Что общего между старением и болезнями? Всё больше исследований указывают на то, что причина кроется в нарушенном обмене веществ

Старение — это естественный процесс, который происходит в организме каждого человека. В идеале старение должно приносить радость и удовольствие от жизни, но у него есть и тёмная сторона, связанная с различными заболеваниями.

Каждую секунду в вашем организме происходят миллиарды биохимических реакций. Эти реакции обеспечивают жизненно важные функции и образуют сложную метаболическую сеть. Это позволяет клеткам расти, размножаться и восстанавливаться. Если эта сеть нарушается, то это может ускорить процесс старения.

Но что же является причиной старения: снижение метаболизма или нарушение обмена веществ? Или оба этих процесса взаимосвязаны?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять, как метаболические процессы нарушаются во время старения и заболеваний. Ученые изучают сложные взаимосвязи между метаболизмом, стрессом и старением. Цель исследования — найти стратегии, которые помогут людям стареть более здоровым образом и жить более яркой жизнью.

Связь между обменом веществ и старением

Старение является одним из наиболее значимых факторов риска для многих заболеваний, таких как диабет, рак, сердечно-сосудистые заболевания и нейродегенеративные расстройства. Ключевым фактором возникновения этих проблем со здоровьем является нарушение клеточного и метаболического гомеостаза.

Нарушение гомеостаза дестабилизирует внутреннюю среду организма, что приводит к дисбалансу. Этот дисбаланс может вызвать каскад проблем со здоровьем, включая нарушения обмена веществ, хронические заболевания и нарушения клеточных функций, которые способствуют старению и другим серьёзным состояниям.

Нарушение метаболизма связано со многими признаками старения клеток, такими как укорочение теломер, геномная нестабильность и плохо функционирующие митохондрии. Кроме того, нарушение метаболизма может привести к снижению способности клеток обнаруживать различные питательные вещества и реагировать на них. Это может привести к дисбалансу кишечных микробов и другим проблемам.

Неврологические расстройства, такие как болезнь Альцгеймера, являются яркими примерами возрастных состояний, которые тесно связаны с нарушением регуляции обмена веществ и функциональным снижением.

Например, исследовательская группа обнаружила, что у стареющих мышей способность клеток костного мозга производить, хранить и использовать энергию подавляется из-за повышенной активности белка, модулирующего воспаление. Это состояние дефицита энергии приводит к усилению воспаления, которое усугубляется тем, что стареющие клетки полагаются на глюкозу в качестве основного источника топлива.

Однако экспериментальное ингибирование этого белка в клетках костного мозга стареющих мышей восстанавливает способность клеток вырабатывать энергию, уменьшает воспаление и улучшает пластичность области мозга, участвующей в памяти. Это открытие предполагает, что в некоторой степени когнитивное старение можно обратить вспять, перепрограммировав метаболизм глюкозы в клетках костного мозга для восстановления иммунных функций.

Перепрофилирование преператов для лечения болезни Альцгеймера

В недавнем исследовании ученые обнаружили новую связь между нарушением метаболизма глюкозы и нейродегенеративными заболеваниями. Это открытие позволило нам предположить, что препарат, изначально разработанный для лечения рака, может быть использован для лечения болезни Альцгеймера.

Ученые сосредоточились на ферменте IDO1, который играет важную роль в расщеплении аминокислоты триптофана на первом этапе. Этот путь производит кинуренин — соединение, которое питает дополнительные энергетические пути и воспалительные реакции. Однако избыток кинуренина может привести к развитию болезни Альцгеймера.

Учные выяснили, что ингибирование IDO1 может улучшить память и функции мозга в различных доклинических моделях, включая клеточные культуры и мышей. Для понимания механизма этого процесса исследователи изучили метаболизм клеток мозга.

Мозг — одна из наиболее глюкозозависимых тканей организма. Если мозг не может правильно использовать глюкозу для поддержания своих важнейших процессов, это может привести к ухудшению метаболизма и когнитивных функций. Высокие уровни IDO1 снижают метаболизм глюкозы, производя избыток кинуренина.

Таким образом, ингибиторы IDO1, изначально разработанные для лечения таких видов рака, как меланома, лейкемия и рак молочной железы, могут быть перепрофилированы для снижения уровня кинуренина и улучшения функции мозга. Используя лабораторные модели, включая мышей и клетки пациентов с болезнью Альцгеймера, исследователи обнаружили, что ингибиторы IDO1 могут восстанавливать метаболизм глюкозы в клетках головного мозга.

Кроме того, ученые смогли восстановить метаболизм глюкозы у мышей, у которых накапливались амилоид и тау — аномальные белки, участвующие во многих нейродегенеративных заболеваниях. Ученые считают, что повторное использование этих ингибиторов может быть полезным при различных нейродегенеративных заболеваниях.

Содействие здоровому когнитивному старению

Неврологические расстройства и снижение метаболизма становятся серьёзным бременем для отдельных людей, семей и экономики. Хотя многие учёные сосредоточены на устранении последствий этих заболеваний, таких как смягчение симптомов и замедление прогрессирования, раннее лечение может улучшить когнитивные функции с возрастом.

Результаты показывают, что целенаправленное воздействие на метаболизм может не только замедлить неврологический спад, но и обратить вспять прогрессирование нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и деменция.

Понимание взаимосвязи между стрессом, обменом веществ и старением может помочь нам достичь более здорового старения. Дальнейшие исследования помогут нам лучше понять, как метаболизм влияет на реакцию на стресс и клеточный баланс на протяжении всей жизни.