Генетичні зв’язки між дієтою та тривалістю життя: спільні механізми від дріжджів до людини

Ключові моменти

Обмеження у харчуванні - обмеження доступних поживних речовин без недоїдання - може продовжити тривалість життя кожного випробуваного виду, включаючи ссавців. Обмеження у харчуванні також зменшує частоту та/або уповільнює прогресування багатьох вікових патологій.

Дієтичне обмеження змодельовано на дріжджах шляхом зменшення концентрації глюкози в середовищі з 2% до 0,5% (помірне обмеження дієти). Дослідження з використанням цієї системи виявили генетичний шлях, який контролює довге життя, спричинене обмеженням харчування, яке залежить від посиленого дихання мітохондрій та генів сіртуїну 2 (SIR2).

Більш важка форма обмеження дієти у дріжджах, 0,05% глюкози (серйозне обмеження дієти), спричиняє продовження тривалості життя, яке не залежить від генів SIR2 або посилення дихання мітохондрій. Натомість ця форма обмеження в харчуванні може функціонувати через зниження цільового сигналу рапаміцину (TOR) та/або АКТ.

Ідентифіковано небагато генів, які опосередковують обмеження в харчуванні метазоїв, але гени-кандидати, які, як відомо, беруть участь як у контролі тривалості життя, так і в зондуванні поживних речовин, включають гени, що кодують TOR, AMP-залежну протеїнкіназу (AMPK), інсулінові сигнальні білки та сиртуїни.

До них належать гени, які були чітко ідентифіковані як необхідні для тривалого життя, спричиненого метазойськими дієтичними обмеженнями skn-1 і фаза-4 (у глистів), Сер2 (у мух) та ген рецептора гормону росту (у мишей).

Дослідження безхребетних показали, що нейрони є найважливішими медіаторами реакції на обмеження дієти у глистів та мух.

У цьому огляді пропонується можлива роль гіпоталамуса ссавців у відповіді на обмеження в харчуванні. Це наводить на думку чітка демонстрація значення центральної нейрональної сигналізації для обмеження дієти у нижчих організмів та безліч паралелей між генетикою контролю тривалості життя безхребетних та генетикою зондування енергії гіпоталамуса, а також дані, що свідчать про те, що центральні гормональні осі під гіпоталамусом контроль відіграють роль у обмеженні дієти ссавців.

Анотація

Калорійне обмеження - єдине відоме негенетичне втручання, яке значно подовжує тривалість життя ссавців. Цей режим також зменшує частоту та прогресування багатьох вікових патологій. Розуміння генетичних механізмів, що лежать в основі довголіття, спричиненого обмеженнями харчування, має, таким чином, глибокі наслідки для майбутніх медичних процедур, спрямованих на боротьбу з умовами, пов'язаними з процесом старіння. Однак донедавна про ці механізми в метазоанах майже нічого не було відомо. Останні досягнення в нашому розумінні генетичних основ енергетичного зондування та контролю тривалості життя у дріжджів, безхребетних та ссавців почали вирішувати цю загадку. Зростають докази того, що мозок відіграє вирішальну роль у визначенні обмежень у харчуванні та сприянні довголіттю у метазоанах.