदलत नाहीत परंतु पुस्तक सहज उपलब्ध असावे की नाही हे सूचित करतात. या सादृश्यामध्ये, जेव्हा ग्रंथपाल (मेथिलेशन) द्वारे पुस्तक टॅग केले जाते, तेव्हा हे पुस्तक उघडले किंवा वाचले जाऊ नये असा संकेत आहे. हे डीएनए मधील मेथिलेशन काही जनुकांच्या अभिव्यक्तीला कसे दाबू शकते यासारखे आहे. जणू ग्रंथपाल सांगत आहेत, “या पुस्तकाची सध्या गरज नाही; चला ते शेल्फवर ठेवूया आणि प्रचलित होऊ नका.” याउलट, अशा टॅगच्या अनुपस्थितीचा अर्थ असा आहे की पुस्तक वाचण्यासाठी उपलब्ध आहे, मेथिलेशनच्या अभावामुळे जीन कसे व्यक्त केले जाऊ शकते.

β-Hydroxybutyrate (BHB) ची उच्च पातळी डीएनए मिथाइलट्रान्सफेरेसेस (DNMTs) सारख्या एन्झाईमची क्रिया रोखू शकते. DNMTs DNA मध्ये मिथाइल गट जोडण्यासाठी जबाबदार आहेत, जीन रेग्युलेशनमध्ये मेथिलेशन म्हणून ओळखली जाणारी एक प्रमुख प्रक्रिया आहे. या एन्झाईम्सला प्रतिबंध करून, बीएचबी डीएनएचे मेथिलेशन कमी करू शकते, ज्यामुळे विशिष्ट जनुकांच्या अभिव्यक्तीमध्ये बदल होऊ शकतात.

तुमचे शिक्षण सुलभ करण्यासाठी एक उदाहरण देऊ!

बीएचबी मेथिलेशनला प्रोत्साहन देणारे एन्झाइम्स प्रतिबंधित करते. BHB द्वारे प्रतिबंधित केल्याने PGC-1a (PPARG coactivator 1a) जनुक अपरिग्युलेट होऊ देते. हे खरोखर, खरोखर चांगले आहे. PGC-1a माइटोकॉन्ड्रियल फंक्शन आणि बायोजेनेसिससाठी महत्त्वपूर्ण आहे. माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन कार्य आणि फॅटी ऍसिड ऑक्सिडेशन दर राखण्यात या जनुकाचे अपरेग्युलेशन महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते.

मिथिलेशनवर बीएचबीच्या प्रभावामुळे कोणते जीन्स प्रभावित होतात हे तुम्हाला जाणून घ्यायचे असेल, तर मी त्याबद्दल लिहिलेला हा लेख तुम्हाला खरोखरच आवडेल!

केटोजेनिक आहार: मेंदूसाठी एक शक्तिशाली आण्विक सिग्नलिंग थेरपी

हे सर्वश्रुत आहे की केटोन बॉडी केवळ ग्लुकोजसाठी पूरक इंधन म्हणून काम करत नाहीत तर हिस्टोन डेसिटिलेस (HDAC) किंवा G प्रोटीन-कपल्ड रिसेप्टर्ससह अनेक लक्ष्यित प्रथिनांना बंधनकारक करून अँटी-ऑक्सिडेटिव्ह, अँटी-इंफ्लेमेटरी आणि कार्डिओप्रोटेक्टिव्ह वैशिष्ट्ये देखील प्रेरित करतात. (GPCRs) 

He, Y., Cheng, X., Zhou, T., Li, D., Peng, J., Xu, Y., & Huang, W. (2023). एपिजेनेटिक मॉडिफायर म्हणून β-Hydroxybutyrate: अंतर्निहित यंत्रणा आणि परिणाम. हेलियन. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21098

डीएनए मेथिलेशन आणि हिस्टोन बदलांमधील हे सहकार्य विशिष्ट जनुकांना बंद करण्यात महत्त्वाचे आहे. अशा ऑर्केस्ट्रेटेड परस्परसंवाद एपिजेनेटिक नियमनाच्या जटिलतेचे उदाहरण देतात, जिथे अनेक प्रक्रिया जीन्सच्या अभिव्यक्तीला बारीकपणे ट्यून करण्यासाठी एकत्रितपणे कार्य करतात, शेवटी सेल्युलर कार्यावर परिणाम करतात.

बीएचबी आणि एचडीएसी इनहिबिशनमधील लिंक एक्सप्लोर करत आहे

पुढे, आपण हिस्टोन डेसिटिलेसेस (HDACs) नावाच्या एखाद्या गोष्टीबद्दल बोलणार आहोत. HDAC कुटुंबात अनेक एन्झाईम असतात, प्रत्येक वेगळ्या संख्येने नियुक्त केले जाते, जसे की HDAC1, HDAC2, HDAC3, आणि असेच, HDAC5 सह. हे एन्झाईम्स आहेत जे सामान्यत: हिस्टोन्समधून एसिटाइल गट काढून टाकतात, परिणामी डीएनए घट्ट बांधला जातो आणि जीन क्रियाकलाप कमी होतो.

BHB HDAC5 प्रतिबंधित करते असे दर्शविले गेले आहे, आणि हे न्यूरोप्रोटेक्टिव्ह परिणामांशी संबंधित आहे, कारण ते सेल मृत्यूकडे नेणारे मार्ग अवरोधित करण्यात मदत करते. यामुळे बायपोलर डिसऑर्डर सारख्या HDAC5 च्या अनुवांशिक भिन्नता असलेल्या विकारांवर उपचार करण्यासाठी BHB सारख्या केटोन्सच्या भूमिकेबद्दल प्रश्न उपस्थित झाले आहेत. केटोन्सद्वारे HDAC5 चे मॉड्युलेशन ही एक महत्त्वाची यंत्रणा असू शकते ज्याद्वारे केटोजेनिक आहार द्विध्रुवीय डिसऑर्डरमध्ये त्याचे उपचारात्मक प्रभाव पाडतो?

बायपोलर डिसऑर्डरच्या अनुवांशिक प्रभावामध्ये केटोजेनिक आहार मध्यस्थी करू शकतो का?

चला आपल्या लायब्ररी आणि ग्रंथपालांच्या समानतेकडे परत जाऊया. कल्पना करा की ग्रंथपाल (एपिजेनेटिक्स) पुस्तके (जीन्स) शेल्फवर (हिस्टोन्स) अधिक घट्ट बांधण्यासाठी HDACs (एन्झाइम) वापरत आहेत. शेल्फ् 'चे हे घट्ट पॅकिंगमुळे वैयक्तिक पुस्तके बाहेर काढणे कठीण होते (आमच्याकडे असे बुकशेल्फ होते, बरोबर?). पुस्तक शेल्फमधून काढण्यात आलेल्या अडचणीमुळे ते वाचले जाण्याची शक्यता कमी होते (जीन अभिव्यक्ती). कमी HDAC म्हणजे पुस्तकांच्या शेल्फ् 'चे अव रुप आणि पुस्तके सहज मिळवणे (जीन्स). समजले? छान! चला चालू ठेवूया!

आणि ज्यांना जीवशास्त्राची पार्श्वभूमी नाही त्यांच्यासाठी, तुम्हाला कदाचित आश्चर्य वाटेल की मेथिलेशन हिस्टोन डीएसिटाइलेसेस (HDACs) शी संबंधित आहे का. ते नाहीयेत. ते स्पष्टपणे भिन्न यंत्रणा आहेत. तथापि, त्यांची अनेकदा समान लेखांमध्ये एकत्र चर्चा केली जाते कारण या यंत्रणांचा सहयोगात्मक स्वरूप असतो. डीएनएचे क्षेत्र ज्यामध्ये जास्त मेथिलेशन होते ते प्रथिने आकर्षित करू शकतात जे या मिथाइलेटेड प्रदेशांना ओळखतात. ही प्रथिने नंतर साइटवर HDAC ची भरती करू शकतात, जे तुम्ही शिकणार आहात त्याचे शक्तिशाली परिणाम होऊ शकतात.

हे असेच घडते की हिस्टोन डेसिटिलेसेस (HDACs) प्रतिबंधित करून जनुक अभिव्यक्तीच्या मॉड्युलेशनमध्ये BHB एक शक्तिशाली भूमिका बजावते. BHB चे HDACs चे प्रतिबंध हे डीसीटिलेशन प्रतिबंधित करते, ज्यामुळे DNA ची अधिक आरामशीर स्थिती होते.

मला माहित आहे की या संदर्भात “आराम” हा शब्द विचित्र आहे. पण मी ते तयार करत नाही. डीएनए आणि हिस्टोन बदलांच्या संदर्भात "आरामदायी" हा शब्द आण्विक जीवशास्त्रात योग्य आणि सामान्यतः वापरला जातो. जेव्हा DNA “निवांत” असतो, तेव्हा ते अशा अवस्थेला सूचित करते जिथे DNA हिस्टोनभोवती कमी घट्ट गुंडाळलेला असतो. ही विश्रांती जीन अभिव्यक्तीसाठी महत्त्वपूर्ण आहे, कारण ते ट्रान्सक्रिप्शन घटक आणि इतर नियामक प्रथिनांना विशिष्ट डीएनए प्रदेशांमध्ये सहज प्रवेश करण्यास अनुमती देते.

या विश्रांतीमुळे FOXO3a सारख्या काही जनुकांना अधिक सक्रिय होण्यास अनुमती मिळते. FOXO3a विविध सेल्युलर प्रक्रियांमध्ये सामील आहे, ज्यामध्ये तणाव प्रतिसाद आणि अपोप्टोसिस (प्रोग्राम केलेला सेल मृत्यू) समाविष्ट आहे. BHB द्वारे HDACs च्या प्रतिबंधामुळे FOXO3a चे लिप्यंतरण वाढू शकते, सेल्युलर तणाव प्रतिरोध आणि जगण्याची यंत्रणा यामध्ये योगदान देते. हा प्रभाव विशेषत: न्यूरोप्रोटेक्शनच्या संदर्भात संबंधित आहे, जो मानसिक आजाराने ग्रस्त असलेल्यांमध्ये अत्यंत आवश्यक उपचार प्रभाव आहे.

एचडीएसीवरील BHB चे परिणाम केवळ एका जनुकासाठी संबंधित आहेत असा विचार तुम्ही करू नये असे मला वाटते. मेंदू-व्युत्पन्न न्यूरोट्रॉफिक फॅक्टर (BDNF) कडे पाहिल्यावर एपिजेनेटिक बदल म्हणून BHB च्या उपस्थितीमुळे HDACs चे प्रतिबंध कसे स्पष्ट होते याचे आणखी एक संबंधित आणि महत्त्वाचे उदाहरण.

आमच्या परिणामांनी दाखवून दिले की केटोन बॉडी BHBA सामान्य उर्जा पुरवठा अंतर्गत शारीरिक क्षेत्रामध्ये (0.02-2 मिमी) एकाग्रतेने BDNF अभिव्यक्तीला प्रोत्साहन देऊ शकते.

Hu, E., Du, H., Zhu, X., Wang, L., Shang, S., Wu, X., … & Lu, X. (2018). बीटा-हायड्रॉक्सीब्युटायरेट पुरेशा ग्लुकोजच्या पुरवठ्याखाली हिप्पोकॅम्पल न्यूरॉन्समध्ये BDNF च्या अभिव्यक्तीला प्रोत्साहन देते. न्युरोसायन्स, 386, 315-325 https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2018.06.036

BHB च्या HDACs च्या प्रतिबंधामुळे देखील BDNF च्या अभिव्यक्तीमध्ये वाढ झाल्याचे दिसून आले आहे. BDNF हे न्यूरोनल वाढ, जगण्याची आणि सिनॅप्टिक प्लॅस्टिकिटीसाठी एक महत्त्वपूर्ण जनुक आहे. HDACs प्रतिबंधित करून, BHB BDNF जनुकाच्या जवळ हिस्टोन्सच्या अधिक एसिटिलेटेड स्थितीला प्रोत्साहन देते, त्याचे प्रतिलेखन सुलभ करते. BDNF च्या या अपरेग्युलेशनमुळे न्यूरोप्लास्टिकिटी, संज्ञानात्मक कार्य आणि संभाव्यतः नैराश्य आणि इतर मूड विकारांच्या उपचारांवर महत्त्वपूर्ण परिणाम होऊ शकतात.

मायक्रोआरएनए रेग्युलेशनवर बीएचबीचा प्रभाव समजून घेणे

एपिजेनेटिक रेग्युलेशनची दुसरी पद्धत म्हणजे मायक्रोआरएनए (miRNA) नावाची गोष्ट आहे, जी जीनच्या अभिव्यक्तीचे नियमन करणारे छोटे नॉन-कोडिंग RNA रेणू आहेत. ते मार्गदर्शक म्हणून कार्य करतात जे सेलमधील विशिष्ट मेसेंजर RNA (mRNA) ला जोडू शकतात आणि जेव्हा ते असे करतात तेव्हा microRNAs (miRNAs) एकतर मेसेंजर RNA (mRNA) ला प्रथिने बनवण्यापासून थांबवू शकतात किंवा प्रथिने उत्पादन कमी करू शकतात. आमची लायब्ररी सादृश्य वापरून एपिजेनेटिक अभिव्यक्तीवर मायक्रोआरएनएची भूमिका कशी स्पष्ट करायची?

आमच्या अनुवांशिक लायब्ररीच्या सादृश्यतेमध्ये, जिथे जीन्स ही पुस्तके असतात आणि ग्रंथपाल एपिजेनेटिक्सचे प्रतिनिधित्व करतात, मायक्रोआरएनए (miRNA) हे लहान नोट्ससारखे असतात जे ग्रंथपालाने आधीच पुस्तक (जीन) वाचणे निवडल्यानंतर आणि फोटोकॉपी (mRNA) बनविल्यानंतर येतात. या नोट्स ग्रंथपालाने (एपिजेनेटिक्स) ठराविक पुस्तकांमध्ये (जीन्स) किती वेळा प्रवेश करणे सुरू ठेवावे किंवा सेलच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी जनुक अभिव्यक्तीवर अधिक चांगले नियंत्रण सुनिश्चित करून, प्रवेश प्रतिबंधित केला पाहिजे याबद्दल मार्गदर्शन प्रदान करतात.

BHB त्याचा प्रभाव microRNAs (miRNAs) पर्यंत वाढवतो. BHB हे कसे करते? ते विशिष्ट मेसेंजर RNA (mRNA) रेणूंना बांधून कार्य करतात, विशेषत: त्या मेसेंजर RNA चे दडपशाही किंवा ऱ्हास होतो. आमच्या लायब्ररी सादृश्यतेमध्ये वर्णन केल्याप्रमाणे, मायक्रोआरएनए (miRNAs) हे मुख्यतः सूक्ष्म-ट्यूनिंग जनुक अभिव्यक्तीद्वारे पोस्ट-ट्रान्सक्रिप्शनल नियमनमध्ये भूमिका बजावतात. ते विशिष्ट मेसेंजर RNAs (mRNAs) ला निकृष्टतेसाठी लक्ष्य करू शकतात किंवा सेलच्या आवश्यकतेनुसार विशिष्ट प्रथिनांचे उत्पादन वाढवण्यासाठी किंवा कमी करण्यासाठी त्यांचे भाषांतर रोखू शकतात.

अशा प्रक्रिया पोस्ट-ट्रान्सक्रिप्शनल रेग्युलेशनचे मुख्य घटक आहेत जे सेल्युलर प्रक्रियांच्या विस्तृत श्रेणीवर प्रभाव टाकतात, ज्यामध्ये चयापचय समाविष्ट असतो.

मानवी स्वयंसेवकांमध्ये केलेल्या अभ्यासात असे दिसून आले आहे की केटोजेनिक आहार (KD) वरील 6 आठवड्यांच्या पथ्येनंतर मायक्रोआरएनए अभिव्यक्ती प्रोफाइलमध्ये लक्षणीय बदल झाले आहेत, हे दर्शविते की KD द्वारे प्रेरित चयापचय बदल, ज्यामध्ये BHB पातळीचा समावेश होतो, miRNA मध्ये बदल होऊ शकतात. अभिव्यक्ती

एकूणच, KD वरील स्वयंसेवकांनी पोषक चयापचय तसेच mTOR, PPARs, इन्सुलिन आणि साइटोकाइन सिग्नलिंग मार्गांशी संबंधित विशिष्ट जनुकांना लक्ष्य करणार्‍या miRNA चे नियमन प्रदर्शित केले.

Nasser, S., Vialichka, V., Biesiekierska, M., Balcerczyk, A., & Pirola, L. (2020). हृदय व रक्तवाहिन्यासंबंधी प्रणालीवर केटोजेनिक आहार आणि केटोन बॉडीजचा प्रभाव: एकाग्रता महत्त्वाची. वर्ल्ड जर्नल ऑफ डायबिटीज, 11(12), 584-595. https://doi.org/10.4239/wjd.v11.i12.584

पण मनोरंजक भाग असा होता की केटोजेनिक आहार (KD) द्वारे नियंत्रित केलेल्या miRNAs ने पोषक चयापचयांशी संबंधित विशिष्ट जनुकांना लक्ष्य केले, तसेच mTOR (रेपामायसिनचे यांत्रिक लक्ष्य), PPARs (पेरोक्सिसोम प्रोलिफेरेटर-सक्रिय रिसेप्टर्स), इन्सुलिन यांसारखे महत्त्वाचे सिग्नलिंग मार्ग. सिग्नलिंग, आणि साइटोकाइन सिग्नलिंग मार्ग. मेंदूच्या आरोग्यासाठी ऊर्जा चयापचय सुधारणे आणि न्यूरोइंफ्लॅमेशनची दुरुस्ती आणि कमी करणे हे महत्त्वाचे मार्ग आहेत.

हा आणखी एक मार्ग आहे की BHB जीनच्या अभिव्यक्तीला सूक्ष्म-ट्यूनिंगमध्ये योगदान देऊ शकते, सेल्युलर कार्यावर परिणाम करू शकते आणि रोग प्रक्रिया किंवा चयापचय स्थितींवर संभाव्य उपचार प्रभाव प्रदान करू शकते.

निष्कर्ष

या लेखात, तुम्ही अनेक यंत्रणांचा शोध घेतला आहे ज्याद्वारे BHB ची उपस्थिती जनुक अभिव्यक्तीचे एपिजेनेटिक मॉड्युलेटर म्हणून कार्य करते. पुस्तकांनी भरलेल्या लायब्ररी (जीन्स) आणि लायब्ररीयन (एपिजेंटिक्स) च्या आमच्या सादृश्याकडे परत जाताना, हे स्पष्ट होते की BHB आमच्या अनुवांशिक "लायब्ररी" मध्ये ग्रंथपालाची भूमिका गृहीत धरते.

ग्रंथालयाच्या सामग्रीवर ग्रंथपालाच्या प्रभावाप्रमाणेच, BHB मूलभूत डीएनए क्रम बदलत नाही; ते डीएनए क्रम अपरिवर्तित ठेवते. तथापि, जीन अभिव्यक्ती निर्धारित करणार्‍या एपिजेनेटिक मार्क्स आणि आण्विक प्रक्रियांवर प्रभाव टाकण्यात BHB महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. हिस्टोन मॉडिफिकेशन, डीएनए मेथिलेशन आणि मायक्रोआरएनए रेग्युलेशन यांसारख्या प्रक्रियांवर झालेल्या प्रभावामुळे, बीएचबी एपिजेनेटिक्सच्या गुंतागुंतीच्या जगात एक शक्तिशाली नियामक म्हणून उदयास आले आहे. हे आपल्या चयापचय अवस्थेवर खोलवर परिणाम करते आणि जनुकांच्या अभिव्यक्तीवर परिणाम करू शकते, मेंदूच्या आरोग्यावर परिणाम करणार्‍या एकाधिक संबंधित प्रणालींच्या कार्यावर प्रभाव टाकते. आणि म्हणून मी विचारतो, मानसिक आजार आणि न्यूरोलॉजिकल विकारांवर उपचार प्रभाव का देत नाही?

मला आशा आहे की हा लेख तुम्हाला केटोजेनिक आहार समजून घेण्यासाठी उपयुक्त ठरला आहे. तुम्हाला बरे वाटण्याचे सर्व मार्ग जाणून घेण्याचा अधिकार आहे आणि संशोधन साहित्यात केटोन्सचे शक्तिशाली आण्विक सिग्नलिंग प्रभाव ओळखले जात असल्याने, तुम्हाला कदाचित असे आढळून येईल की केटोजेनिक आहार त्यापैकी एक असू शकतो.

संदर्भ

Conway, C., Beckett, MC, & Dorman, CJ (2023). DNA रिलॅक्सेशन-आश्रित OFF-टू-ON बायसिंग प्रकार 1 फिम्ब्रिअल जनुकीय स्विचसाठी Fis nucleoid-संबंधित प्रोटीन आवश्यक आहे. सूक्ष्मजीवशास्त्र (वाचन, इंग्लंड), 169(1), 001283 https://doi.org/10.1099/mic.0.001283

कॉर्नूटी, एस., चेन, एस., लुपोरी, एल., फिनामोर, एफ., कार्ली, एफ., समद, एम., फेनिझिया, एस., कॅल्डेरेली, एम., दमियानी, एफ., रायमोंडी, एफ., Mazziotti, R., Magnan, C., Rocchiccioli, S., Gastaldelli, A., Baldi, P., & Tognini, P. (2023). ब्रेन हिस्टोन बीटा-हायड्रॉक्सीब्युटरिलेशन जीन अभिव्यक्तीसह चयापचय जोडते. सेल्युलर आणि आण्विक जीवन विज्ञान, 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). बीटा-हायड्रॉक्सीब्युटीरेट पुरेशा ग्लुकोजच्या पुरवठ्याखाली हिप्पोकॅम्पल न्यूरॉन्समध्ये BDNF च्या अभिव्यक्तीला प्रोत्साहन देते. न्युरोसायन्स, 386, 315-325 https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2018.06.036

हुआंग, सी., वांग, पी., जू, एक्स., झांग, वाई., गोंग, वाई., हू, डब्ल्यू., गाओ, एम., वू, वाई., लिंग, वाई., झाओ, एक्स., किन, वाई., यांग, आर., आणि झांग, डब्ल्यू. (२०१८). केटोन बॉडी मेटाबोलाइट β-hydroxybutyrate HDACs इनहिबिशन-ट्रिगर केलेल्या Akt-स्मॉल RhoGTPase सक्रियतेद्वारे मायक्रोग्लियाचे अँटीडिप्रेशन-संबंधित रॅमिफिकेशन प्रेरित करते. ग्लिया, 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, एक केटोन बॉडी, मानवी रीनल कॉर्टिकल एपिथेलियल पेशींमध्ये HDAC5 सक्रिय करून सिस्प्लेटिनचा सायटोटॉक्सिक प्रभाव कमी करते. जीवन विज्ञान, 222, 125-132. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2019.03.008

मुराकामी, एम., आणि टोग्निनी, पी. (२०२२). केटोजेनिक आहाराच्या बायोएक्टिव्ह गुणधर्मांच्या अंतर्निहित आण्विक यंत्रणा. पोषक, 2022(14), 4. https://doi.org/10.3390/nu14040782

मुकाई, आर., आणि सदोशिमा, जे. (२०२३). केटोन बॉडीज एपिजेनेटिक्सद्वारे माइटोकॉन्ड्रियाचे संरक्षण करतात. JACC: बेसिक टू ट्रान्सलेशनल सायन्स, 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). हृदय व रक्तवाहिन्यासंबंधी प्रणालीवर केटोजेनिक आहार आणि केटोन बॉडीजचा प्रभाव: एकाग्रता महत्त्वाची. मधुमेहाचे जागतिक जर्नल, 11(12), 584-595 https://doi.org/10.4239/wjd.v11.i12.584

Tang, C., अहमद, K., Gille, A., Lu, S., Gröne, H.-J., Tunaru, S., & Offermanns, S. (2015). FFA2 आणि FFA3 कमी झाल्यामुळे इंसुलिन स्राव वाढतो आणि टाइप 2 मधुमेहामध्ये ग्लुकोज सहिष्णुता सुधारते. निसर्ग चिकित्सा, 21(2), कलम 2. https://doi.org/10.1038/nm.3779