Обнаружена связь между продолжительностью жизни и метаболической регуляцией иммунной системы

Авторы нового исследования считают, что ограничение калорий ослабляет функцию врожденного иммунитета и уменьшает воспаление, что приводит к увеличению продолжительности жизни. Исследование опубликовано в научном журнале Cell Metabolism.

Актуальность проблемы

Ученые на протяжении десятилетий знали, что ограничение калорийности приводит к увеличению продолжительности жизни. Также было отмечено, что хроническое воспаление усиливается с возрастом. Но любые взаимосвязи между ними оставались неизученными.

Связь врожденного иммунитета с хроническими воспалениями

Врожденный иммунитет подобен охраннику организма, следя за любыми нежелательными бактериями или вирусами. Если врожденная иммунная система обнаруживает что-то инородное, она активирует острый иммунный ответ. Чтобы оставаться здоровыми, нам нужна некоторая степень обоих видов иммунитета, но гиперактивная врожденная иммунная система, которая встречается чаще с возрастом, приводит к хроническому воспалению, которое может привести к множеству проблем со здоровьем.

Материалы и методы обследования

Исследование проводилось на микроскопической нематоде C. elegans. Наиболее фундаментальные гены и регуляторные механизмы, обнаруживаемые у этих червей, обычно являются более простыми версиями тех, что присутствуют у людей, что делает их хорошей моделью для изучения старения человека, генетики и болезней. Ученые проанализировали уровни белков и действия генетических путей во время периодов ограничения калорий. Исследователи смогли сосредоточиться на определенном генетическом пути, который регулировался белком р38. 

Результаты научной работы

Исследователи из Диабетического Центра Джослин (Joslin Diabetes Center) обнаружили новый механизм увеличения продолжительности жизни, который связывает ограничение калорий с регуляцией иммунной системы.

«Модуляция иммунной активности является важным аспектом ограничения питания», — говорит автор исследования Кит Блэквелл (Keith Blackwell) из Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School). «Это важно для регулирования долголетия и, соответственно, увеличения продолжительности жизни».

В этом исследовании Блэквелл обнаружил, что ограничение калорийности снижает уровень врожденного иммунитета, уменьшая активность регуляторного белка, называемого р38, вызывая эффект цепной реакции, заканчивающейся снижением иммунного ответа.

«До этого исследования ученые наблюдали за тем, что происходит с иммунитетом при старении организма, но никто никогда не изучал, участвует ли моделирующий иммунитет или его активность в продлении жизни или он может быть полезен как часть программы анти-старения», — говорит Блэквелл.

Ученые обнаружили, что, когда р38 неактивен, ограничение калорий не срабатывает и не влияет на врожденный иммунитет. Когда р38 был активным, но на более низких уровнях, чем обычно, запускались генетические пути, которые подавляли врожденный иммунный ответ до оптимального уровня.

«Это было самое удивительное, что мы обнаружили. Путь был отрегулирован, хотя и был критическим», — говорит Блэквелл.

То, что этот иммунорегулирующий ответ был активирован питательными веществами, а не бактериями, также было удивительным. Этот факт добавляется к растущему количеству доказательств, связывающих метаболизм с иммунной системой.

«Это действительно новая область у млекопитающих, так называемый иммуно-метаболизм — идея, что существуют древние связи между метаболизмом и иммунитетом», — говорит Блэквелл. 

Сделав это открытие, Блэквеллу было любопытно выяснить, воздействовал ли на иммунную систему хорошо известный механизм долголетия пониженной передачи сигналов IGF1. На протяжении более 20 лет исследования после изучения многих различных организмов подтверждается, что более низкие уровни передачи сигналов IGF1 способствуют увеличению продолжительности жизни. Считается, что это происходит из-за активации защитных факторов с помощью белка под названием FOXO (называемого DAF-16 у C. elegans). В новом исследовании Блэквелл обнаружил, что когда у червей снижается передача сигналов IGF, цепная реакция, запускаемая FOXO-подобным DAF-16, не только усиливает защитные механизмы, но и приводит к снижению аппетита у червей. Это, естественно, ставит испытуемых в состояние ограничения калорийности.

«Это связывает механизм роста (передачи сигналов IGF1) с потреблением пищи и поведением в поисках пищи», — говорит Блэквелл.

Снижение активности FOXO-подобного гена, по-видимому, говорит червям, что они находятся в состоянии, похожем на голодание, и что питательных веществ может быть мало. Это направляет червей на сохранение энергии, что приводит к снижению потребления пищи. Это самоограничение калорий приводит к снижению врожденного иммунного ответа. Блэквелл планирует дополнительно изучить, как белок FOXO действует на подавление аппетита, и понять, может ли это в конечном итоге привести к разработке лекарственных препаратов от ожирения. Гены, ответственные за явления, наблюдаемые в этом исследовании, сохраняются у людей. 

«Конечная цель заключается в том, чтобы иметь возможность управлять здоровой продолжительностью жизни человека», — говорит Блэквелл. «Не для того, чтобы люди дожили до 120, 130 лет, но чтобы продлить период здоровой жизни. И хроническое воспаление является основным фактором старения человека. Надежда состоит в том, что некоторые специфические механизмы могут привести к оптимизации иммунной функции у людей во время старения, что важно для укрепления здоровья в течение жизни человека».

Авторы другого исследования утверждают, что сахар в материнском молоке влияет на иммунитет новорожденных.