Учёные определили, что ген OXR1 имеет решающее значение для продления жизни и обеспечения здорового старения мозга, особенно в ответ на ограничения в питании.
Этот прорыв был достигнут благодаря исследованиям с участием плодовых мух и клеток человека, подчеркнувшим роль OXR1 в защите нейронов и сохранении функции ретромеров. Эти результаты открывают новые возможности для терапевтических вмешательств, нацеленных на возрастные нейродегенеративные заболевания и увеличение продолжительности жизни.
Известно, что ограничение калорий улучшает здоровье и увеличивает продолжительность жизни, но то, как это происходит, остается загадкой, особенно в отношении того, как голодание защищает головной мозг. Ученые обнаружили роль гена OXR1, который необходим для увеличения продолжительности жизни, наблюдаемого при ограничении в питании, и имеет важное значение для здорового старения мозга.
«Когда люди ограничивают количество пищи, они обычно считают, что это может повлиять на их пищеварительный тракт или накопление жира, но не о том, как это влияет на головной мозг», — комментирует Кеннет Уилсон (Kenneth Wilson), автор исследования, опубликованного в научном журнале Nature Communications.
Как оказалось, этот ген OXR1 важен для мозга
Авторы исследования изучили клеточный механизм того, как ограничение в питании может задержать старение и замедлить прогрессирование нейродегенеративных заболеваний. Работа, проведенная на плодовых мушках и клетках человека, также определяет потенциальные терапевтические цели для замедления старения и возрастных нейродегенеративных заболеваний.
«Мы обнаружили нейрон-специфический ответ, который опосредует нейропротекцию ограничения в питании», — добавляет профессор Панкадж Капахи (Pankaj Kapahi) автор исследования. «Такие стратегии, как прерывистое голодание или ограничение калорий, которые ограничивают питательные вещества, могут повысить уровень этого гена, чтобы опосредовать его защитные эффекты».
«Этот ген является важным фактором устойчивости мозга, защищающим от старения и неврологических заболеваний», — объясняет профессор Лиза Эллерби (Lisa Ellerby), соведущий автор исследования.
Понимание изменчивости в ответ на диетические ограничения
Члены команды ранее уже демонстрировали механизмы, которые улучшают продолжительность жизни и здоровье при ограничении в питании, но существует настолько большая вариабельность реакций на снижение калорий у разных людей и в различных тканях, что становится ясно, что многие процессы еще предстоит обнаружить. Этот проект был начат с целью понять, почему разные люди по-разному реагируют на диеты.
Команда ученых начала с исследования около 200 видов мух с разным генетическим происхождением. Мух выращивали на двух разных диетах: либо с нормальной диетой, либо с ограничением в питании, которое составляло лишь 10% от нормального питания. Исследователи идентифицировали пять генов, которые имели особые варианты, которые значительно влияли на продолжительность жизни в условиях ограничений в питании. Из них два имели аналоги в области генетики человека.
Команда выбрала один ген для тщательного изучения: он называется mtd у плодовых мух и OXR1 у людей и мышей. Ген защищает клетки от окислительного повреждения, но механизм функционирования этого гена остается неясным.
Потеря OXR1 у людей приводит к тяжелым неврологическим дефектам и преждевременной смерти. У мышей дополнительный OXR1 улучшает выживаемость на модели бокового амиотрофического склероза (БАС).
Связь между старением мозга, нейродегенерацией и продолжительностью жизни
Чтобы выяснить, как ген, активный в нейронах, влияет на общую продолжительность жизни, команда провела серию углубленных тестов. Ученые обнаружили, что OXR1 воздействует на комплекс, называемый ретромером, который представляет собой набор белков, необходимых для переработки клеточных белков и липидов.
«Ретромер является важным механизмом в нейронах, поскольку определяет судьбу всех белков, попадающих в клетку», — комментарует Уилсон.
Дисфункция ретромера связана с возрастными нейродегенеративными заболеваниями, которые защищаются диетическими ограничениями, в частности с болезнями Альцгеймера и Паркинсона. В целом их результаты рассказывают о том, как ограничение в питании замедляет старение мозга за счет действия mtd/OXR1 в поддержании ретромера.
«Эта работа показывает, что путь ретромера, который участвует в повторном использовании клеточных белков, играет ключевую роль в защите нейронов, когда питательные вещества ограничены», — добавляет Капахи.
Команда обнаружила, что mtd/OXR1 сохраняет функцию ретромера и необходим для функции нейронов, здорового старения мозга и увеличения продолжительности жизни, наблюдаемого при ограничении питания.
«Диета влияет на этот ген. Употребление пищи меньше, вы на самом деле усиливаете этот механизм правильной сортировки белков в ваших клетках, поскольку ваши клетки усиливают экспрессию OXR1», — добавляет Уилсон.
Команда ученых также обнаружила, что усиление mtd у мух увеличивала их продолжительность жизни, что побудило исследователей предположить, что у людей избыточная экспрессия OXR1 может помочь продлить продолжительность жизни.
«Наш следующий шаг — определить конкретные соединения, которые повышают уровень OXR1 во время старения, чтобы замедлить старение мозга», — комментарует Эллерби.
«Надеюсь, благодаря этому мы сможем получить более полное представление о том, почему наш мозг вообще деградирует», — добавляет Уилсон.
«Диета влияет на все процессы в вашем организме», — заключает Уилсон. «Я думаю, что эта работа поддерживает усилия по соблюдению здорового питания, потому что то, что вы едите, повлияет на вас больше, чем вы думаете».
Авторы другого исследования утверждают, что 14-часовое голодание уменьшает чувство голода, улучшает настроение и сон
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
