Бразилски учени посочват в проучване, че диетата за ограничаване на калориите намалява мазнините и увеличава производството на коса при мишки. Тази работа е публикувана в Cell Reports

младежка

Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo

Диетите за ограничаване на калориите са свързани с различни ползи за здравето, но тяхното въздействие върху кожата все още не е доказано. В разследване, проведено в Университета на Сао Пауло (USP), в Бразилия, беше установено, че контролът на калориите помага на животните да живеят по-дълго, но намалява мастните резерви (мастната тъкан), които тялото поддържа горещо.

За да компенсират този ефект от диетата, изследователите наблюдават, че кожната тъкан на гризачите стимулира растежа на косата и увеличава притока на кръв, за да затопли кожата.

В същото време се наблюдават промени в клетъчния метаболизъм. Животните разкриха адаптивен отговор да останат топли и живи при ограничени условия на хранене.

Тази работа е извършена по време на докторантурата на Мария Фернанда Форни в Института по химия на USP, с безвъзмездна финансова помощ от Фондацията за подкрепа на научните изследвания на щата Сао Пауло (FAPESP) и под ръководството на Алисия Ковалтовски. И той беше осъществен в рамките на Тематичния проект, озаглавен „Биоенергетика, йонно транспортиране, редокс баланс и метаболизъм на ДНК в митохондриите“, координиран от Kowaltowski.

Резултатите от това проучване бяха публикувани през септември в списание Cell Reports (17) 31177-4). "Промените в козината и кожата бяха доста забележими. Те са интересни, защото се появиха само след няколко месеца, когато животните все още не са стари", каза Ковалтовски.

Изследването е проведено с две групи мишки в продължение на шест месеца. В една от групите животните са могли да се хранят както, когато и колко са искали. И те затлъстяха. Втората група е поставена на диета, при която те могат да ядат само 60% от калориите, консумирани средно от другата група.

След шест месеца животните, подложени на калорични ограничения, показаха телесна маса с 40% по-малка от тази на останалите (те не отслабнаха, но не наддадоха по същия начин като тези, които се хранеха свободно). Тъй като намалявам количеството мазнини, които спомагат за поддържане на топлината на телата, адаптивният отговор на кожата на гризачите беше да стимулира растежа на косата. След шест месеца животните започнаха да показват по-еднакви, по-дебели палта и с по-дълги косми.

"Косата има свойства, които по-добре изолират топлината. Ние вярваме, че това е адаптация, присъстваща на бозайниците. Тези, които ядат по-малко, имат по-малко мазнини и следователно трябва да имат повече коса, за да изолират топлината", каза Ковалтовски.

Васкуларизацията на кожата също е променена. В сравнение със затлъстелите животни, мишките с ограничена калория имат три пъти повече кръвоносни съдове в кожата си.

Тази промяна увеличи кръвоснабдяването на кожните клетки. В същото време тези клетки проявяват различия в метаболизма.

От друга страна, при затлъстелите гризачи се наблюдава появата на признаци на преждевременно стареене на кожата. "Промяната във вазоконстрикцията помага на постните мишки да запазят топлината. В същото време кожата остава млада", каза Ковалтовски.

Вторият етап от изследването се състоеше от бръснене на фрагменти от козината в двете групи, за да се потвърди дали допълнителната коса ще помогне за отоплението на животните с калорични ограничения. "Бръснахме косата от мишките и проверихме развитието им в продължение на един месец", каза Ковалтовски.

Въз основа на проверките на телесните загуби на топлина беше възможно да се провери дали по-дебелите слоеве помагат да се изолира топлината.

"Мишките с калорични ограничения загубиха мускулна маса и станаха по-летаргични. Това е промяна в метаболизма, която беше пряк резултат от загубата на телесна топлина за околната среда. Те не могат да живеят добре без коса", каза той.

И накрая, животните бяха боядисани със синя боя, за да се провери дали ще има разлики в количеството загубена коса между диетите и затлъстелите мишки. Установено е, че при животните, подложени на диета, загубата на коса е по-малка и косата остава дебела. „Те загубиха по-малко коса и козината остана по-дълга, което може да е адаптация за избягване на енергийни разходи с растежа на косата“, каза Ковалтовски.

„Тези открития са особено важни, тъй като те разкриват не само забележим ефект от ограничаването на калориите върху кожата, но и адаптивен механизъм за ефектите от справянето с намалената изолация, получена от промени в кожата при условия на намален калориен прием“, Той каза.

Защита за черния дроб

В друга работа, публикувана в списанието Free Radical Biology and Medicine (17) 31177-4), групата на Ковалтовски показа, че приемането на диета с ограничено съдържание на калории предпазва черния дроб на мишките срещу увреждания, причинени от временно прекъсване на притока на кръв към споменатия орган.

"Когато сравнихме животните, които се хранеха по усмотрение с тези, подложени на диета с калорични ограничения, разликата беше огромна. Докато в първата група около 25% от черния дроб беше компрометирана, във втората индексът беше само 1%", каза изследователят.

Моделът, използван в експеримента - известен като исхемия и реперфузия - се състои в прекъсване на около 70% от притока на кръв към черния дроб за 40 минути, симулиращ инфаркт. Съществуващите данни в научната литература показват, че този тип процедури предизвикват патологично повишаване на калция в тъканта, което причинява неуспех във функционирането на митохондриите (органелите, които са отговорни за производството на клетъчна енергия) и води до част от чернодробни клетки до смърт.

"Калцият е важен за регулиране на метаболизма на митохондриите и увеличаване на производството на АТФ [аденозин трифосфат, молекулата, която съхранява енергия]. Но когато се появи в излишък, той кара органите да спрат да работят правилно. Следователно, нашата хипотеза посочи, че ползата, наблюдавана при диетата, ще бъде свързана с увеличаване на капацитета на митохондриите да улавят калций във вътреклетъчната среда, без да спират да произвеждат енергия ", обясни Серджо Менезес-Фильо, изследовател в IQ-USP и първи автор на статията .

Проведени са тестове in vitro, за да се потвърди тази теория и да се разберат по-добре механизмите. За тази цел изследователите изолираха митохондриите от двете групи животни, включени в проучването: едното беше пуснато да яде по желание (контролата), а другото подложено на калорични ограничения (60% от калориите в контролната група).

Митохондриите са подредени в инкубационна среда с флуоресцентна сонда, която свети с увеличаване на концентрацията на калций.

"Добавихме малко количество минерал към средата и флуоресценцията се увеличи. Тъй като митохондриите поемат калций, яркостта намалява. В този момент добавихме малко повече към него. Когато органелите достигнаха максималния си капацитет за усвояване, минералът започна да се връща към инкубационната среда и флуоресценцията се увеличи дори без нови агрегати ", обясни Менезес-Фильо.

С този експеримент групата забелязва, че митохондриите на животните, подложени на калорично ограничение, успяват да уловят количество с около 70% по-голямо от това на контролната група, без тяхното функциониране да бъде нарушено.

С помощта на техника, известна като масспектрометрия, групата наблюдава, че вътре в органелите, извлечени от животните, подложени на диетата, има повече молекули АТФ, отколкото в тези на контролната група. Тази част от проучването е в сътрудничество с професора по IQ-USP Мариса Медейрос.

"Все още не знаем какво прави митохондриите на животните, които са се хранили, да имат по-малко АТФ, но тази разлика със сигурност е свързана с капацитета за усвояване на калций. Когато изкуствено изравняваме нивото на АТФ и в двете групи - или добавяйки молекулата в контролата митохондриите или премахването им в диетичната група - капацитетът за усвояване на калций също беше изравнен “, коментира Ковалтовски.

Двете наскоро публикувани статии обединяват поредица от изследвания, координирани от Ковалтовски в рамките на Центъра за изследване на редокс процеси в биомедицината (Редоксома), Център за изследвания, иновации и разпространение (CEPID), който има подкрепата на FAPESP. Целта е да се изследва ефектът от ограничаването на калориите върху различни тъкани.

"Казването на хората да ядат по-малко не работи. Затлъстяването се превърна в световна епидемия. Опитахме се да разберем как действа ограничаването на калориите в организма и какви молекули участват, да намерим цели, които позволяват да се предотвратят или лекуват заболявания, свързани с наддаване на тегло и възраст, "каза Ковалтовски.

Експериментите, проведени досега, показват, че диетата при лабораторни животни предизвиква много специфични ефекти върху различните органи. Например в панкреаса клетките, произвеждащи инсулин, могат да реагират по-добре на повишените нива на кръвната глюкоза (http: // agency. Fapesp. Br/25646).

Междувременно в мозъка се наблюдава и полза, свързана със способността на митохондриите да улавят калций, което може да предотврати смъртта на неврони, свързани с болести като болестта на Алцхаймер, Паркинсон, епилепсия и мозъчно-съдови инциденти (CVA), наред с други (прочетете повече на: http: // agency. fapesp. br/24147).

Участници в тези проучвания бяха Игнасио Амиго от IQ-USP и Фернанда Менезес Черкейра (http: // www. Bv. Fapesp. Br/pt/investiator/60508), в момента в университета Бен-Гурион в Негев, Израел.

В извършените досега работи сме оценили ефекта от ограничаването на калориите в остри патологични ситуации. Но ние вярваме, че диетата има и полезен, макар и по-фин ефект при физиологични условия. Помага за регулиране на ежедневния метаболизъм. Това е, което искаме да разберем по-добре сега “, каза Ковалтовски.

За фондацията за подкрепа на научните изследвания на щата Сао Пауло (FAPESP)

Фондацията за подкрепа на научните изследвания на щата Сао Пауло (FAPESP), създадена през 1962 г., е сред най-важните организации за популяризиране на науката и технологиите в Бразилия. Фондацията избира и подкрепя изследователски проекти, представени от учени, свързани с висши училища и научни изследвания в щата Сао Пауло във всички области на знанието: науки, технологии, инженерство, изкуства и хуманитарни науки. FAPESP също така подкрепя изследвания в области, които се считат за стратегически в Бразилия, чрез програми, ориентирани към големи теми, като биоразнообразие, изменение на климата и биоенергия. FAPESP: http: // www. fapesp. бр.

Опровержение: AAAS и EurekAlert! не носят отговорност за точността на съобщенията за новини, публикувани в EurekAlert! чрез допринасящи институции или за използване на каквато и да е информация чрез системата EurekAlert.