5
16712

Механизмы ограничения калорийности пищи

Ограничение калорийности пищи - один из возможных способов радикального продления жизни. Было показано, что продолжительность жизни мышей, получающих низкокалорийное питание, увеличивается на 30%. В компасе рассматриваются механизмы этого феномена в аспекте научного подхода для продления жизни.

на сайте с 27 декабря 2008

Пища - топливо для человека

Правильное питание - основа здоровья человека. Именно пища, которую мы принимаем, обеспечивает развитие и постоянное обновление клеток и тканей организма, является источником энергии, которую наш организм тратит не только при физических нагрузках, но и в состоянии покоя.
Продукты питания — источники веществ, из которых синтезируются ферменты, гормоны и другие регуляторы обменных процессов. Обмен веществ, лежащий в основе жизнедеятельности человеческого организма, находится в прямой зависимости от характера питания.
Состав пищи, ее свойства и количество определяют рост и физическое развитие, трудоспособность, заболеваемость, нервно-психическое состояние, продолжительность жизни.
С пищей в наш организм должно поступать достаточное количество
необходимых веществ: белков, жиров, углеводов, витаминов,
микроэлементов, минеральных веществ... Достаточное, но не избыточное.
И в правильных пропорциях.
Собственно говоря, все теории рационального питания, которые в последнее время появляются как грибы после дождя пытаются решить эту проблему.
За последние десятилетия появилось много данных о том, что низкокалорийное питание не только обеспечивает хорошую фигуру, но и способствует здоровому функционированию всех жизненных систем организма и, что особенно важно, продлевает жизнь. Существует несколько объяснений механизма продления жизни за счёт ограничения калорийности пищи. Ниже рассмотрены в деталях основные механизмы, которые включаются в организме при поступлении ограниченного количества калорий.

Ограничение калорийности пищи и организм

Сокращая приблизительно по 300-500 потребляемых калорий в день, можно добиться хороших биологических эффектов на здоровье, говорят
исследователи. Сокращение калорийности еды защищает от риска многих общих болезней, включая рак, диабет и сердечные нарушения.

Однако медики предупреждают, что важно выбирать правильную
диету, богатую питательными элементами, а не съедать только один десерт или бутерброд в сутки.


Кроме того, ограничение калорийности пищи приводит к достоверному снижению содержания липидов в печени, однако это не сопровождается улучшением маркеров функции печени, признаков воспаления и уровней липидов плазмы.

Enette Larson-Meyer (University of Wyoming, США) с соавторами проанализировали взаимосвязь между содержанием липидов в печени, маркерами воспаления, функцией печени и липидным профилем плазмы у 46 мужчин и женщин с избыточной массой тела, принявших участие в рандомизированном исследовании CALERIE.
Участники исследования были разделены на 4 группы на 6 месяцев:
1. снижение калорийности пищи на 25%,
2. снижение калорийности пищи на 12,5% плюс увеличение энергозатрат за счет повышения физических упражнений на 12,5%,
3. низкокалорийная диета, ведущая с снижению массы тела на 15% и контрольная группа, которая соблюдала принципы здорового питания без ограничения калорийности.

Определение содержание липидов в печени проводили методами
магнитно-резонансной спектроскопии и компьютерной томографии.
Через 6 месяцев наблюдения содержание липидов в печени снизилось во всех 3 группах ограничения калорийности питания. Однако оно не сопровождалось существенными изменениями уровня аланиновой аминотрансферазы, воспалительных маркеров или липидного профиля. Поскольку эти исследования проводились всего 6 месяцев, сложно судить о продолжительности жизни людей, принявших участи в экспериментах. Однако, эта работа показала, что 6 месяцев достаточно для того, чтобы значительно снизить уровень ожирения печени. Кроме того, иммунорезистетнтность, общее самочувствие и жизненный тонус у испытуемых был выше, чем у контрольной группы.
Еще одно подтверждение получила гипотеза, согласно которой резкое
ограничение калорийности питания служит средством профилактики рака простаты. Врачи из университета Джонса Гопкинса выяснили, что
мужчины среднего и пожилого возраста, чей дневной рацион не превышает 1200 калорий, болеют раком простаты в три-четыре раза реже, чем их сверстники, поглощающие более 2600 калорий. Эта информация содержится в статье в журнале Urology.
Также, было замечено, что калорийное голодание приводит к уменьшению активности гормона щитовидной железы - triiodothyronine T3, благодаря чему предотвращается старение тканей и дисфункция
метаболизма.

Ограничение калорийности пищи позволяет замедлить процесс старения организма.

В 30-е годы работами Маккея было установлено [ McCay ea 1935 ], что диета с ограничением калорий увеличивает на 30-50% максимальную и среднюю продолжительность жизни крыс и мышей. В последние годы эта модель, благодаря своей простоте и устойчивой воспроизводимости, стала одной из ведущих в изучении фундаментальных механизмов старения и увеличении продолжительности жизни, хотя наблюдалось замедление не всех возрастных биохимических, физиологических и поведенческих параметров [ Weindruch ea 1997 , Weindruch ea 1988 ].
Ограничение калорийности питания увеличивало продолжительность жизни также у рыб, амфибий, дафний, насекомых и других беспозвоночных. В трех больших исследованиях на приматах (главным образом, на макаках-резусах) получены первые свидетельства тому, что по крайней мере некоторые физиологические эффекты ограниченной по калорийности диеты, наблюдаемые у грызунов, воспроизводятся и у обезьян [ Cefalu ea 1997 , DeLany ea 1999 , Lane ea 1998 ]. Среди этих эффектов - уменьшение уровня глюкозы и уровня инсулина в крови, снижение температуры тела, снижение энергозатрат.
Было установлено, что именно общее снижение потребления калорий, а не какого-либо ингредиента пищи определяет геропротекторный эффект голодания [ Weindruch ea 1997 ]. Подсчитано, что 80-90% из примерно 300 изученных у грызунов, содержащихся на ограниченном по калорийности рационе, разнообразнейших параметров, включая поведение и обучаемость, иммунный ответ, экспрессию генов, активность ферментов и действие гормонов, толерантность к глюкозе, эффективность репарации ДНК, скорость синтеза белка, характеризовались чертами замедленного старения [ Weindruch ea 1997 , Weindruch ea 1988 , Yu ea 1994 ].

Важно подчеркнуть, что такая диета стимулирует апоптоз , который элиминирует пренеопластические клетки в тканях организма [ Grasl-Kraupp ea 1994 , Muskhelishvili ea 1996 ], замедляет накопление в них мутаций [ Dempsey ea 1993 ], а также развитие возрастной патологии, включая возникновение новообразований [ Weindruch ea 1988 , Yu ea 1994 ].

Предполагается, что в механизмах увеличения продолжительности жизни при ограничении калорийности питания основную роль играют такие факторы, как замедление роста, уменьшение содержания жира в теле, замедление нейроэндокринных или иммунологических возрастных сдвигов, увеличение репарации ДНК, снижение скорости биосинтеза белков и экспрессии генов, снижение температуры тела и основного обмена, ослабление окислительного стресса. Некоторые из этих
факторов, по-видимому, имеют меньшее значение по сравнению с другими.
Так, поскольку ограничение калорийности диеты, начатое в возрасте 12 мес., также увеличивает максимальную продолжительность жизни [ Weindruch ea 1997 ], очевидно, что замедление скорости роста несущественно для продления жизни. Весьма относительно и значение роли снижения содержания жира в теле, поскольку его связь с максимальной продолжительностью жизни у грызунов, содержащихся
при питании без ограничения, неочевидна, а при ограниченном питании -
прямо пропорциональна [ Weindruch ea 1997 , Weindruch ea 1988 ]. Довольно противоречивы данные в отношении роли уменьшения скорости метаболических процессов при ограниченной калорийности питания.
Пожалуй, наиболее значимым эффектом ограниченного по калорийности питания является уменьшение интенсивности свободнорадикальных процессов. У грызунов, содержащихся на такой диете, наблюдается замедление возрастного усиления скорости генерации супероксида и Н2О2, уменьшение окислительных повреждений и замедление возрастного снижения вязкости мембран.

Активность ферментов антиокислительной защиты в различных тканях
изменяется не столь единообразно, однако голодание снижает чувствительность тканей in vitro к острому оксидативному стрессу
[ SohalR.S., ea 1996 ]. Наибольший защитный в отношении окислительного стресса эффект ограниченного по калорийности питания проявляется в постмитотических клетках головного мозга, сердца и скелетных мышц. При ограничении калорийности рациона не наблюдается возрастного снижения функции эпифиза [ Stokkan ea 1991 ], гормоны которого играют важную роль в антиокнслительной защитной системе организма и обладают отчетливым геропротекторным эффектом .
Следует отметить, что с помощью некоторых фармакологических средств, в частности антидиабетических бигуанидов ( фенформин , буформин), которые повышают чувствительность тканей к инсулину, улучшают толерантность к углеводам, снижают уровень липидов и устраняют явления метаболической иммунодепрессии, также удается увеличить продолжительность жизни мышей и крыс и снизить у них частоту развития спонтанных новообразований [ Фролькис ea 1992 , Anisimov ea 1987 , Anisimov ea 1998 ].

Эксперименты на животных

Итак, низкокалорийная диета обладает рядом преимуществ - повышает чувствительность к инсулину, увеличивает устойчивость к стрессу, снижает заболеваемость и повышает продолжительность жизни. Однако для того, чтобы проявились указанные позитивные эффекты голодания необходим достаточно длительный промежуток времени. Опыты на мышах, которые постились через день показали, что подобных результатов можно достичь таким путем. К тому же голодание через день обладает свойством повышать устойчивость мозговой ткани мышей к токсическим воздействиям.

Пришла очередь для экспериментах на самых близких родственниках
человека. Ученые наблюдали 42 обезьяны в возрасте от 19 до 23 лет (что соотвесттвует 60-70 летнему возрасту человека).Четырнадцать обезьян получали низкокалорийную диету в течение 10 лет. Все другие обезьяны нормально питались. Свое внимание ученые сосредоточили на состоянии иммунной системы, а точнее Т-лимфоцитов. Установлено, что Т-лимфоциты обезьянок состоявших на спартанском рационе меньше изменялись с возрастом, чем у их питавшихся вволю ровесниц. Ученые считают, что хорошее функционирование T-лимфоцитов обеспечивает хорошую устойчивость к инфекциям и продлевает жизненный путь.

Существуют, однако, другие данные, указывающие на то, что ограничение калорий полезно лишь полным людям, но не худым.


В последнее время теория о том, что ограничение калорий продлевает
жизнь крысам с лишним весом, набирает популярность, однако авторы
нового исследования считают, что особям с нормальным весом оно приносит лишь вред.
«Сегодня мы все больше видим вполне здоровых людей, которые выглядят как скелеты», - говорит Рэй Сол ( Raj Sohal) из University of Southern California's School of Pharmacy. Вместе с Майклом Фостером (Michael Forster) из University of North Texas Health Science Center он проанализировал продолжительность жизни и калорийность питания двух генетически измененных видов мышей. Вид, склонный к полноте, известный как C57BL/6, по достижении зрелого возраста почти удвоил свой вес. Сол согласен, что такие особи могут извлечь пользу из ограничения калорийности питания. Однако поджарый вид - DBA/2 - не набрал вес.
Ограничение калорий не продлило жизнь особей этого вида, что и
утверждали Сол и Фостер в своих предыдущих исследованиях.

«Наша работа ставит под сомнение парадигму, что ограничение
калорийности питания у универсально полезно, - говорит Сол. – Вопреки
все более распространяющемуся мнению оно не только не продлевает жизнь мышей, но и сокращает ее продолжительность».

Замеряя скорость метаболизма мышей, Сол с коллегами пришли к
простому заключению: ограничение калорий полезно только мышам с лишним весом. Они потребляют энергии больше, чем сжигают. «Энергозатраты и энергопотребление должны быть сбалансированы. Как об этом узнать? Посмотрите, теряете вы вес или набираете?»

Сол категорически против ограничения калорий людьми нормального
веса. В 2003 году он вместе с Фостером сообщил, что ограничение калорий у мышей обоих видов – DBA и C57 – на самом деле только укоротило их жизнь. Вместе с тем, Сол рекомендует скорее снижение калорийности питания, чем избыточное количество физических упражнений. Другими словами, лучше отказаться от гамбургера, чем после него истязать себя на беговой дорожке.

Journal of Nutrition, Jan 2009

Роль митохондрий

Открыт еще один механизм, объясняющий, почему низкокалорийная диета увеличивает продолжительность жизни: при ограничении поступающей в клетку энергии в митохондриях активируются сиртуины – белки, замедляющие старение, и повышается синтез молекул NAD+, необходимых в большинстве клеточных процессов.
Ученые из медицинской школы Гарварда, медицинского колледжа
университета Корнелла и национального института здравоохранения США обнаружили, что в тот момент, когда клетка подвергается стрессу,
связанному с ограничением калорий, определенные гены оптимизируют
функционирование организма в целях выживания, тем самым противодействуя старению.
Например, длительность жизни митохондрий, отвечающие за долголетие
клеток, зависит от генов SIRT1, а также недавно открытых учеными
Давидом Синклером, Энтони Совом и Рафаэлем де Кабо генов SIRT3 и SIRT4.
Эти эксперименты доказали, что разумное диетическое питание способно
воздействовать на жизнедеятельность клетки внутри неё на молекулярном уровне и продлевать жизнь, активируя экспрессию этих генов, что в свою очередь повышает уровень активности митохондрий.  Еще 70 лет назад стало известно, что ограничения в еде продлевают жизнь. В любых организмах – начиная с дрожжей и заканчивая приматами, – значительное ограничение калорийности диеты удлиняют жизнь на треть.
Теперь установлен молекулярный механизм, объясняющий этот феномен.

Ученые Гарвардского мединцинского института (Harvard Medical School) под руководством профессора Дэвида Синклэйра (David Sinclair) обнаружили два белка, SIRT3 и SIRT4, из семейства сиртуинов (sirtuins) – белков, замедляющих процессы старения. (Другой белок из этого семейства, SIRT1, играет важную роль в увеличении продолжительности жизни при стимуляции ресвератролом – веществом, обнаруженным в красном вине).
Митохондрия – «клеточная энергетическая фабрика», живущая в цитоплазме. При уменьшении поступающих в клетку калорий сигналы об этом посылаются в митохондрии и активируют в них фермент NAMPT, который усиливает синтез NAD+ – молекулы, необходимой в большинстве метаболических процессов.
NAD+ активирует митохондриальные белки SIRT3 и SIRT4. Результат:
митохондрия увеличивает поставки клетке энергии и значительно замедляет процесс ее старения. В клетках крысиной печени, «голодавших» в течение 48 часов, повышался уровень митохондриального NAD+, что обеспечивает повышение выживаемости клеток, а значит, и продление их жизни.
Появился новый ключ, которым можно запереть процесс старения и связанные с ним болезни на замок: SIRT3 и SIRT4 – потенциальные мишени для создания лекарств от болезней зрелого возраста (таких как рак, диабет, нейродегенеративные заболевания и т.д.). Например, «этим лекарством может оказаться маленькая молекула, непосредственно повышающая количества NAD+ или SIRT3 и SIRT4 в митохондриях», – по словам профессора Синклэйра.

Статья Hongying Yang et al. «Nutrient-Sensitive Mitochondrial NAD+ Levels Dictate Cell Survival» опубликована в журнале Cell 21 сентября 2007.

Молекулярные механизмы периодического голодания и постоянного ограничения калорий

Каковы же молекулярные механизмы увеличения продолжительности жизни за счёт  периодического голодания?
Японские учёные установили, что периодическое голодание также увеличивает продолжительность жизни, причём через сигнальный путь, отличный от такового для общего ограничения калорий.
Ограничения в диете - самое эффективное средство увеличения продолжительности жизни животных различных видов. У млекопитающих доказана действенность в увеличении продолжительности жизни и замедлении возрастных заболеваний для двух типов диетологических ограничений: периодического голодания (intermittent fasting, IF) и хронического ограничения калорийности (caloric restriction).
При первом типе режима часть времени никаких ограничений на потребление пищи нет, другую же часть времени организм подвергается голоданию. Такой режим может увеличить продолжительность жизни даже тогда, когда общее потребление калорий уменьшается незначительно или не уменьшается вовсе. Само отсутствие пищи может служить сигналом в определении продолжительности жизни, независимым от общего количества поглощаемых калорий и даже более мощным. Исследования показали, что эти сигналы идут через различные молекулярные пути.
Группе японских учёных из Университета Киото удалось разработать режим периодического голодания, который продлевает жизнь круглого червя Caenorhabditis elegans, что является первым случаем разработки такого режима для беспозвоночных. Этот объект наиболее удобен и чаще всего используется при изучении старения, особенно его молекулярных механизмов. Полное лишение пищи на каждый второй или каждый третий день увеличивали продолжительность жизни этого организма на 40 и 56 % соответственно.
Такая диета также увеличивала устойчивость к тепловому и окислительному стрессу, а также заметно замедляла связанное с возрастом физиологическое «угасание». Исследователи показали, что у этого объекта малая ГТФаза RHEB-1 играет двоякую роль в регуляции продолжительности жизни. Этот белок необходим для увеличения продолжительности жизни, вызванного периодическим голоданием, но его ингибирование мимикрирует эффект ограничения калорий, которое у таких животных не проявляется в увеличении продолжительности жизни. RHEB-1экспрессируется у C. elegans во всём теле, начиная с самых ранних стадий развития до взрослого состояния. Эта экспрессия активируется в ответ на голодание и угнетается последующим кормлением.
Периодическое голодание увеличивает продолжительность жизни гораздо сильнее, чем постоянное ограничение калорий, но его эффект не проявляется у животных с угнетением экспрессии RHEB-1 методом РНК-интерференции.
RHEB-1 осуществляет своё воздействие на продолжительность жизни главным образом через активацию белка TOR. Это сигнальный белок, активность которого уменьшается при голодании и искусственное ингибирование которого ведёт к увеличению продолжительности жизни, сходному с таковым при ограничении калорийности пищи. 
У животных с угнетением экспрессии TOR влияние периодического голодания всё же проявляется, хотя слабее, чем у дикого типа. Сигнальные пути белков RHEB-1 и TOR сложны и неоднозначны, например, они способствуют увеличению общего синтеза белка, а продолжительность жизни, по крайней мере у круглых червей, увеличивается при его уменьшении.
Белок daf-16 также необходим для увеличения продолжительности жизни червей при периодическом голодании. Он относится к транскрипционным факторам семейства forkhead и опосредует эффект сигнальных путей инсулиноподобных ростовых факторов на старение. Стрессовые условия, к которым относится голодание, запускают его перемещение в клеточное ядро. RHEB-1 и TOR необходимы для этого перемещения и активации мишеней DAF-16. Таким образом, DAF-16 опосредует, по крайней мере частично, функции сигналинга, идущего от RHEB-1 при увеличении продолжительности жизни, связанном с периодическим голоданием.

Молекулярные механизмы периодического голодания и ограничения калорийности различны. Так, уровни экспрессии генов rab-10 и pha-4,
уровень экспрессии первого из которых уменьшается, а второго
увеличивается при ограничении калорийности, не меняются при
периодическом голодании. При РНК-интерференции RHEB-1 и TOR уровень экспрессии pha-4 увеличивается, что может говорить о том, что при ограничении калорийности (но не при периодическом голодании) сигналинг идёт именно через этот белок. Также известно, что эффект увеличения продолжительности жизни при гиперэкспрессии pha-4 не зависит от daf-16. Скорее всего, непосредственно «вниз по течению» от RHEB-1 и TOR происходит разветвление сигнального пути.
Методом microarray исследователи выяснили, что при голодании у C. elegans более чем в 3 раза увеличивается экспрессия 112 генов, для подавляющего большинства из которых это увеличение зависело и от RHEB-1, и от TOR.
Усиление экспрессии 18 генов зависело от RHEB-1, но не от TOR, что
может свидетельствовать о начале от RHEB-1 TOR-независимого сигнального пути, ведущего к увеличению продолжительности жизни при периодическом голодании. Один из генов, индукция которого при голодании зависит от RHEB-1 и TOR — hsp-12.6, которой у C. elegans кодирует ортолог малого белка теплового шока αB-кристаллина. Очень вероятно, что hsp-12.6 является одной из мишеней daf-16.
Известно, что мутанты, у которых неактивен белок daf-2, долго живут. Их пониженный уровень инсулин/IGF-подобных пептидов влечёт за собой конститутивную активацию daf-16 и более высокую экспрессию hsp-12.6,
чем у дикого типа. У этих мутантов периодическое голодание заметно не
продлевает продолжительность жизни. Это говорит о том, что периодическое голодание действует через ослабление активности daf-2.
Данные этих исследователей подтверждают идею о том, что на молекулярном уровне эффекты периодического голодания определяются уменьшением активности сигнального пути daf-2, что ведёт к активации daf-16, hsp-12.6 и hsf-1.
Экспрессия 298 генов у C. elegans уменьшалась более, чем в 3 раза, при периодическом голодании. Из них активность только одного гена, ins-7 (insulin-like), увеличивалась после голодания при РНК-интерференции RHEB-1 и TOR по сравнению с контролем. Показано, что продукт этого гена уменьшает продолжительность жизни, ингибируя активность daf-16 через daf-2, поэтому уменьшение его количества, вызванное голоданием, может быть механизмом увеличения продолжительности жизни.
Однако существуют другие инсулиноподобные пептиды, которые компенсируют ins-7 при его делеции, благодаря чему подавление эффекта периодического голодания на продолжительность жизни невелико. Голодание уменьшает их экспрессию.
Только когда учёные смогут одновременно подавить экспрессию нескольких инсулиноподобных генов, можно будет заметно мимикрировать положительный эффект голодания на продолжительность жизни.
Различные протоколы ограничения диеты C. elegans продлевают жизнь этого организма через разные молекулярные пути. Полная депривация пищи увеличивает продолжительность жизни независимо от daf-2 и daf-16, хотя этот режим напоминает периодическое голодание. DAF-16 перемещается в ядро в ответ на голодание, но возвращается в цитоплазму при голодании в течение более, чем 2 суток. Известно, что постоянном ограничении диеты у C. elegans эффект на продолжительность жизни опосредует белок daf-16, чьим регулятором «вверх по течению» является aak-2, ортолог AMPK, но для увеличения продолжительности жизни при периодическом голодании в нём нет необходимости, вместо него действует daf-2.

Знание относительной эффективности в борьбе со старческими заболеваниями и молекулярных механизмов различных типов диетологических режимов, возможно, поможет в будущем в разработке фармакологических препаратов для увеличения продолжительности жизни.

Значительные эксперименты в данной области

Биологи создали хлебные дрожжи способные жить до 800 (дрожжевых) лет  без видимых побочных эффектов.
Это очень важное открытие, достигнутое путем сочетания диеты
и генетических изменений, вплотную приближает науку к контролю
над продолжительностью жизни и здоровьем основы всех живых
систем: клетки.
 "Мы создаем основу для перепрограммирования клетки на
здоровую жизнь", -  говорит руководитель исследования Вальтер Лонго (Valter Longo) из Университета Южной Калифорнии (University of Southern California).
Это исследование было опубликовано в выпуске Журнале Генетики Публичной Научной  Библиотеки (PLOS Genetics).
Схожее исследование его команды, демонстрирующее, что подобные генетические изменения у дрожжей оборачивают вспять синдром ускоренного старения, появилось в Журнале Биологии Клетки (The Journal of Cell Biology).
Команда Лонго посадила хлебные дрожжи на ограниченную по калорийности диету и нокаутировала (отключила) 2 гена - RAS2 и
SCH9
, - способствующие старению дрожжей и возникновению рака у людей.
"Мы получили 10-кратное продление жизни, что, на мой взгляд, - рекорд когда-либо достигнутый у живых организмов", - говорит Лонго.
В 2005 году та же исследовательская группа уже рапортовала о 5-тикратном продлении жизни в журнале Клетка (Cell).
Обычные дрожжи живут около недели.
"Я хотела бы сказать, что 10-кратное продление жизни - это довольно значительное достижение," - говорит Анна Маккормик (Anna McCormick),
начальник отдела генетики и клеточной биологии Национального Института Старения (National Institute on Aging - NIA) и руководитель программы в команде Лонго.

"NIA финансирует такие исследования в расчете на продление здоровой жизни людей путем разработки лекарств, воспроизводящих продлевающие жизнь методы, используемые Лонго и другими исследователями", - добавляет Маккормик.
Хлебные дрожжи являются для ученых одним из наиболее изученых и понятных организмов на молекулярном и генетическом уровне. В свете этой простоты примечательно, что именно дрожжи привели к открытию некоторых наиболее важных генов и путей контроля старения и развития болезней у мышей и других млекопитающих.

Исследование, недавно опубликованное в журнале  Клетка
(Cell, выпуск 130, стр. 247-258, 2007) показывает, что мыши с мутацией гена, впервые найденного командой Лонго, жили на 30% дольше, чем
обычные, а также были защищены от сердечных и костных заболеваний, без видимых побочных эффектов.
В ближайшие планы группы Лонго - дальнейшее изучение продления жизни мышей, а также изучение народности Эквадора с мутациями, аналогичными тем, которые описаны им у дрожжей.
"Люди с двух экземплярами таких мутаций имеют карликовый рост и другие проблемы со здоровьем", - говорит он. "Сейчас мы ищем их родственников с одним экземпляром мутации, которые, по-видимому, нормальны. ” Мы расчитываем, что обнаружим у них общее снижение заболеваемости и увеличение продолжительности жизни".

Лонго предупреждает, что, как и в случае с эквадорской народностью, мутации ведущие к долголетию, как правило, сопровождаются серьезными проблемами роста и другими проблемами со здоровьем. "Поиск лекарств для продления человеческой жизни без побочных эффектов будет не легким", - говорит он.
Более простой целью, добавляет Лонго, было бы использование накопленных знаний о продлении жизни для профилактики конкретных болезней.
В исследовании, опубликованном в журнале Биологии Клетки (Journal of Cell Biology), команда Лонго создала модель дрожжей  с человеческим синдромом Вернера/Блума, - неизлечимой болезнью, характеризующейся преждевременным старением, ростом заболеваемостью раком и, в конечном итоге, убивающей своих жертв.

Те же мутации, которые играют главную роль в 10-кратном продлении жизни, также обратили вспять процесс преждевременного старения, установили исследователи.
Лонго предлагает, чтобы существующие препараты, нацеленные на аналогичные метаболические пути антистарения у людей - например,
специфический путь с участием инсулиноподобного фактора роста, или IGF-1, - были протестированы на пациентах с синдромом Вернера/Блума.

"Возможно, они не будут работать, но я полагаю, чтоне имея на сегодня никаких эффективных препаратов для лечения этой болезни, безусловно, было бы неплохо их испытать", - говорит Лонго.
В исследовании, опубликованном в PLOS Genetics, команда Лонго установила основные совпадения генов, причастных и к контролю над
продолжительностью жизни дрожжей и млекопитающих, и одновременно участвующих в продлении жизни путем ограничения калорийности питания.

"Мы идентифицировали 3 транскрипционных фактора..., которые очень
важны для проявления эффекта ограничения калорий, но в то же
время мы также показали, что этого недостаточно, поскольку даже без этих транскрипционных факторов, ограничение калорий лишь ненамного продлевает жизнь ", - говорит Лонго. "А это означает, что мы обнаружили достаточно ключевых игроков в эффекте ограничения калорий, но не все".
Ограничение калорий, - а на практике контролируемое голодание, - давно доказаный способ снижения заболеваемости и увеличения срока жизни у многих биологических видов: от дрожжей до мышей. Ученые считают, что дефицит питания переводит организм в эконом-режим, в котором они перенаправляют энергию с роста и воспроизведения на антистарение.
"Ограничение калорий проходит в настоящее время тестирование на приматах и даже на человеке", - говорит Лонго.
Лонго изучает старения на клеточном уровне в течение 15 лет и публикуется в ведущих американских научных журналах (несколько статей в соавторстве с В.П.Скулачевым). Его лабораторией разработан простой и недорогой метод измерения истинного хронологической продолжительности жизни дрожжей.

pha-4 - ключевой ген?

Итак, фактом остаётся, что уменьшив свой рацион на 60% процентов по сравнению с обычным количество калорий в пище, можно продлить свою жизнь чуть ли не на 40%, если в вашем рационе достаточно нужных витаминов, микроэлементов и других питательных веществ.
Мало того, подобный рацион питания сокращает риск заболеть раком,
диабетом и сердечно-сосудистыми болезнями, препятствует возрастной
дегенерации мозга и нервной системы.
Однако ограничение калорийности является столь жестким, что многие
ученые шутят: "Это лишь создает иллюзию, что твоя жизнь тянется
дольше".
Сотрудники института биологических исследований Salk Institute (Ла-Джолла, штат Калифорния) под руководством Эндрю Диллина идентифицировали у червей нематод ключевой ген, который тесно увязывает низкую калорийность пищи с долгожительством. Исследователи полагают, что ген прольет свет на то, каким образом постоянное голодание способствует продлению жизни.
Выявление "молекулярного пути к долгожительству" позволяет заняться разработкой фармацевтических средств, которые будут воспроизводить эффект от ограничения калорий и, возможно, позволят людям пожинать его плоды, не истязая себя строгой диетой, которую в силах выдержать лишь самые суровые аскеты.
В статье, опубликованной в журнале Nature, профессор Эндрю
Диллин и его коллеги доказывают, что один из генов нематоды, а именно
pha-4, ответственен за увеличение продолжительности жизни. Ген действует путем регулирования "тяги к сладкому", помогая организму питаться так, чтобы избежать двух крайностей – недоедания и переедания.
"72 года мы не знали, почему ограничение калорийности работает, но
теперь наконец-то у нас есть генетические данные для расшифровки
программы, в которой заложено долгожительство, – говорит профессор
Диллин. – Это первый ген, который абсолютно необходим и, более того,
непосредственно важен для реакции по продлению жизни на ограничения рациона питания".
Когда ученые размножили гены pha-4 в организмах червей, продолжительность жизни увеличилась. Это, возможно, даст ключ к рецепту "пилюль долгой жизни".
Анализ показал, что данный ген может повышать содержание белков-супероксидантов, истребляющих свободные радикалы – вредные химические вещества, которые принято считать виновниками старения.
По мнению исследователей, это, возможно, защитный механизм, помогающий живым существам переносить недоедание.
У людей есть три гена, которые, по словам ученых, "достаточно похожи" на pha-4 нематод. Все они принадлежат к семейству Foxa. Все три гена играют важную роль для раннего развития человека, а также на позднейшей стадии жизни. Они регулируют синтез глюкагона –
гормона, выделяемого поджелудочной железой, который повышает содержание сахара в крови и обеспечивает энергетический баланс в организме, особенно когда человек постится. В условиях нехватки пищи эти гены могут изменять уровень глюкагона в организме либо запускать другие гормональные изменения, которые в конечном итоге и регулируют процесс старения.
Теперь Диллин и его коллеги собираются изучать эти человеческие гены, чтобы проверить, будут ли они реагировать на голодание так же, как и гены нематод. Для нематод излюбленное блюдо – бактерии.

Вопросы, на которые ещё нет ответов

Несмотря на то, что преимущество ограничения калорий очевидны для продления здоровой полноценной жизни, некоторые вопросы остаются открытыми.
Прежде всего, молекулярные механизмы, запускаемые в организме при голодании, ещё далеко не все расшифрованы.
Также, не до конца известно, приносит ли вред голодание людям, изначально имеющим нормальный вес.
Эксперименты по увеличению продолжительности жизни изначально представляют трудность в связи с затратой длительных промежутков времени на такого рода исследования, поэтому данные в этой области несколько скромны, а результаты, полученные на червях или мышах могут быть не применимы для человека. Тем не менее, несколько лабораторий, о которых было сказано выше ведут работы на обезьянах, что несомненно будет способствовать нашему более детальному пониманию природы увеличения продолжительности жизни за счёт ограничения калорий.
19 июля 2009

Ссылки по теме

Комментарии

7 апреля 2010 в 14:15
 
Интересная статья. А как влияет голодание в раннем периоде онтогенеза на старение?
17 февраля 2014 в 06:46
 
Понятно, что вы разбираетесь и любите то, о чем пишете. Отлично, что есть http://content-creaters.com/ такие любители своего дела. Как говорится: всегда следуй душа зовет.

Оставить комментарий

Поделиться с друзьями

Share on Twitter