Efek Pembatasan Kalori Pada Autophagy: Peran Pada Intervensi Penuaan Bagian 2

Mohon hubungi{0}}untuk informasi lebih lanjut

3. Efek Protektif dari Autophagy yang Diinduksi CR pada Organ yang Berbeda

Substrat autophagy termasuk makronutrien penting seperti glikogen dan tetesan lipid [72,73]. Dalam kondisi CR, penting bagi sel untuk menggunakan simpanan nutrisi internalnya. Produk pemecahan yang berasal dari autophagy menyediakan substrat untuk biosintesis dan pembangkit energi. Redistribusi nutrisi, di bawah kondisi kelaparan atau CR, sangat penting bagi sel untuk beradaptasi dengan lingkungan nutrisi yang berubah. Memang, jaringan metabolisme menunjukkan perubahan paling dramatis dalam regulasi autophagy di bawah kondisi kekurangan nutrisi, menunjukkan peran pentingnya dalam regulasi metabolisme.

Silakan klik di sini untuk tahu lebih banyak

3.1.Liter

Pentingnya dan konsep asli autophagy pertama kali dijelaskan di hati, di mana enzim tingkat tinggi dan organel seluler yang terkait dengan degradasi lisosom ditemukan. Autophagy hati memainkan peran penting dalam kondisi fisiologis dan patologis dengan berkontribusi pada daur ulang organel, serta makronutrien [74].flavonoidBukti terbaru menunjukkan bahwa peran autophagy hati dalam kondisi fisiologis normal adalah untuk mengatur sistem degradasi nutrisi, seperti glikogenolisis dan degradasi tetesan lipid [42,75]. Selanjutnya, degradasi tetesan lipid dalam hepatosit (lipofag) sangat penting dalam kondisi patologis seperti pada penyakit hati berlemak non-alkohol, steatohepatitis, dan karsinoma hepatoseluler [75-77].penggunaan hesperidinKurangnya respon autofagik tidak hanya memperburuk akumulasi lipid tetapi juga gambaran patologis lain dari penyakit hati. Autophagy hati juga terganggu selama penuaan. Tingkat dasar autophagy serta autophagy yang disebabkan oleh respons stres terganggu pada hati yang menua, sehingga rentan terhadap kerusakan hati [72].

Cistanche dapat anti-penuaan

Efek autophagy hati CRon dinilai dalam beberapa penelitian. Wohlgemuth et al. mengevaluasi efek CR seumur hidup pada tikus Fisher [62]. Mereka menemukan bahwa CR seumur hidup tidak menyebabkan perubahan substansial dalam ekspresi protein autophagic di hati. Namun, penelitian lain yang menggunakan pengaturan CR yang berbeda menemukan hasil yang berbeda. Donati dkk. menilai efek CR setelah puasa hari alternatif [63].fraksi flavonoid murni mikronisasi 1000 mg menggunakanKetika mempelajari tingkat proteolisis autophagic di hati yang terisolasi, mereka menemukan bahwa tingkat maksimum autophagy dicapai pada kelompok CR dibandingkan dengan kontrol. Sebuah studi yang lebih baru oleh Luevano-Martinez et al. menunjukkan efek CR pada induksi autophagy di mitokondria hati [64]. Mereka mengisolasi mitokondria dari hati kontrol, dan setelah 4 bulan jadwal CR, mereka menemukan peningkatan rasio LC3-II/LC3-I di hati CR, yang menunjukkan peningkatan autofagi mitokondria hati. Derous dkk. menemukan hasil yang sama ketika mereka mengevaluasi efek tingkat bertingkat CR pada autophagy menggunakan transkriptom hati [65]. Tikus menjadi sasaran tingkat CR bertingkat (dari 0 persen menjadi 40 persen CR) selama 3 bulan, setelah itu peningkatan signifikan dalam tingkat autophagy diamati yang berkorelasi dengan peningkatan tingkat CR.cistanche kekaisaran yang hilangDi hati, respons autophagy umumnya meningkat setelah CR, terlepas dari metode yang digunakan untuk menginduksi CR.

Selain CR, puasa juga menginduksi autophagy hati yang kuat. Meskipun puasa berbeda dari pola CR yang konsisten, mereka memiliki beberapa fitur yang sama. Para peneliti telah mengidentifikasi bahwa respons autophagy yang diinduksi puasa adalah proses mendasar selama kekurangan makanan dan merupakan respons protektif yang penting dalam regulasi metabolisme [78,79].

3.2.Otot

Otot rangka adalah jaringan tubuh yang paling banyak (terdiri dari sekitar 40 persen dari berat badan) dan merupakan jaringan dinamis yang secara konsisten beradaptasi dengan kebutuhan metabolisme. Untuk memenuhi permintaan metabolisme yang tinggi, sistem proteolitik autophagy terlibat dalam regulasi metabolisme [80]. Di otot, autophagy mengatur degradasi protein dan menyediakan asam amino untuk produksi energi [43,81]. Ini sangat penting dalam kondisi kekurangan nutrisi atau stres untuk mempertahankan produksi energi yang memadai. Studi terbaru menunjukkan bahwa autophagy basal sangat penting untuk pemeliharaan fisiologi otot dan autophagy yang maladaptif terlibat dalam berbagai penyakit otot, termasuk distrofi otot, sarkopenia, dan degenerasi miofibril [31,66,82-84].

Beberapa penelitian telah menunjukkan kemampuan CR untuk menginduksi autophagy otot dan efek menguntungkannya. Wohlgemuth et al. menyelidiki efek penuaan dan CR ringan pada autophagy otot rangka dan protein terkait lisosom [66]. Mereka menemukan akumulasi LC3-I dan LAMP-2, menunjukkan penurunan degradasi autophagic terkait usia. Perubahan terkait usia dihambat oleh CR, menyimpulkan bahwa CR ringan melemahkan kerusakan autophagy terkait usia pada otot rangka pada hewan pengerat. Lebih banyak bukti datang dari studi uji klinis baru-baru ini. Yang dkk. menunjukkan bahwa CR jangka panjang meningkatkan keseluruhan proses kontrol kualitas pada otot rangka manusia [67]. Mereka menemukan bahwa beberapa gen autophagy, termasuk ULK1, ATG101, beclin-1, dan LC3 diregulasi secara signifikan sebagai respons terhadap CR. Selain itu, mereka menemukan penurunan peradangan otot, menunjukkan peran menguntungkan lain dari CR pada biologi otot. Studi oleh Gutierrez-Casado et al. juga menunjukkan efek yang menonjol dari CR pada autophagy di otot [68]. CR menghasilkan penurunan kadar p62, menunjukkan kemungkinan peningkatan fluks autophagy. Meskipun tidak didemonstrasikan secara eksperimental, Lee et al. menyarankan pentingnya peran autophagy pada regenerasi sel induk otot yang diinduksi oleh CR [85]. CR tidak hanya meningkatkan kapasitas regeneratif sel induk tetapi juga meningkatkan kapasitas pengikatan sel induk otot [86]. Autophagy yang diinduksi CR dapat meningkatkan peningkatan stres oksidatif dan meningkatkan aktivitas mitokondria dalam sel induk otot, berkontribusi pada efek regeneratif yang menguntungkan pada otot.

3.3. Jaringan adiposa

Jaringan adiposa adalah jaringan metabolisme penting lainnya yang memainkan peran penting dalam penyimpanan lipid selama kondisi cukup energi. Pengurangan adipositas adalah ciri khas CR, yang merupakan konsekuensi yang mungkin diakibatkan oleh perubahan hormonal [87]. Meskipun jelas bahwa autophagy menginduksi degradasi lipid melalui lipophagy di hati, peran autophagy dalam regulasi lipid jaringan adiposa lebih kompleks [88]. Singh dkk. pertama menunjukkan bahwa autophagy jaringan adiposa mengatur massa dan diferensiasi jaringan adiposa [89]. Mereka menemukan bahwa knockdown Atg7, gen autophagy esensial, menghambat akumulasi lipid dan menurunkan tingkat protein dari beberapa faktor diferensiasi adiposit. Lebih lanjut, mereka menunjukkan bahwa tikus knockout Atg7 spesifik adiposit memiliki fenotipe ramping dengan penurunan massa adiposa putih dan peningkatan sensitivitas insulin. Namun, baru-baru ini, Cai et al. menunjukkan efek perlindungan autophagy pada fungsi adiposit dewasa [90]. Mereka menunjukkan bahwa protein autophagy diperlukan untuk fungsi mitokondria yang memadai dan bahwa ablasi autophagy pasca-pengembangan menyebabkan resistensi insulin.

Regulasi yang rusak dari autophagy jaringan adiposa telah terdeteksi pada tikus dan obesitas manusia [69]. Pada model tikus obesitas dan pada manusia obesitas, gen dan protein terkait autophagy ditemukan diregulasi secara signifikan [91,92]. Meskipun hasil ini ditafsirkan sebagai peningkatan autophagy, pada awalnya, Soussi et al. menunjukkan bahwa fluks autophagy terganggu pada obesitas [93]. Hasil ini konsisten dengan kesimpulan yang diperoleh dari karya Cai et al., menunjukkan bahwa autophagy dapat memainkan peran protektif setelah pematangan.oteflavonoidBerdasarkan hasil ini, jelas bahwa pemeliharaan aktivasi autophagy yang tepat diperlukan di jaringan adiposa. Namun, peran CR dalam fungsi jaringan adiposa belum diklarifikasi. Nunez dkk. menunjukkan bahwa CR berhasil meningkatkan autophagy pada tikus kurus, tetapi pada tikus gemuk, induksi autophagy tidak terjadi, menunjukkan bahwa mirip dengan laporan sebelumnya, respon autophagic rusak selama obesitas [69]. Ghosh dkk. mempelajari efek penuaan dan CR pada autophagy jaringan adiposa dan menemukan aktivitas autophagy berkurang dengan penuaan, berkontribusi terhadap stres ER menyimpang dan peradangan pada jaringan adiposa tua [70]. Mereka juga menunjukkan bahwa aktivitas autophagy ditingkatkan pada tikus CR dengan penurunan stres dan peradangan ER secara bersamaan. Secara keseluruhan, CR memiliki efek menguntungkan pada jaringan adiposa, setidaknya sebagian melalui induksi respons autophagy.

3.4. Ginjal

Ginjal juga menunjukkan efek menguntungkan dari CR, termasuk induksi autophagy. Dalam konsep metabolisme kanonik, ginjal bukanlah peserta aktif. Namun, ginjal dapat berpartisipasi dan berperan penting dalam metabolisme karbohidrat, protein, dan lipid [94,95]. Sel tubulus ginjal memiliki tingkat konsumsi energi basal yang tinggi dan bergantung pada oksidasi asam lemak untuk menghasilkan jumlah ATP yang memadai [96]. Selanjutnya, sel tubulus proksimal menghasilkan glukosa melalui glukoneogenesis, terutama dalam kondisi kekurangan nutrisi, dan berkontribusi pada kadar glukosa darah total [97]. Untuk alasan ini, autophagy yang sesuai penting untuk pemeliharaan fisiologi ginjal normal dengan mengatur proses metabolisme dan kualitas organel yang memadai. Cacat pada autophagy telah ditemukan memperburuk kondisi pada beberapa jenis penyakit ginjal [98,99]. CR diketahui memiliki efek menguntungkan pada ginjal baik di bawah kondisi fisiologis dan patologis [100] Selain itu, CR juga menyebabkan disfungsi ginjal terkait usia tertunda dan perubahan struktural [50]. Di antara beberapa mekanisme yang disarankan yang menjelaskan efek menguntungkan dari CR pada ginjal, peningkatan aktivitas autophagy adalah yang penting.

Kim dkk. merancang jadwal CR selama 12-bulan pada tikus berumur 12-bulan untuk menilai efek penuaan dan CR pada autophagy [58]. Dibandingkan dengan kelompok kontrol, CR menghasilkan mitokondria yang sehat dengan banyak autofagosom di ginjal. Selain itu, tingkat p62 yang lebih rendah ditemukan di ginjal tikus CR. Rasio konversi LC3 dan puncta LC3 lebih tinggi pada tikus CR, menunjukkan bahwa autophagy yang dimediasi CR meningkatkan integritas mitokondria dan melindungi mereka dari kerusakan ginjal terkait usia. Ning dkk. menunjukkan hasil yang sama dengan menggunakan model pembatasan kalori jangka pendek [71]. Kelompok CR memiliki pembatasan kalori 40 persen selama 8 minggu dan menunjukkan peningkatan fluks autophagy, ekspresi gen terkait autophagy, dan pengurangan kerusakan oksidatif. CR juga secara signifikan menurunkan ekspresi p62 dan agregat poliubiquitin.

Chung dkk. juga menunjukkan bahwa CR jangka pendek mengurangi fibrosis ginjal terkait usia [50]. Mereka menemukan bahwa penurunan ekspresi PPARo selama penuaan mengganggu metabolisme lipid dan menginduksi fibrosis interstisial di ginjal. Tikus knockout PPARa menunjukkan onset awal fibrosis ginjal terkait usia. Meskipun mereka hanya fokus pada metabolisme lipid untuk peran pengaturan PPARo dan tidak memeriksa perubahan autophagy dalam model mereka, PPARo memainkan peran penting dalam ekspresi gen terkait autophagy; oleh karena itu, masuk akal bahwa autophagy mungkin memainkan peran dalam memediasi efek anti-fibrosis CR dalam model mereka. Secara kolektif, penelitian ini sangat menyarankan bahwa CR secara efektif menginduksi autophagy pada tikus yang menua dan diabetes dan memainkan peran protektif dalam pengaturan ini.

4. Manfaat Puasa Intermeal di Autophagy: Apakah CR Satu-satunya Solusi?

Baru-baru ini, sebuah studi menarik oleh Martinez-Lopez et al. menunjukkan peran penting untuk autophagy dalam kondisi nutrisi selain CR [78]. Mereka memperkenalkan model pemberian makan dua kali sehari (ITAD) isocaloric dengan jumlah konsumsi makanan yang sama secara total sebagai kontrol ad libitum. Tikus-tikus ini diberi makan pada dua interval waktu yang singkat, awal dan akhir siklus diurnal. Konsep model ini berbeda dengan pembatasan kalori karena total asupan makanan sama dengan kontrol. ITAD masih mengarah pada puasa intermeal, yang menginduksi berbagai perubahan fisiologis, termasuk proses autophagy. Pemberian makan ITAD berdampak pada fluks autophagy di banyak organ termasuk hati, jaringan adiposa, otot, dan neuron. Pemberian makan ITAD mempromosikan banyak manfaat metabolisme dalam organ di mana autophagy meningkat, dan eksperimen lebih lanjut menunjukkan kontribusi autophagy spesifik jaringan terhadap manfaat metabolisme pemberian ITAD dengan menggunakan model knockout autophagy spesifik jaringan. Akhirnya, dalam model penuaan dan obesitas, disimpulkan bahwa mengonsumsi dua kali sehari tanpa CR dapat mencegah sindrom metabolik melalui aktivasi autophagy. Studi ini dapat dengan mudah diterjemahkan ke manusia, karena ITADis lebih layak diterapkan daripada CR. Jika rejimen serupa diterapkan pada manusia, itu dapat memberikan beberapa efek menguntungkan seperti induksi autophagy dan pada akhirnya mencegah berbagai penyakit metabolik terkait usia.

Baru-baru ini, Stekovic et al. menunjukkan efek yang menonjol dari puasa alternatif-hari (AD) pada penuaan pada manusia non-obesitas [101]. Puasa AD secara signifikan meningkatkan penanda fisiologis dan molekuler; itu juga meningkatkan penanda kardiovaskular dengan massa lemak berkurang dan tanpa efek samping yang khas. Studi ini juga menekankan bahwa puasa AD dapat ditoleransi lebih mudah daripada terus menerus dan menyebabkan efek menguntungkan yang serupa. Meskipun mereka tidak memeriksa apakah respons autophagic berperan, mungkin menarik untuk menyelidiki lebih lanjut efek puasa AD pada induksi autophagy.

5. CR Mimetic sebagai Penginduksi Autophagy

CR bisa memiliki efek menguntungkan yang memperpanjang umur manusia; namun, sulit untuk diterapkan, bahkan dalam kasus CR jangka pendek. Oleh karena itu, pengembangan obat atau senyawa yang meniru efek CR menjadi topik diskusi yang menarik di kalangan ahli biologi dan gerontologi [102. Berdasarkan jalur dan protein yang berubah di bawah kondisi CR, banyak yang mulai menyelidiki modulator yang meniru efek CR. Saat ini, beberapa obat dan senyawa lain yang terdapat secara alami dalam makanan (nutraceuticals) telah terbukti bertindak sebagai mimetik CR melalui berbagai mekanisme. Target mimetik termasuk jalur glikolisis, pensinyalan faktor pertumbuhan seperti insulin/insulin, mTOR AMPK, sirtuins, dan jalur lain yang terkait dengan CR. Menariknya, banyak mimetik CR terkenal secara langsung atau tidak langsung terkait dengan regulasi autophagy. Diskusi berikut akan fokus pada mimetik CR terkenal yang bertindak melalui regulasi autophagy (Gambar 2).

Gambar 2. Pembatasan kalori (CR) dan mimetik CR memodulasi proses autophagy. CR menurunkan pensinyalan mTOR dengan mengurangi kadar insulin dan IGF. CR meningkatkan rasio AMP/ATP dan mengaktifkan AMPK. Penurunan mTOR dan AMPK yang diaktifkan secara efisien menginduksi inisiasi proses autophagy. Berbagai mimetik CR dapat menginduksi proses autophagy. Rapamycin mengaktifkan autophagy dengan menghambat mTOR dan metformin menginduksi autophagy dengan mengaktifkan AMPK. Spermidine meningkatkan keseluruhan proses autophagy melalui penghambatan EP300 deacetylase.

5.1. Rapamycin, sebuah mTOR Inhibitor

Rapamycin awalnya digambarkan sebagai obat penekan kekebalan dan umumnya disebut senyawa untuk mimetik CR. Dalam studi selanjutnya, telah ditunjukkan bahwa rapamycin secara langsung mengikat antara FKBP12 dan subunit mTOR kinase dari mTORC1, menyebabkan penghambatan mTOR dan jalur pensinyalan hilirnya [103]. Aktivitas penghambatan mTOR dari rapamycin mendapat perhatian karena aktivitas dan ekspresi mTOR meningkat secara signifikan pada penuaan dan penyakit terkait usia [104]. Selanjutnya, CR terbukti menurunkan fungsi mTOR, yang mengarah pada peningkatan autophagy dengan penurunan sintesis protein [105]. Rapamycin telah didokumentasikan sebagai menunda atau memperbaiki penyakit terkait usia termasuk penyakit metabolik, penyakit kardiovaskular, sindrom progeria Hutchinson-Gilford fenotipe penuaan dini, dan penyakit neurodegeneratif [104.106]. Rapamycin juga menunjukkan efek perpanjangan umur pada berbagai model hewan termasuk ragi, lalat buah, dan nematoda [107]. Selain itu, efek perpanjangan hidup rapamycin juga diverifikasi dan direplikasi pada tikus oleh beberapa kelompok independen [108.109].

Meskipun rapamycin mengaktifkan autophagy melalui penghambatan mTOR, rapamycin juga menunjukkan efek menguntungkan lainnya melalui regulasi jalur pensinyalan lainnya. mTORCl diaktifkan tidak hanya oleh tingkat nutrisi dalam sel tetapi juga oleh hormon pertumbuhan sel. mTORC1 berinteraksi dengan protein kunci dalam proses anabolik seperti S6K, 4E-BP1, dan SREBPlc, dan mengaktifkan protein, lipid, nukleotida, dan sintesis organel seperti mitokondria [104]. Namun, bukti juga menunjukkan beberapa efek samping rapamycin seperti sistem kekebalan yang ditekan, peningkatan insiden diabetes, dan nefrotoksisitas [110]. Keamanan dan efek samping rapamycin dalam penggunaan jangka panjang harus dipertimbangkan dengan cermat.

5.2. Metformin, Penggerak AMPK

Metformin adalah mimesis CR lain yang menarik. Ini adalah agen hipoglikemik berbasis guanidin yang digunakan sebagai obat untuk pengobatan diabetes tipe-2 dan memiliki kemampuan untuk meningkatkan sensitivitas insulin melalui aktivasi AMPK. Meskipun sering disebut sebagai aktivator AMPK, metformin tidak mungkin secara langsung berikatan dengan AMPK atau aktivatornya LKB1[111]. Bukti mendukung bahwa metformin dapat meningkatkan aktivasi AMPK dengan memodulasi produksi ATP di mitokondria [112]. Sejak AMPKis menurunkan regulasi di banyak jenis penyakit metabolik, metformin menunjukkan efek yang sangat menguntungkan dalam berbagai penyakit metabolik yang berkaitan dengan usia [113]. Penelitian lebih lanjut telah menunjukkan efek perpanjangan umur metformin. Selama penyaringan mimetik CR, Dhahbi et al. pertama kali menemukan bahwa pengobatan metformin menunjukkan profil transkripsi yang mirip dengan CR pada tikus [114]. Selain itu, metformin terbukti menyebabkan peningkatan umur pada model nematoda dan hewan pengerat [115.116]. Menariknya, beberapa penelitian menunjukkan bahwa efek menguntungkan dari metformin kurang jelas di bawah kondisi penghambatan autophagy, menunjukkan pentingnya pensinyalan autophagy yang diinduksi oleh metformin [117-120]. Sekarang jelas bahwa metformin menunjukkan efek menguntungkannya setidaknya sebagian melalui induksi autophagy. Namun, dalam beberapa model penuaan, manfaat metformin untuk umur panjang tidak diamati. Jelas bahwa metformin memiliki beberapa efek menguntungkan pada berbagai penyakit metabolik. Namun, penyelidikan lebih lanjut diperlukan untuk memverifikasi apakah metformin dapat bertindak sebagai mimetik CR dan secara konsisten menghadirkan efek anti-penuaan.

5.3. Spermidin

Tidak seperti rapamycin dan metformin, spermidine adalah poliamina alami yang merangsang autophagy [121]. Telah terbukti terlibat dalam berbagai proses seluler dan mengatur homeostasis seluler. Suplementasi eksternal spermidine memperpanjang umur berbagai spesies termasuk ragi, nematoda, lalat buah, dan tikus [121-123]. Ini juga menunjukkan efek perlindungan pada beberapa penyakit degeneratif. Yang penting, banyak dari sifat anti-penuaan dan spermidine yang bermanfaat ini dibatalkan ketika ada kerusakan genetik pada autophagy [123-125]. Studi mekanistik mengungkapkan bahwa spermidine menginduksi autophagy melalui penghambatan beberapa asetiltransferase. EP300, salah satu asetiltransferase yang diatur oleh spermidine, adalah regulator negatif utama autophagy [126]. Data epidemiologi menunjukkan bahwa tingkat spermidine menurun seiring bertambahnya usia dan bahwa peningkatan penyerapan makanan kaya spermidine mengurangi keseluruhan kematian yang terkait dengan penyakit kardiovaskular dan kanker [127.128]. Menariknya, laporan terbaru juga menunjukkan peran serupa untuk aspirin, dan induksi autophagy oleh aspirin telah ditunjukkan pada beberapa spesies [129.130]. Secara kolektif, hasil ini memberikan mekanisme molekuler baru untuk mengatur autophagy, dan spermidine dan aspirin dapat membentuk mimetik CR tipe baru dengan efek anti-penuaan.

6. Penutup

Dalam ulasan ini, efek anti-penuaan dari autophagy yang diinduksi CR dibahas. Meskipun tergantung pada spesies dan usia yang digunakan dalam model eksperimental dan pada durasi dan intensitas rejimen CR, semua bukti mendukung peran CR dalam aktivasi autophagy. Autophagy yang diinduksi CR memainkan peran penting dalam kondisi fisiologis dengan mempertahankan homeostasis yang memadai dalam organisme. Selanjutnya, di berbagai organ dan jaringan dalam kondisi patologis termasuk penuaan, autophagy yang diinduksi CR memainkan peran protektif. Mekanisme yang mendasari perpanjangan umur panjang sebagai respons terhadap CR belum sepenuhnya dipahami, tetapi bukti mendukung bahwa autophagy yang diaktifkan dapat memainkan peran penting. Dengan kemajuan lebih lanjut dalam biologi mekanistik, menarik bahwa mimetik CR yang menginduksi autophagy menunjukkan efek yang mirip dengan CRin beberapa organisme. Sementara penelitian lebih lanjut diperlukan untuk lebih memahami manfaat mimetik CR, keamanan dan efek sampingnya juga harus dipertimbangkan dengan cermat. Akhirnya, penting untuk menilai apakah penginduksi autophagy efektif dan dapat diterapkan dalam pengobatan penyakit manusia.

Artikel ini disarikan dari Nutrients 2019, 11, 2923; doi:10.3390/nu11122923 www.mdpi.com/journal/nutrients