Обмеження калорій продовжує тривалість життя - але які калорії?

* Кому слід адресувати листування. Електронна адреса: [email protected]

Цифри

Цитування: Хайльбронн Л.К., Равуссін Е (2005) Обмеження калорій продовжує тривалість життя - Але які калорії? PLoS Med 2 (8): e231. https://doi.org/10.1371/journal.pmed.0020231

Опубліковано: 30 серпня 2005 р

Конкуруючі інтереси: Автори проводять перше рандомізоване клінічне дослідження обмеження калорій у людей, що не страждають ожирінням, що фінансується Національним інститутом старіння (Бетесда, штат Меріленд, США).

Скорочення: CR, обмеження калорій; DR, обмеження дієти; mTOR, мішень для ссавців рапоміоцину

Докази того, що обмеження калорій (CR) затримує старіння та подовжує медіану та максимальну тривалість життя, були вперше описані в 1930-х рр. Маккеєм та співавт. [1]. З тих пір подібні спостереження були зроблені у різних видів, включаючи гризунів, риб, плодових мушок, глистів та дріжджі [2] - і хоча вони ще не визначені, результати поточних досліджень довголіття у мавп свідчать про те, що CR також буде поширюватися тривалість життя у довгоживучих видів [3,4].

Існує багато теорій, що пояснюють механізми, за допомогою яких CR продовжує тривалість життя. Рання гіпотеза полягала в тому, що затримка статевого дозрівання може бути механізмом. Однак з тих пір було показано, що CR, ініційований у літніх тварин, також збільшує тривалість життя [5]. Знижена швидкість метаболізму - з подальшим зменшенням виробництва вільних радикалів - була ще однією ранньою, провідною гіпотезою, що пояснює антивікові ефекти КР. Але існує багато інших метаболічних ефектів, пов’язаних із ХР, включаючи зміну чутливості та сигналізації до інсуліну, стійкість до стресу, змінену нейроендокринну функцію та зміни в передачі поживних речовин. Будь-яка з цих біологічних змін або їх поєднання може затримати старіння. Однак останні дослідження, схоже, сприяють високозбереженій реакції на стрес, яка розвинулася рано у більшості видів, щоб збільшити шанс організму пережити напасті (такі як CR), викликаючи узгоджені фізіологічні реакції [6].

Склад поживних речовин з обмеженим вмістом калорій

Попередні дослідження на гризунах показали, що вплив CR на продовження тривалості життя залежить від дози, при цьому зменшення споживання калорій на 20% призводить до меншого приросту в порівнянні із зменшенням споживання їжі на 40% [7]. З цієї роботи та інших досліджень було визнано, що зменшення калорій має першочергове значення у реакції на довголіття, а зміни у вмісті поживних речовин у раціонах вважаються неактуальними. Однак недавнє дослідження в PLoS Biology від Mair et al. кидає виклик цій давній концепції CR [8].

Від плодових мушок до гризунів

У дослідженні Mair та співавт., Автори досліджували тривалість життя плодових мух (Drosophila melanogaster), які годували одну з чотирьох різних дієт: (1) комбінація дріжджів та цукру (контроль), (2) обмежена лише на дріжджах, ( 3) обмежений лише в цукрі та (4) обмежений у дріжджах та цукрі. Автори відзначили, що в обмеженій групі цукру, порівняно з контролем, максимальний термін життя був незмінним, а медіана тривалості життя збільшилася лише на 12%. З іншого боку, як максимальна, так і середня тривалість життя були значно збільшені в обмеженій групі дріжджів та в обмеженій групі дріжджів та цукру (рис. 1). Важливо, що автори стверджують, що загальна калорійність цукру з обмеженим вмістом і дієт на дріжджах була однаковою. Таким чином, з цього дослідження можна зрозуміти, що обмеження вуглеводів є менш вигідним, ніж обмеження білків/ліпідів для опосередкування ефектів обмеження дієти (DR) на тривалість життя.

(A) і (B) представляють незалежні повтори. Червоні стрілки пов’язують пари типів їжі, де різниця в калорійності пов’язана з різною концентрацією дріжджів. Сині стрілки пов'язують пари типів їжі, де різниця в калорійності зумовлена різною концентрацією цукру. Зелена стрілка пов'язує типи їжі, де різниця в калорійності зумовлена як різною концентрацією цукру, так і дріжджів. Тривалість життя збільшується в більшій мірі на калорію за рахунок зменшення концентрації дріжджів від контролю до рівня DR, ніж за рахунок зменшення цукру. Це на відміну від того, що можна було б передбачити, якби споживання калорій було ключовим посередником продовження тривалості життя ДР у плодових мух.

Викликає занепокоєння те, що автори безпосередньо не вимірювали загальне споживання їжі мухами, а лише оцінювали споживання, досліджуючи їх поведінку в процесі годування. Цей метод може не враховувати можливі відмінності в швидкості вживання їжі обмеженими мухами, що може вплинути на результати.

Слідчі провели дослідження тривалого обмеження калорій у людей

Лише кілька досліджень досліджували роль зміни складу поживних речовин на тривалість життя у гризунів. Результати цих досліджень були суперечливими, деякі дослідження не показали продовження тривалості життя після обмеження лише жиру [9], а інші - збільшення тривалості життя після заміни казеїнового білка соєвим білком [10]. Однак концепція, що не просто зменшення споживання калорій обумовлює ефект продовження життя, не нова, і час прийому їжі також пропонується мати важливе значення. Наприклад, коли годують гризунів через день, спостерігаються поліпшення біомаркерів старіння та збільшення тривалості життя, навіть незважаючи на те, що виміряне споживання калорій та маса тіла статистично не відрізнялися від тварин ad-libitum або тварин, що годувались у парі [11,12]. Ці відповіді залежали від генотипу та віку, в якому був впроваджений протокол. Більше того, тварини, яких годували через день, мали кращу реакцію на нейротоксичні стресові фактори порівняно з тваринами, які підтримували тривалий CR.

Механізми відмінностей у обмеженні вуглеводів та білків/ліпідів при продовженні життя не вивчались у Mair et al. дослідження [8]. Очевидно, такі механізми передбачають існування молекулярних систем у клітинах, які сприймають макроелементи - системи, які можуть реагувати не тільки на наявність поживних речовин, але й на гормональну реакцію, викликану цими харчовими поживними речовинами [13]. Наприклад, обмеження дієтичних вуглеводів збільшує концентрацію B-гідроксибутирату в плазмі крові (тобто кетогенез), що може протидіяти продовженню тривалості життя ссавців. Однак моделі щурів на хвороби Альцгеймера та Паркінсона, які харчуються кетогенною дієтою, виявляють підвищену стійкість до судом та підвищений захист нейронів [14]. Кетогенні дієти також призначаються пацієнтам з епілепсією, і хоча не було рандомізованих контрольованих досліджень, великі спостережні дослідження (деякі перспективні) свідчать про те, що ця дієта благотворно впливає на напади [15].

Однак цілком ймовірно, що вуглеводи та білки можуть по-різному змінювати шляхи сприйняття поживних речовин, такі як Sir2 та мішень рапоміоцину для ссавців (mTOR), які отримують визнання як медіатори ефектів продовження тривалості життя CR [16]. Sir2 (гомолог ссавців - SIRT1) - це нікотинамід-аденин-динуклеотид-залежна гістоновая деацетилаза, яка взаємодіє з численними факторами транскрипції, щоб приглушити транскрипцію генів. Sir2 регулюється CR і необхідний для ефектів CR на продовження життя при Caenorhabditis elegans (розглянуто в [6]). mTOR - це серин/треонінкіназа, яка активується інсуліном, поживними речовинами та факторами росту і є центральним регулятором біогенезу рибосом, синтезу білка та росту клітин. Інгібування mTOR збільшує тривалість життя у дрозофіли та C. elegans (розглянуто в [16]).

Чи є наслідки для тривалості людського життя?

Очевидно, що безхребетні організми не можуть служити надійними моделями тривалості життя людини, і результати Mair et al. [8] не слід екстраполювати на ссавців загалом. Але якби цей результат можна було відтворити на людях, то перспектива розвитку ДР для збільшення тривалості життя була б виразно привабливішою, ніж загальна CR. Це означало б, що зміна режиму харчування може мати подібний ефект до різкого зменшення загального споживання їжі. Однак ефекти CR на продовження життя не були доведені у людей, і журі все ще не визначає, чи буде склад поживних речовин взагалі впливати на тривалість життя приматів, які не є людьми.

У тісній співпраці з Національним інститутом старіння слідчі в Батон-Руж, Бостоні та Сент-Луїсі (усі в США) провели дослідження тривалого ХР у людей. Ці дослідження мають на меті перевірити доцільність та безпеку різних типів дієти з обмеженим вмістом калорій у людей, що не страждають ожирінням, та визначити вплив КР на фактори ризику вікових захворювань, психологічних факторів, імунної функції, окисного стресу та виявлених молекулярних шляхів. у нижчих видів [17]. Такі види досліджень надалі допоможуть визначити механізми, що лежать в основі впливу CR або DR на тривалість життя.