Как ограничение калорий влияет на продолжительность жизни

Ученые из Института Гладстона определили новый механизм, с помощью которого низкокалорийная диета, называемая "кетогенной диетой" может задерживать эффекты старения. Это фундаментальное открытие показывает, каким образом такая диета может замедлить процесс старения, и, возможно, однажды позволит ученым лучше лечить и предотвращать возрастные заболевания, в том числе болезни сердца, болезнь Альцгеймера и многие формы рака.

Поскольку стареющее население продолжает расти, возрастные заболевания становятся все более распространёнными. К примеру, в Соединенных Штатах почти каждый шестой человек старше 65 лет. Болезни сердца продолжают оставаться убийцей номер один в стране, наряду с раком и болезнью Альцгеймера. Такие заболевания создают огромную нагрузку на пациентов, их семей и системы образования в целом. Но теперь исследователи в лаборатории старшего исследователя Гладстона Эрика Вердина, доктора медицины, определили роль одного химического соединения в процессе старения – которое может быть ключом к новым методам лечения или профилактики различных возрастных заболеваний.

В одном из последних выпусков журнала "Science" доктор Вердин и его команда изучили роль соединения β-гидроксибутират (бета-гидроксибутират, или βOHB), так называемое "кетоновое тело", которое вырабатывается во время длительной низкокалорийной или кетогенной диеты. Хотя кетоновые тела, такие как βOHB, могут быть токсичными, когда они присутствуют в очень высоких концентрациях у людей с такими заболеваниями, как диабет первого типа, доктор Вердин и его коллеги обнаружили, что при более низких концентрациях βOHB помогает защитить клетки от "окислительного процесса", который возникает, когда определенные молекулы накапливаются в организме до токсического уровня, способствуя процессу старения.

"На протяжении многих лет исследования показали, что ограничение калорий замедляет старение и увеличивает продолжительность жизни, однако механизм этого эффекта остается неясным", - говорит доктор Вердин, старший автор статьи, руководитель Центра ВИЧ и старения в Гладстоне", а также профессор Калифорнийского университета, Сан-Франциско: "Здесь мы обнаруживаем, что βOHB – основной источник энергии организма во время упражнения или голодания – блокирует класс ферментов, способствующих окислительному стрессу, тем самым защищая клетки от старения".

Окислительный процесс возникает, когда клетки используют кислород для производства энергии, но эта активность также выделяет другие потенциально токсичные молекулы, известные, как свободные радикалы. По мере увеличения возраста клеток их способность справляться с этими свободными радикалами снижается, что приводит к повреждению клеток, окислительному стрессу и эффектам старения.

Тем не менее, доктор Вердин и его команда обнаружили, что βOHB может действительно помочь задержать этот процесс. В серии лабораторных экспериментов, сначала в клетках человека в чашке, а затем в тканях, взятых у мышей, команда исследовала биохимические изменения, которые происходят в процессе образования βOHB во время долговременной диеты с ограничением калорий. И исследователи обнаружили, что ограничение калорий стимулирует выработку βOHB, которое, в свою очередь, блокирует активность класса ферментов, называемых гистондеацетилазами, или HDACs.

В нормальном состоянии HDACs выключают пару генов, называемых Foxo3a и Mt2, однако повышенные уровни βOHB блокируют HDACs, что, по умолчанию, активирует эти два гена. Ну а будучи включенными, эти гены запускают процесс, помогающий клеткам противостоять окислительному процессу. Это открытие не только открывает новую сигнальную роль для βOHB, но оно также может представлять способ замедления пагубных эффектов старения во всех клетках организма.

"Этот прорыв также значительно улучшает наше понимание механизма, лежащего в основе HDAC, который, как уже было известно, участвует в старении и неврологических заболеваниях", говорит исследователь из Института Гладстона Катерина Акассоглу, доктор наук, эксперт по неврологическим заболеваниям, а также один из соавторов статьи: "Полученные результаты могут иметь отношение к широкому спектру неврологических заболеваний, таких, как болезнь Альцгеймера, Паркинсона, аутизм и черепно-мозговые травмы – болезни, от которых страдают миллионы людей и для которых существует ограниченное количество вариантов лечения".

"Определение βOHB, как связующего звена между ограничением калорий и защитой от окислительного процесса, открывает перед исследователями множество новых возможностей для борьбы с болезнями", - говорит Тадахиро Симадзу, постдокторант Института Гладстона и ведущий автор газеты: "В будущем мы продолжим изучать роль βOHB, особенно его влияние на органы тела, такие, как сердце или мозг, чтобы подтвердить, могут ли защитные эффекты соединения распространяться на весь организм".