Глицин и АЦЦ (NAC) уменьшат талию и замедлят признаки старения

Повышенный окислительный стресс (OxS), митохондриальная дисфункция и признаки старения идентифицированы как ключевые факторы, способствующие старению, но улучшение/обратение этих дефектов у пожилых людей (ОА) является сложной задачей. В предыдущих исследованиях мы определили, что дефицит внутриклеточного антиоксиданта глутатиона (GSH) может играть определенную роль, и сообщили, что добавление GlyNAC (комбинация глицина и N-ацетилцистеина [NAC]) у пожилых мышей улучшает дефицит GSH, OxS, митохондриальных жирных кислот. окисление (MFO) и инсулинорезистентность (IR). Чтобы проверить, может ли добавление GlyNAC при ОА улучшить дефицит GSH, OxS, митохондриальную дисфункцию, ИР, физическую функцию и признаки старения, мы провели плацебо-контролируемое рандомизированное клиническое исследование.

Методы

Были исследованы двадцать четыре ОА и 12 молодых людей (YA). ОА был рандомизирован для приема либо GlyNAC ( N = 12), либо плацебо изазотрогенного аланина ( N = 12) в течение 16 недель; Ю.А. ( N = 12) получал GlyNAC в течение 2 недель. Участники были обследованы до, через 2 недели и после 16 недель приема добавок для оценки концентрации GSH, OxS, MFO, молекулярных регуляторов энергетического обмена, воспаления, функции эндотелия, ИР, признаков старения, скорости походки, мышечной силы, 6- тест минутной ходьбы, состав тела и артериальное давление.

Полученные результаты

По сравнению с YA, ОА имел дефицит GSH, OxS, митохондриальную дисфункцию (с дефектной молекулярной регуляцией), воспаление, эндотелиальную дисфункцию, ИР, множественные признаки старения, нарушение физических функций, увеличение окружности талии и систолическое артериальное давление. Добавки GlyNAC (а не плацебо) при ОА улучшали/исправляли эти дефекты.

Заключение

Прием GlyNAC при ОА в течение 16 недель был безопасным и хорошо переносился. Объединив преимущества глицина, NAC и GSH, GlyNAC является эффективной пищевой добавкой, которая улучшает и обращает вспять многочисленные возрастные отклонения, способствуя укреплению здоровья стареющих людей.

…Старение связано с дефицитом GSH и повышенным уровнем OxS ( 22 , 23 ). Мы обнаружили, что дефицит GSH при ОА возникает вследствие нарушения синтеза. Прием GlyNAC, комбинации аминокислот-предшественников GSH, глицина и цистеина (представленных в виде N-ацетилцистеина, NAC), в течение 2 недель корректирует синтез и концентрацию GSH. Он также снижает OxS и улучшает митохондриальную дисфункцию и резистентность к инсулину (ИР) ( 17, 23 ).

В ходе исследований на грызунах мы обнаружили, что адекватность GSH необходима для оптимального окисления митохондриальных жирных кислот (MFO), и что добавление GlyNAC у старых мышей успешно корректирует нарушенный синтез GSH, обращает вспять дефицит GSH, улучшает нарушенный MFO и снижает IR, жировые отложения и содержание жира в печени ( 17). Мы провели это РКИ для изучения влияния добавок ОА с GlyNAC по сравнению с плацебо в течение 16 недель на концентрации GSH, OxS, MFO, а также ИР, воспаление, функцию эндотелия, физическую функцию и состав тела.

Поскольку о признаках старения впервые сообщили после начала нашего РКИ, они были добавлены в качестве исследовательских результатов после завершения исследования. Это РКИ соответствует рекомендуемой схеме для исследований, подтверждающих концепцию, нацеленных на фундаментальные процессы старения ( 24 ).

…Глицин, N-ацетилцистеин и аланин были приобретены на коммерческой основе, качество подтверждено сертификатами анализов. Эти добавки фармацевт заполняет капсулы и ежемесячно предоставляет участникам исследования в дозах глицина и NAC по 100 мг/кг/сут и аланина по 200 мг/кг/сут.

…

Артериальное давление

Прием GlyNAC значительно снижал систолическое артериальное давление (САД), но не диастолическое АД при OAG-16w (Таблица 2; Дополнительный рисунок S1 ). Никаких улучшений не наблюдалось в OAP или YAG.

Биохимия плазмы

При входе в исследование все участники прошли обычные скрининговые лабораторные анализы. Концентрации триглицеридов снизились на 16% с тенденцией к улучшению только в OAG-16w ( дополнительная таблица S1 ).

Мониторинг и побочные эффекты

Уровень креатинина, аланина и аспартаттрансаминаз в плазме контролировали через 2, 4, 8, 12 и 16 недель (Рисунок 1Б) не показало какого-либо увеличения по сравнению с исходными значениями (Таблица 4). Участники не сообщали о каких-либо побочных эффектах, связанных с использованием добавок (GlyNAC или плацебо) во время исследования.

…
Обсуждение

Это РКИ показало, что прием GlyNAC при ОА значительно улучшал/корректировал дефицит GSH, OxS, митохондриальную дисфункцию, физическую функцию, окружность талии, функцию эндотелия, САД и 7 признаков старения, влияющих на митохондрии, воспаление, ИР, митофагию, геномные повреждения, клеточное старение. и стволовые клетки. Это РКИ согласуется с представлением о том, что гериатрические синдромы могут быть вызваны накоплением многих основных процессов ( 28 ). Это соответствует схеме, предложенной для РКИ, исследующих факторы риска, связанные со старением ( 24 ).

Дефицит GSH и OxS при старении

Синтез GSH происходит в два этапа, катализируется ферментами глутаматцистеинлигазой (GCL, состоящей из каталитических и модифицирующих субъединиц GCLC и GCLM) и GSS с образованием трипептида глутатиона (γ-глутамил-цистеинил-глицин) (22 , 23 ) . . Понимание того, как синтезируется GSH, помогает объяснить: (а) почему внутриклеточные уровни GSH и OxS корректируются GlyNAC, а не изонитрогенным плацебо (т. е. увеличение количества белковых добавок само по себе не улучшает дефицит GSH при старении); (б) что GSH является внутриклеточным антиоксидантом, синтезируемым внутри клеток для регулирования их внутренней окислительно-восстановительной среды.Крайне важно понимать, что каждая ткань поддерживает разное количество GSH в зависимости от ее метаболических потребностей.

Этот спрос динамичен и изменчив. Вот почему клетки регулируют собственный синтез GSH, т.е. физиологически внутриклеточная адекватность GSH определяется клеточным синтезом, а не за счет доставки в плазму или потребления или введения GSH. В ходе этого РКИ было измерено и обнаружено, что добавление GlyNAC улучшает GSH как в эритроцитах, так и в скелетных мышцах. Активные формы кислорода (АФК), возникающие в результате митохондриального дыхания, при избытке приводят к образованию вредных и повреждающих OxS. Исходная АФК представляет собой высокотоксичный супероксидный радикал (О 2 ), который быстро «детоксифицируется» до перекиси водорода (Н 2 О 2 ). Важно признать, что H 2O 2 также очень токсичен для мембран, липидов, белков и генома и требует нейтрализации. GSH восстанавливает и обезвреживает токсичный H 2 O 2 до воды в реакции H 2 O 2 + 2GSH → 2H 2 O + GSSG (окисленный глутатион).

Как дефицит GSH, так и OxS были скорректированы только при ОА, получающем GlyNAC, но не при ОА, получавшем изонитрогенные добавки, что указывает на то, что генерализованные белковые добавки не улучшают внутриклеточный GSH или OxS. Поскольку многие возрастные дефекты связаны с OxS ( 9–14 ), добавка GlyNAC может сыграть новую роль в улучшении/коррекции возрастных нарушений путем снижения и коррекции OxS.

Митохондриальная дисфункция

Старение связано с нарушением функции митохондрий ( 15–20 ). Это приводит к недостаточной доступности энергии. В состоянии голодания нормальные митохондрии преимущественно окисляют жирные кислоты, а функция митохондрий нарушается с возрастом ( 17 , 21 ). В наших более ранних исследованиях мы обнаружили и сообщили, что индуцирование дефицита GSH приводит к нарушению окисления митохондриальных жирных кислот. Это говорит о том, что адекватность GSH критически необходима для адекватного окисления митохондриальных жирных кислот ( 17). ОА в нашем РКИ имело как нарушение митохондриального окисления жирных кислот, так и повышенное митохондриальное окисление глюкозы.

Это указывает на митохондриальную дисфункцию. Полная степень возрастных нарушений митохондрий стала ясна только после изучения молекулярных данных. Функция митохондрий была серьезно нарушена на нескольких уровнях, включая аномалии биогенеза митохондрий (PGC1α), сенсоров питательных веществ, регулирующих поступление жирных кислот в митохондрии (pAMPK/AMPK, SirT3, CPT1b), митохондриальное β-окисление жирных кислот (HADHA, PPARα). , комплексы электрон-транспортной цепи (I, II, III, V), синтез АТФ (ATP5A) и митофагия (PINK1). Прием GlyNAC начал быстро устранять эти дефекты через 2 недели, но для исправления этих дефектов потребовалась более продолжительная 16-недельная программа. Интересно, Окисление ацетата не отличалось между недобавленным YA и OA. После приема GlyNAC ситуация не изменилась.

Это говорит о том, что целостность цикла трикарбоновых кислот не нарушается при ОА. Поскольку оптимальное и эффективное функционирование клеточных процессов и органов зависит от бесперебойного энергоснабжения, митохондриальная дисфункция может привести к адаптации клеток, тканей, органов и всего организма, а также к дисфункции, обычно встречающейся при старении.15–20 ). Корректируя митохондриальную дисфункцию, добавка GlyNAC может сыграть решающую роль в обращении вспять возрастного снижения и улучшении здоровья стареющих людей.

Физическая функция

Старение связано со снижением физической функции, что проявляется в снижении скорости ходьбы, мышечной силы и способности к физической нагрузке. Ключевой метаанализ ОА связал более низкую скорость ходьбы со снижением выживаемости ( 29 ). Хотя добиться улучшения скорости ходьбы при ОА до уровня, наблюдаемого при YA, было трудно, это произошло при приеме добавок GlyNAC. Митохондриальная дисфункция, воспаление, ИР, снижение количества стволовых клеток и васкуляризация связаны с ухудшением здоровья мышц ( 30–33) .). Улучшение этих параметров, опосредованное GlyNAC, могло способствовать улучшению физической функции. Поскольку снижение силы и способности к физической нагрузке с возрастом связано с функциональными ограничениями (особенно в подвижности и повседневной активности), улучшение физической функции при приеме добавок GlyNAC имеет значение для потенциального улучшения функциональных ограничений старения.

Состав тела

Старение связано с увеличением абдоминального ожирения и окружности талии ( 6 ). Нарушение митохондриального окисления жирных кислот является фактором риска увеличения веса ( 34 ). Вполне вероятно, что улучшение окисления митохондриальных жирных кислот с помощью GlyNAC будет полезным. Уменьшение окружности талии в группе, принимавшей GlyNAC, позволяет предположить, что потеря жира происходила преимущественно в области живота.

Признаки старения

Признаки старения способствуют возникновению множества сопутствующих возрастных заболеваний ( 21 ). Хотя некоторые соединения улучшили некоторые признаки старения на нечеловеческих моделях ( 35 ), ни одно из них не улучшило множественные признаки старения в РКИ на людях. Добавки GlyNAC при ОА в этом РКИ улучшили 7 признаков старения, влияющих на: (а) митохондриальную дисфункцию , как обсуждалось ранее; (б) Нарушенная чувствительность к питательным веществам описывает отклонения в сенсорах питательных веществ, которые регулируют топливный и энергетический обмен.

Опосредованные GlyNAC улучшения в сенсорах питательных веществ, вероятно, произошли из-за улучшения OxS, экспрессии Glut4, воспаления и митохондриальной дисфункции ( 36–38 ). Сиртуин 3 является ключевым регулятором митохондрий ( 39) необходим для действия НАД + (ключевого регулятора энергетического метаболизма) ( 40 ), и его улучшение с помощью GlyNAC может иметь значение для улучшения опосредованных НАД + целей при старении; (в) Изменение межклеточной коммуникации направлено на усиление воспаления, тлеющего, хронического деструктивного процесса, связанного со многими заболеваниями старения ( 3 , 20 , 31) .).

Сочетание повышенного уровня провоспалительных и снижения противовоспалительных цитокинов позволяет предположить, что деструктивное воздействие воспаления может быть серьезным с возрастом. Успешное устранение этих дефектов и снижение воспаления при старении с помощью добавок GlyNAC может иметь глубокие последствия для улучшения здоровья в пожилом возрасте; (d) Утрата протеостаза включает аутофагию и митофагию, которые контролируют организованное удаление клеточного мусора и связаны с долголетием ( 41 ). Нарушение митофагии способствует митохондриальной дисфункции ( 42 ) и было улучшено добавлением GlyNAC; (д) Геномная нестабильность: хромосомные повреждения при старении отрицательно влияют на здоровье и улучшаются при приеме добавок GlyNAC, вероятно, из-за улучшения OxS, GSH и митохондриальной энергетики ( 43 ); (f) Количество стволовых клеток уменьшается с возрастом.

Клетки-сателлиты представляют собой стволовые клетки в мышцах ( 44 ) и идентифицируются по молекулярному маркеру Pax7 ( 45 ). Открытие того, что добавка GlyNAC улучшает экспрессию Pax7, может иметь значение для омоложения мышечных стволовых клеток и улучшения здоровья мышц при старении, включая восстановление после травм; (g) Клеточное старение : стареющие клетки накапливаются во время старения и выделяют секреторный фенотип, связанный с токсическим старением (SASP). Клеточные маркеры, такие как p16 INK4α.выявить наличие стареющих клеток ( 46 ). Прием GlyNAC при ОА значительно снижал мышечный p16 INK4α и воспалительные цитокины, характерные для SASP, что указывает на сенолитический эффект; (h) Изменение теломер : POT1 является компонентом комплекса шелтерина, регулирующего стабильность теломер ( 47 ), и не изменяется при приеме GlyNAC или добавок плацебо.

Неизвестно, сможет ли GlyNAC увеличить длину теломер при старении. (i) Мы предлагаем включить дефицит OxS и GSH в качестве ключевых признаков старения:Основная функция GSH — нейтрализовать избыток АФК и предотвратить OxS. Избыток АФК тесно связан с многочисленными возрастными дефектами. При ОА наблюдается как дефицит GSH, так и повышенный уровень OxS. С помощью исследований на грызунах мы показали, что адекватность GSH критически необходима для оптимального и эффективного окисления митохондриальных жирных кислот ( 17 ). Наши исследования показывают, что дефицит GSH и OxS действуют как две стороны медали и могут быть коренными дефектами, из-за которых возникает митохондриальная дисфункция.

Мы предполагаем, что возникающая в результате нехватка энергии в сочетании с усиленным разрушительным потенциалом повышенного уровня OxS (из-за отсутствия защитного GSH) способствует появлению других признаков старения. Поэтому мы предлагаем включить дефицит OxS и GSH в качестве дополнительных и потенциально основных признаков старения.

Эндотелиальная дисфункция и артериальное давление

Эндотелий сосудов вырабатывает оксид азота, который играет важную роль в расширении сосудов ( 48 , 49 ). Окислительный стресс и дефицит GSH связаны с нарушениями метаболизма оксида азота ( 50 ). Улучшение эндотелиальной функции и систолического артериального давления с помощью GlyNAC подтверждает необходимость оценки его влияния на биологию оксида азота. Эти параметры связаны со здоровьем сердца. Ранее мы показали, что добавление GlyNAC старым мышам приводило к улучшению сердечной функции ( 51 ).

HRQoL

Отсутствие улучшения качества жизни после приема GlyNAC удивительно и может быть связано с относительно короткой продолжительностью приема добавки. Это говорит о том, что преобразование биологических преимуществ в воспринимаемые субъективные улучшения может потребовать больше времени. Поскольку из этого исследования был исключен ОА с множественными сопутствующими заболеваниями, исходное качество жизни было превосходным, что затрудняло улучшение.

Предостережения относительно добавок GlyNAC

(а) Добавка GlyNAC является физиологичной и не вызывает редукционного стресса.

Клеткам требуются незначительные количества АФК для клеточной передачи сигналов и функционирования ( 52 ). Чрезмерное снижение АФК приводит к повреждению клеток — феномену, известному как «редуктивный стресс» (RedS) ( 53 ). Клетки должны поддерживать тонкий баланс между снижением OxS и одновременным избеганием RedS. Этот баланс может быть легко нарушен. Чрезмерное введение только NAC или GSH червю Caenorhabditis elegans (C elegans ) приводит к ускоренному старению. Вероятно, это связано с индукцией RedS ( 54 ), тогда как добавление GlyNAC у мышей увеличивает продолжительность жизни ( 55)).

Клеточная генерация АФК — это динамический процесс, связанный с выработкой митохондриальной энергии. Он колеблется в пределах одного органа (отдых и активность, голодание и питание, бодрствование и сон) и различен в каждом органе. Дозирование экзогенных антиоксидантов является сложной задачей, поскольку слишком большое их количество может индуцировать RedS, а слишком малое не будет сдерживать OxS. Это исследование показало, что добавление GlyNAC при ОА снижает маркеры OxS, но они не снижаются ниже уровней при YA, что позволяет избежать RedS. Таким образом, добавка GlyNAC является идеальной физиологической добавкой, которая действует, поддерживая внутреннюю способность клеток снижать OxS без индукции RedS.

(б) Почему GlyNAC работает: «сила трех»

GlyNAC обеспечивает аминокислоты-предшественники глицин и цистеин (из N-ацетилцистеина) для синтеза GSH. Глицин, цистеин и GSH вносят независимый и важный вклад в здоровье клеток и функцию органов ( 22 , 56 , 57 ). Их комбинация представляет собой « степень 3 », указывающую на то, что преимущества возникают за счет совместного воздействия всех трех компонентов. Это не только GSH. Глицин является аминокислотой, лимитирующей скорость синтеза GSH ( 57 ). Он является важным донором 1-углеродной метильной группы, необходимой для многих клеточных реакций, включая пурины для синтеза дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Добавки глицина и GlyNAC у мышей значительно увеличивают продолжительность жизни ( 55 ,58 ).

Показано, что прием глицина снижает частоту возникновения аденокарциномы легких ( 58 ). NAC поставляет цистеин, который обеспечивает критически важные тиоловые (SH) группы, необходимые для множества клеточных реакций. Особенно это касается митохондриального энергетического метаболизма. Тиоловые группы играют важную роль в клеточных реакциях и являются компонентом пептидов, белков и липидов. GSH считается «главным антиоксидантом» из-за его обильного присутствия в клетках, его способности нейтрализовать вредный OxS, поддерживать функцию митохондрий и детоксикацию посредством глутатионилирования. « Сила 3»«относится к совместному действию глицина, NAC и GSH и может объяснить скорость и масштабы опосредованного GlyNAC улучшения возрастного снижения клеточной функции, обращения вспять признаков старения и улучшения здоровья при старении».

(c) GlyNAC — это не то же самое, что только NAC или только GSH.

Хотя NAC и GSH обладают антиоксидантными свойствами, влияние их добавок на возрастные дефекты ограничено. Мы сравнили влияние NAC в отдельности и GlyNAC на сердечно-сосудистую функцию у старых мышей и обнаружили, что только GlyNAC улучшал сердечную функцию и воспаление (лейкоцитарную инфильтрацию), а этого не было достигнуто при использовании только NAC (51 ) . Клинические испытания на людях с добавлением только NAC не обнаружили каких-либо улучшений концентрации RBC-GSH, OxS или воспаления (как TNFα) ( 59–61 ), добавка GlyNAC улучшала/корректировала эти результаты в этом РКИ.

Исследование, добавляющее только NAC пациентам с диабетом, не смогло улучшить скорость фракционного синтеза RBC-GSH или концентрацию GSH ( 62) .), тогда как прием GlyNAC у пациентов с диабетом улучшил оба этих дефекта ( 63 ), а также улучшил митохондриальную дисфункцию и ИР ( 64 ). Эти разные ответы можно объяснить, понимая, что для синтеза GSH необходимы как глицин, так и цистеин, и оба они обеспечиваются GlyNAC. Поскольку NAC может обеспечивать только цистеин, его способность поддерживать синтез GSH ограничена доступностью глицина ( 57) .). Потенциально, добавление NAC путем секвестрации глицина в GSH может еще больше снизить доступность глицина для важнейших путей, обсуждавшихся ранее. GlyNAC отличается от NAC тем, что содержит как цистеин, так и глицин, и это может объяснить степень и величину биологических и физиологических улучшений, наблюдаемых при ОА в этом РКИ и о которых сообщалось в наших предыдущих публикациях (17 , 23 , 25 , 51 ) .

Аналогично, добавление одного GSH в РКИ на людях не смогло улучшить OxS (F2-изопростаны) или повреждение генома (8-OHdG) ( 65 ), тогда как добавление GlyNAC в этом РКИ улучшило оба этих маркера. Более того, избыточное введение только NAC и GSH приводит к ускоренному старению C elegans.( 54 ), в то время как добавление GlyNAC у мышей обратило вспять дефицит GSH и увеличило продолжительность жизни ( 55 ). Добавка GlyNAC обеспечивает широкий спектр преимуществ для здоровья, которые не обеспечиваются только NAC или GSH.

(г) Как долго необходимо принимать добавки GlyNAC?

В нашем предыдущем исследовательском открытом исследовании GlyNAC применялся в течение 24 недель и обнаружил те же преимущества, что и в этом исследовании ( 66 ). Однако отмена GlyNAC на 12 недель привела к потере/уменьшению преимуществ. Эти данные указывают на то, что для сохранения преимуществ необходимо продолжать прием добавок GlyNAC.

Заключение

В этом РКИ представлены доказательства того, что добавление GlyNAC при ОА улучшает дефицит GSH, OxS, митохондриальные нарушения, митофагию, воспаление, резистентность к инсулину, эндотелиальную дисфункцию, физическую функцию и силу, способность к физической нагрузке, окружность талии, состояние систолического артериального давления и многочисленные признаки старение (митохондриальная дисфункция, изменение межклеточной коммуникации, нарушение регуляции восприятия питательных веществ, потеря протеостаза, геномная токсичность, истощение стволовых клеток и клеточное старение).

Прием GlyNAC начинает уменьшать возрастное снижение показателей в течение 2 недель, но для более значительного улучшения необходима более длительная продолжительность приема. Это РКИ подтверждает концепцию того, что добавка GlyNAC представляет собой новый, простой, безопасный способ улучшить качество жизни.