Як обмеження калорій впливає на тривалість життя: Захист клітин від пошкоджень, спричинених хронічними захворюваннями

Вчені з Інститутів Гладстона виявили новий механізм, за допомогою якого тип низьковуглеводної і низькокалорійної дієти - так звана "кетогенна дієта" - може затримати наслідки старіння. Це фундаментальне відкриття показує, як така дієта може уповільнити процес старіння і колись може дозволити вченим краще лікувати або попереджати вікові захворювання, включаючи хвороби серця, хворобу Альцгеймера та багато форм раку.

Оскільки старіння населення продовжує зростати, вікові захворювання стають все більш поширеними. Вже в Сполучених Штатах майже кожна шоста людина старше 65 років. Хвороби серця продовжують залишатися вбивцею номер один в країні, а рак і Альцгеймер залишаються позаду. Такі захворювання надзвичайно напружують пацієнтів, сім'ї та нашу систему охорони здоров'я. Але зараз дослідники з лабораторії старшого дослідника Гладстона Еріка Вердіна визначили роль, яку хімічна сполука в людському організмі відіграє в процесі старіння - і яка може бути ключовою для нових методів лікування та профілактики різних захворювань. вікові захворювання.

В останньому номері журналу Science, доступному в Інтернеті 6 грудня, доктор Вердін та його команда дослідили роль сполуки β-гідроксибутират (βOHB), так званого "кетонового тіла", що виробляється під час тривалої низькокалорійної або кетогенна дієта. Хоча кетонові тіла, такі як βOHB, можуть бути токсичними, коли вони присутні у дуже високих концентраціях у людей із такими захворюваннями, як цукровий діабет I типу, доктор Вердін та його колеги виявили, що при менших концентраціях βOHB допомагає захистити клітини від "окисного стресу" - який виникає як певні молекули розвиваються до токсичного рівня в організмі та сприяють процесу старіння.

"Протягом багатьох років дослідження виявили, що обмеження калорій уповільнює старіння та збільшує тривалість життя - проте механізм цього ефекту залишається незрозумілим", - сказав д-р Вердін. Доктор Вердін, старший автор статті, керує Центром ВІЛ-інфекції та старіння в Гладстоні, а також є професором Каліфорнійського університету в Сан-Франциско, з яким Гладстон працює. "Тут ми виявляємо, що βOHB - основне джерело енергії в організмі під час фізичних навантажень або голодування - блокує клас ферментів, які в іншому випадку сприятимуть окисному стресу, захищаючи таким чином клітини від старіння".

Окислювальний стрес виникає, коли клітини використовують кисень для вироблення енергії, але ця діяльність також виділяє інші потенційно токсичні молекули, відомі як вільні радикали. З віком клітини стають менш ефективними в очищенні цих вільних радикалів - що призводить до пошкодження клітин, окисного стресу та наслідків старіння.

Однак доктор Вердін та його команда виявили, що βOHB насправді може допомогти затримати цей процес. У серії лабораторних експериментів - спочатку в клітинах людини в посуді, а потім у тканинах, відібраних у мишей, - команда відстежувала біохімічні зміни, що відбуваються при введенні βOHB під час хронічної дієти з обмеженим вмістом калорій. Дослідники виявили, що обмеження калорій стимулює вироблення βOHB, що блокує активність класу ферментів, які називаються гістоновими деацетилазами, або HDAC.

Зазвичай HDAC залишають пару генів, званих Foxo3a і Mt2, вимкненими. Але підвищений рівень βOHB блокує HDAC від цього, що за замовчуванням активує два гени. Після активації ці гени запускають процес, який допомагає клітинам протистояти окисному стресу. Це відкриття не тільки визначає нову сигнальну роль для βOHB, але воно також може представляти спосіб уповільнення шкідливих наслідків старіння у всіх клітинах тіла.

"Цей прорив також значно покращує наше розуміння основного механізму, що лежить в основі HDAC, про які вже відомо, що вони беруть участь у старінні та неврологічних захворюваннях", - сказала дослідник Гладстона Катерина Акассоглу, доктор філософії, експерт з неврологічних захворювань та один із співробітників статті. авторів. "Висновки можуть бути актуальними для широкого спектра неврологічних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера, Паркінсона, аутизм та черепно-мозкова травма - захворювання, які страждають мільйони людей і для яких існує небагато варіантів лікування".

"Визначення βOHB як зв’язку між обмеженням калорій та захистом від окисного стресу відкриває перед дослідниками різноманітні шляхи боротьби з хворобами", - сказав Тадахіро Сімадзу, докторський науковий співробітник Гладстона та головний автор статті. "У майбутньому ми продовжуватимемо досліджувати роль βOHB - особливо те, як він впливає на інші органи тіла, такі як серце або мозок, - щоб підтвердити, чи можуть захисні ефекти сполуки застосовуватися в організмі".