Обнаруженный механизм обеспечивает потенциальные терапевтические цели для замедления старения и возрастных нейродегенеративных заболеваний.
Ограничение калорий — хорошо документированный способ улучшить здоровье и продолжительность жизни; однако аспекты реального механизма окутаны тайной, особенно то, как CR защищает мозг.
Теперь исследователи из Института исследований старения Бака обнаружили роль OXR1, гена, который необходим для увеличения продолжительности жизни, наблюдаемого при ограничении в питании, и имеет важное значение для здорового старения мозга.
«Когда люди ограничивают количество пищи, которую они едят, они обычно думают, что это может повлиять на их пищеварительный тракт или накопление жира, но не обязательно о том, как это влияет на мозг», — сказал Кеннет Уилсон, доктор философии, постдок Института Бака и первый автор исследования. «Как оказалось, этот ген важен для мозга».
Кроме того, команде Бака удалось продемонстрировать подробный клеточный механизм того, как ограничение в питании может задержать старение и замедлить прогрессирование нейродегенеративных заболеваний. Работа, проделанная 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», — сказал профессор Бак, доктор философии Панкадж Капахи, состарший 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», — сказала профессор Института Бака Лиза Эллерби, доктор философии, состарший автор исследования.
Члены команды ранее демонстрировали механизмы, которые улучшают продолжительность жизни и здоровье при ограничении в питании, но реакция на снижение калорий у разных людей и в различных тканях настолько вариабельна, что очевидно, что существует множество еще не открытых процессов. Этот проект был начат с целью понять, почему разные люди по-разному реагируют на диеты.
Команда начала со сканирования около 200 видов мух с разным генетическим происхождением. Мух выращивали на двух разных диетах: либо на обычном, либо с ограничением в питании, то есть они получали только 10% нормального питания. Исследователи идентифицировали пять генов, которые имели специфические варианты, которые значительно влияли на продолжительность жизни в условиях диетических ограничений, и два из них имели аналоги в генетике человека.
Команда выбрала один ген для тщательного изучения: он называется «горчичный» (mtd) у плодовых мух и «резистентность к окислению 1» (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, а у мышей дополнительный OXR1 улучшает выживаемость на модели бокового амиотрофического склероза (АЛС).
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 и обнаружила, что OXR1 влияет на комплекс, называемый ретромером, который представляет собой набор белков, необходимых для переработки клеточных белков и липиды.
«Ретромер является важным механизмом в нейронах, поскольку он определяет судьбу всех белков, попадающих в клетку», — сказал Уилсон. Дисфункция ретромера связана с возрастными нейродегенеративными заболеваниями, которые защищаются диетическими ограничениями, в частности с болезнями Альцгеймера и Паркинсона.
В целом, результаты исследователей заполнили некоторые пробелы, подробно описав, как ограничения в питании замедляют старение мозга за счет действия mtd/OXR1 на поддержание ретромера.
«Эта работа показывает, что путь ретромера, который участвует в повторном использовании клеточных белков, играет ключевую роль в защите нейронов, когда питательные вещества ограничены», — сказал профессор Института Бака, доктор философии Панкадж Капахи, один из старших авторов исследования.
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. Потребляя меньше еды, вы на самом деле усиливаете этот механизм правильной сортировки белков в ваших клетках, потому что ваши клетки усиливают экспрессию OXR1», — сказал Уилсон.
Команда также обнаружила, что усиление mtd у мух заставляет их жить дольше, 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», — сказала Эллерби.
«Надеюсь, благодаря этому мы сможем получить лучшее представление о том, почему наш мозг вообще деградирует», — сказал Уилсон. «Диета влияет на все процессы в вашем организме. Я думаю, что эта работа поддерживает усилия по соблюдению здорового питания, потому что то, что вы едите, повлияет на вас больше, чем вы думаете».