Известно, что ограничение калорий укрепляет здоровье и увеличивает продолжительность жизни, но в какой степени — остаётся загадкой, особенно в отношении того, как оно защищает мозг. Исследователи из института Бака раскрыли роль гена под названием OXR1, который необходим для увеличения продолжительности жизни, наблюдаемого при ограничении в пище, а также критичен для сохранения здоровья мозга при старении.
«Когда люди ограничивают количество употребляемой пищи, обычно они полагают, что это может повлиять на их пищеварительный тракт или на отложение жиров, но не всегда о том, каким образом это влияет на мозг, — говорит Кеннет Уилсон, доктор философии, постдок Института Бака и главный автор исследования, опубликованного 11 января 2024 года в журнале Nature Communications. — Как выяснилось, этот ген важен для мозга».
Вдобавок, учёные продемонстрировали детальный клеточный механизм того, как ограничение в пище может замедлять старение и прогрессирование нейродегенеративных заболеваний. Работа, проведённая на дрозофилах и человеческих клетках, также устанавливает потенциальные терапевтические цели для замедления старения и связанных с ним нейродегенеративных заболеваний.
«Мы обнаружили нейрон-специфический ответ, который участвует в нейро-защите ограничения в пище, — говорит профессор Института Бака Панкадж Капахи, доктор философии и один из старших соавторов исследования. — Такие стратегии, как прерывистое голодание или ограничение калорий, ограничивающие питательные вещества, могут увеличивать количество этого гена, способствуя его защитному действию».
«Этот ген является важным фактором устойчивости мозга, защищающий от старения и нейрологических заболеваний», — говорит Лайза Эллерби, доктор философии и один из старших соавторов исследования.
Понять разницу в реакции на ограничения в диете
Члены коллектива ранее показывали механизмы, продлевающие жизнь и укрепляющие здоровье при ограничениях в пище, но существует огромная разница в реакциях на ограничение калорий у разных индивидуумов и в разных тканях, что ясно, что здесь участвует множество процессов, которые ещё предстоит открыть. Этот проект был запущен с целью понять — почему разные люди реагируют на диету по-разному.
Сначала учёные просканировали около 200 линий дрозофил с разным генетическим фоном. Мух выращивали на двух разных диетах — либо на нормальном питании, либо с ограничениями, когда им давали лишь 10% от нормы. Исследователи обнаружили пять генов, которые обладали специфическими вариантами, которые существенно влияли на продолжительность жизни при ограничениях в питании. Два из них имели аналоги в генетике человека.
Для тщательного изучения учёными был выбран один ген, который называется «горчица» (mtd) у дрозофил и «Устойчивость к окислению 1» (OXR1) у людей и мышей. Ген защищает клетки от окислительного повреждения, но механизм его работы был неясен. Утрата OXR1 у человека приводит к тяжёлым нейрологическим дефектам и преждевременной смерти. У мышей избыток OXR1 повышает выживаемость на модели амиотрофического латерального склероза (ALS).
Связь между старением мозга, нейродегенерацией и продолжительностью жизни
Чтобы выяснить, каким образом ген, активный для нейронов, влияет на общую продолжительность жизни, группа провела серию углублённых исследований. Они обнаружили, что OXR1 влияет на комплекс, называемый ретромером, представляющий собой набор белков, необходимых для переработки клеточных белков и липидов. «Ретромер — важный механизм для нейронов, поскольку он определяет судьбу всех белков, которые попадают в клетку», — говорит Уилсон. Дисфункция ретромеров связана с нейродегенеративными заболевания пожилого возраста, защитой от которых является ограничение в питании, в частности заболевания Альцгеймера и Паркинсона.
В общих чертах, их результаты рассказали историю о том, как ограничение в питании замедляет старение мозга за счёт деятельности mtd/OXR1, поддерживающей ретромер. «Эта работа показывает, что ретромеровый сигнальный путь, который участвует в повторном использовании клеточных белков, играет ключевую роль в защите нейронов при ограничении питательных веществ», — говорит Капахи. Учёные обнаружили, что mtd/OXR1 сохраняет функцию ретромера и необходим для функционирования нейронов, здоровой мозговой деятельности в пожилом возрасте и увеличения продолжительности жизни, наблюдаемых при ограниченной диете.
«Диета влияет на этот ген. Когда вы едите меньше, вы фактически усиливаете этот механизм адекватной сортировки белков в ваших клетках, поскольку ваши клетки усиливают экспрессию OXR1», — сказал Уилсон.
Коллектив также обнаружил, что усиление mtd у дрозофил приводило к тому, что те жили дольше, и это натолкнуло исследователей на мысль, что повышенная экспрессия OXR1 у человека может способствовать увеличению продолжительность жизни. «Следующим нашим шагом будет обнаружение специфических соединений, которые повышают уровень OXR1 во время старения с целью замедлить старение мозга», — говорит Эллерби.
«Надеемся, что благодаря этому мы сможем получить большее представление о том, как вообще деградирует мозг», — говорит Уилсон.
«Питание влияет на все процессы в вашем организме, — говорит он. — Я думаю, эта работа поддерживает попытки следовать здоровой диете, поскольку то, что вы едите, имеет куда больший эффект, чем известно вам».
Другие исследователи из Института Бака, участвовавшие в исследовании: Судипта Бар (Sudipta Bar), Энрике Каррера (Enrique Carrera), Брайан Ходж (Brian Hodge), Тайлер Хилсабек (Tyler Hilsabeck), Джоанна Бона (Joanna Bons), Джон Браунридж III (George Brownridge III), Дженнифер Бек (Jennifer Beck), Джейкоб Роуз (Jacob Rose), Милия Гранат-Панело (Melia Granath-Panelo), Кристофер Нельсон (Christopher Nelson), Грейс Ци (Grace Qi), Акос Геренсер (Akos Gerencser), Дзянфан Лан (Jianfeng Lan), Рейчел Брэм (Rachel Brem) и Бриджит Шиллинг (Birgit Schilling).
Благодарность: Эта работа была выполнена отчасти при финансовой поддержке Национального института здравоохранения (NIH), Фонда Ларри Л. Хиллблома и Национальных центров конкуренции в исследованиях (NCCR).
Ссылка на исследование: https://www.nature.com/articles/s41467-023-44343-3.
Материал предоставлен Институтом Бака по исследованию старения.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК».
Вам также может быть интересно:
