защо

Ампаро Толоса, Новини за медицинската генетика

The ползи от ограничаването на калориите за дълголетие се познават отдавна. Различни изследвания, проведени главно при животински модели, показват, че ограничаването на калориите е ефективно за удължаване на живота. Досега обаче молекулните механизми, участващи в този процес, бяха неизвестни.

Неотдавнашно проучване на института Salk в Калифорния разкри част от тази биологична мистерия, след като анализира, клетка по клетка, ефектите от намаляването на консумацията на калории. Изследователите са открили това яденето по-малко намалява възпалението, свързано с възрастта и действа като молекулярен превключвател за обръщане на различни възрастови нарушения на имунната система.

Анализ на ефектите от ограничаването на калориите на клетъчно ниво

В проучването изследователите сравняват плъхове, които следват стандартно контролирана диета и нормално остаряват с плъхове, които са били подложени на ограничаване на калориите. И в двата случая диетата се контролира от 18-месечна възраст, което в човешкия еквивалент би било около 50 години, до 27 месеца, около 70 години по човешки.

Екипът наблюдава това ограничението на калориите води до по-малко възпаление или имунен отговор в тъканите, както и забавяне на появата на заболявания, свързани с възрастта. Освен това животните на тази диета са живели по-дълго.

Следващата стъпка на изследователите беше да определят как намаляването на калориите засяга клетките на тялото. За да направите това, в началото и в края на експеримента екипът изолира хиляди клетки от различни тъкани и в двете групи плъхове и анализира генната експресия във всеки от тях. След това той оцени клетъчния състав на тъканите и сравни генната активност на младите и възрастните мишки според всяка диета. По този начин те биха могли да преценят кои гени са активирани и кои гени са деактивирани с възрастта въз основа на двата вида диета.

Контур на изследването, което анализира ефектите от ограничаването на калориите на клетъчно ниво. Изображението показва различните области (дял на клетките в тъканта, генна експресия, клетъчна комуникация), в които ограничаването на калориите в диетата може да повлияе на клетъчната функция. Изображение: Salk Institute.

След анализ на повече от 165 000 клетки, екипът установи, че активността на гените в клетки от животни, подложени на калорични ограничения, е подобна на активността, налична при по-млади животни в началото на диетата. Всъщност изследователите установиха, че много от промените в експресията, които се случват в клетките на животни, които не спазват ограничителната диета, не се възпроизвеждат в клетките на ограничените калории животни.

"Този подход не само ни разказа за ефекта от ограничаването на калориите върху тези клетъчни типове, но също така предостави най-пълното и подробно проучване на това, което се случва в отделните клетки по време на стареенето", казва Гуанг-Хуей Лю, професор в Академията. China Science and един от режисьорите на произведението.

Сред гените, чиято активност се променя при спазване на ограничителна диета, изследователите подчертават Ybx1. До 23 различни клетъчни типа показват разлики в експресията на Ybx1 след ограничаване на калориите. Ybx1 кодира транскрипционен фактор, отговорен за регулирането на експресията на други гени, така че може да действа като молекулярен превключвател в клетката. Експресивните промени на Ybx1, свързани с ограничаване на калориите, предполагат, че това може да бъде транскрипционен фактор, свързан със стареенето, така че екипът планира да проучи повече за възможното му участие в този процес.

Изследователите също така установиха, че повечето от процесите и клетките, засегнати от ограничаване на калориите, са свързани с имунния отговор, възпалението и липидния метаболизъм. Например, екипът наблюдава, че увеличаването на броя на имунните клетки, присъстващи в тъканите, което се открива при възрастни мишки, които следват нормална диета, не се случва толкова интензивно при животни, които следват ограничителна диета.

Проучване последици

Възрастта е основният рисков фактор за множество заболявания, от болестта на Алцхаймер до сърдечно-съдови проблеми, чрез диабет и други възпалителни състояния. По тази причина разработването на стратегии за предотвратяване на стареенето се представя като възможност за забавяне на появата на други заболявания и удължаване на продължителността на здравословния живот.

Резултатите от работата, публикувани в Cell, показват това възможно е да се потисне възпалителният отговор, свързан със стареенето, чрез промяна в диетата. Въпреки че проучването е проведено при плъхове, предварителните проучвания за ограничаване на калориите при хора са положителни и молекулните резултати най-вероятно могат да бъдат екстраполирани от един вид на друг.

Изследователите ще използват информацията, получена в проучването, за да идентифицират лекарствени цели, с които да лекуват стареенето, и да разработят стратегии за удължаване на продължителността на здравословния живот. „Вече знаехме, че ограничаването на калориите увеличава продължителността на живота, но сега показахме всички промени, които се случват на клетъчно ниво, което го произвежда“, подчертава Хуан Карлос Изписуа Белмонте, изследовател в института Salk и един от директорите на работата . "Това ни предоставя цели, които в крайна сметка бихме могли да действаме с лекарства за лечение на стареенето при хората."

Справка: Ma S, et al. Калоричното ограничение препрограмира едноклетъчния транскрипционен пейзаж на стареенето на Rattus Norvegicus. Клетка. 2020. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.008

Ако тази новина ви е харесала и искате да научите повече за генетиката в медицината, интересувате се от нашите курсове. Тук имате повече информация.