чому

Ампаро Толоса, Новини медичної генетики

переваги обмеження калорій на довголіття знайомі довгий час. Різні дослідження, проведені переважно на моделях тварин, показали, що обмеження калорій ефективно для продовження життя. Однак до цього часу молекулярні механізми, задіяні в цьому процесі, були невідомі.

Нещодавнє дослідження, проведене Інститутом Солка в Каліфорнії, розкрило частину цієї біологічної таємниці, проаналізувавши клітинку за клітиною наслідки зменшення споживання калорій. Дослідники це виявили вживання менше зменшує вікове запалення і діє як молекулярний перемикач, щоб повернути назад різні вікові порушення імунної системи.

Аналіз ефектів обмеження калорій на клітинному рівні

У дослідженні вчені порівнювали щурів, які дотримувались стандартної контрольованої дієти та нормально старіли, з щурами, які піддавались обмеженню калорій. В обох випадках дієта контролювалася з 18-місячного віку, що в людському еквіваленті становило б приблизно 50 років, до 27 місяців, приблизно 70 років у людському вираженні.

Команда спостерігала це обмеження калорій призвело до зменшення запалення або імунної відповіді в тканинах, а також затримка появи захворювань, пов’язаних з віком. Більше того, тварини на цій дієті жили довше.

Наступним кроком дослідників було визначити, як зниження калорій впливає на клітини тіла. Для цього на початку та в кінці експерименту команда виділив тисячі клітин з різних тканин в обох групах щурів та аналізували експресію генів у кожній з них. Потім він оцінив клітинний склад тканин і порівняв генну активність молодих і старих мишей відповідно до кожної дієти. Таким чином, вони могли оцінити, які гени активуються, а які гени дезактивуються з віком на основі двох типів дієти.

Конспект дослідження, яке проаналізувало наслідки обмеження калорій на клітинному рівні. Зображення показує різні ділянки (частка клітин у тканині, експресія генів, клітинна комунікація), в яких обмеження калорій у раціоні може вплинути на функцію клітин. Зображення: Salk Institute.

Проаналізувавши понад 165 000 клітин, команда виявила, що активність генів у клітинах тварин, які зазнали обмеження калорій, подібна до активності, присутньої у молодих тварин на початку дієти. Насправді дослідники виявили, що багато змін експресії, що відбуваються в клітинах тварин, які не дотримувались обмежувальної дієти, не відтворювалися в клітинах тварин з обмеженим вмістом калорій.

"Цей підхід не тільки розповів нам про вплив обмеження калорій на ці типи клітин, але також забезпечив найбільш повне і детальне вивчення того, що відбувається в окремих клітинах під час старіння", - говорить Гуан-Хуей Лю, професор Академії. China Science and один з режисерів твору.

Серед генів, активність яких змінюється при дотриманні обмежувальної дієти, дослідники виділяють Ybx1. До 23 різних типів клітин показали відмінності в експресії Ybx1 після обмеження калорій. Ybx1 кодує фактор транскрипції, відповідальний за регулювання експресії інших генів, тому він може діяти як молекулярний перемикач у клітині. Зміни експресії Ybx1, пов'язані з обмеженням калорій, дозволяють припустити, що це може бути фактором транскрипції, пов'язаним зі старінням, тому команда планує вивчити більше про його можливу участь у цьому процесі.

Дослідники також виявили, що більшість процесів і клітин, на які впливає обмеження калорій, були пов’язані з імунною реакцією, запаленням та метаболізмом ліпідів. Наприклад, команда зауважила, що збільшення кількості імунних клітин, присутніх у тканинах, що виявляється у мишей у віці, які дотримуються нормальної дієти, не відбувається настільки інтенсивно у тварин, які дотримуються обмежувальної дієти.

Наслідки дослідження

Вік є головним фактором ризику багатьох захворювань, починаючи від хвороби Альцгеймера і закінчуючи серцево-судинними захворюваннями, через діабет та інші запальні захворювання. З цієї причини розробка стратегій запобігання старінню представляється як можливість відстрочити появу інших захворювань та продовжити здорову тривалість життя.

Результати роботи, опубліковані в Cell, свідчать про це можна придушити запальну реакцію, пов'язану зі старінням, шляхом зміни дієти. Хоча дослідження проводили на щурах, попередні дослідження обмеження калорій у людей є позитивними, і молекулярні результати, швидше за все, можуть бути екстрапольовані з одного виду на інший.

Дослідники використовуватимуть інформацію, отриману в ході дослідження, для визначення лікарських цілей, за допомогою яких лікуватимуть старіння, та розроблятимуть стратегії продовження здорової тривалості життя. "Ми вже знали, що обмеження калорій збільшує тривалість життя, але тепер ми показали всі зміни, що відбуваються на клітинному рівні, що їх виробляє", - підкреслює Хуан Карлос Ізпісуа Бельмонте, дослідник Інституту Солка і один з керівників роботи . "Це забезпечує нам цілі, на які ми в кінцевому підсумку можемо впливати за допомогою препаратів для лікування старіння людей".

Довідково: Ma S, et al. Калорійне обмеження перепрограмує одноклітинний транскрипційний ландшафт старіння Rattus Norvegicus. Клітинка. 2020. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.008

Якщо вам сподобалась ця новина і ви хочете дізнатись більше про генетику в медицині, вас цікавлять наші курси. Ви маєте тут більше інформації.