Ограничение питания, возможно, является наиболее многообещающим негенетическим методом увеличения продолжительности жизни и продолжительности здоровья у многих модельных организмов, включая млекопитающих. В то время как исследователи изо всех сил пытаются разработать вмешательства, которые имитировали бы преимущества диетических ограничений у людей (которым, как правило, трудно поддерживать спартанские диеты), работа лаборатории профессора Бака Панкаджа Капахи, доктора философии, предполагает, что преимущества диетического питания ограничения часто различаются у разных людей и даже в тканях этих людей. Он и его коллеги пытаются изменить свой подход к ограничению питания и стремиться к точным, индивидуальным вмешательствам. В обзоре, опубликованном в Cell Metabolism, они обеспечивают основу для суб-специальности, получившей название точной нутригерологии, на основе биомаркеров, на которые влияют генетика, пол, ткань и возраст.
«Когда дело доходит до диеты, все надеются на универсальное вмешательство, и работа в нашей лаборатории и несколько других показывают, что это просто не так», — говорит Капахи, чья команда стремится понять механизмы, с помощью которых передача сигналов питательных веществ и метаболизм влияют на старение и возрастные заболевания. «Мне пришлось изменить свой взгляд на старение. Многие из нас очень глубоко погружаются в мелочи понимания того, что я называю двумерными биологическими путями, и мы забываем совершенно другое измерение, которое заключается в том, что эти пути разные. в каждом отдельном человеке и в тканях отдельных тел. Контекст имеет значение, и мы не можем добиться реального прогресса в этой области без включения этого. В конечном итоге мы нанесем ущерб этой области, потому что в конечном итоге вмешательство не сработает, и тогда люди будут разочарованы».
Содержание
Исследования генетически различных штаммов плодовых мушек показали необходимость точного питания
В 2020 году постдок Бака Кеннет Уилсон, доктор философии, который является первым автором этого обзора, провел полногеномный анализ 160 генетически различных штаммов плодовой мухи D. melanogaster, соблюдающих ту же спартанскую диету. В публикации в Current Biology он и его команда показали, что продолжительность жизни и продолжительность здоровья не связаны между собой диетическими ограничениями. В то время как 97 процентов штаммов показали некоторое увеличение продолжительности жизни или продолжительности здоровья при ограниченном питании, только 50 процентов показали значительную положительную реакцию на ограничение в питании для обоих. Тринадцать процентов штаммов были более сильными, но умерли раньше из-за ограничений в питании; 5 процентов жили дольше, но больше времени у них было слабое здоровье. Остальные 32 процента штаммов не показали никаких преимуществ или вреда для продолжительности жизни или здоровья, или отрицательных ответов.
«Я думаю, что для всех в этой области важно понимать и ценить, что существует множество различных способов взглянуть на то, что может делать вмешательство. Вы можете увидеть ответ в одном случае, но этот ответ может не сработать в другом штамме. того же вида «, — говорит Уилсон. «И наоборот, если вы чего-то не видите, это не означает, что тестируемое вами вмешательство не работает, это просто означает, что вы не используете правильную модель для этого вмешательства. Также важно, чтобы исследователи знали о возможном разрыве между увеличением продолжительности жизни и продолжительностью здоровья, когда речь идет о диете».
Что входит в обзор исследования нутригерологии
В обзоре представлен подробный материал, охватывающий несколько форм ограничения питания (от ограничения калорий до различных форм прерывистого голодания, а также диет, ограничивающих белки, углеводы, определенные аминокислоты, микроэлементы и метаболиты), а также подробно описаны связанные с этим эффекты у дрожжей, червей, мухи и мыши. Исследователи объясняют механизмы восприятия питательных веществ, такие как IGF-1-подобная передача сигналов, TOR и AMPK. Они обсуждают регуляторы метаболического перепрограммирования, включая сиртуины и НАД, а также регуляторы циркадных часов. К ним относятся опосредующие эффекты метаболизма жиров и липидов, протеостаза и аутофагии, а также снижение клеточного старения, а также функции митохондрий.
Авторы раскрывают сложности измерения старения в ответ на диетическое ограничение, объясняя, как анализ продолжительности жизни используется для расшифровки механизмов диетического ограничения, возможных ген-специфичных реакций продолжительности жизни на диетические вмешательства и роли пола у видов, у которых есть самцы и самки. Авторы также рассматривают эффекты и молекулярные факторы ограничения диеты на моделях заболеваний как у простых животных, так и у млекопитающих, включая диабет, сердечно-сосудистые заболевания, заболевания почек, рак и нейродегенеративные заболевания. Они также предоставляют обзор дискуссии между измерением продолжительности здоровья и продолжительности жизни и обобщают молекулярные биомаркеры старения, которые использовались в исследованиях ограничений в питании.
«Мы хотим дать ученым, которые занимаются исследованиями старения, обзор, чтобы они могли начать отделять лес от деревьев, когда дело доходит до диетических ограничений», — говорит Капахи. «Мы также хотели обсудить полезность для понимания исключений из текущей парадигмы, согласно которой диетическое ограничение полезно для всех изучаемых видов, обеспечивая при этом свет в конце туннеля. Мы знаем, что наука сложна, но, если мы можем сформулировать диетическое ограничение в контексте точной медицины, все, что люди изучают в этой области, будет применяться к более широким усилиям, направленным на улучшение и расширение здоровья человека. Суть в том, что нет никаких «отрицательных» или «положительных» данные — из всего этого мы можем почерпнуть инсайты, и для полного развития точной нутригеронауки потребуются большие усилия команды».
Что мы знаем о людях и ограничениях в питании
Обзор также включает данные об известных эффектах ограничения диеты у людей. Хотя текущие данные показывают, что ограничение в питании положительно влияет на нейродегенерацию, диабет, сердечно-сосудистые заболевания и заболевания почек, авторы сообщают, что есть признаки того, что ограничение пищи, которую мы едим, может снизить минеральную плотность костей, что приведет к остеопорозу.
Исследователи говорят, что, когда дело доходит до нормального старения, ограничение в питании, вероятно, имеет широкие преимущества для многих физиологических систем, но данные показывают, что ограничительные диеты отрицательно ограничивают заживление ран и могут повлиять на нашу способность восстанавливаться после переломов. Несмотря на то, что сохранение мышц усиливается ограничением в питании, данные также показывают, что рост мышц подавляется. Авторы говорят, что упражнения могут уменьшить этот дефицит, добавляя еще один фактор, который необходимо учитывать при изучении эффектов ограничения в питании. И хотя данные показывают, что респираторная функция улучшается при ограничении диеты, они также показывают, что при этом может снизиться способность к физической нагрузке.
«Возраст человека, использующего ограничение в питании, также является фактором, который необходимо изучить и принять во внимание», — говорит Уилсон. «Было доказано, что люди старшего возраста могут не захотеть ограничивать свое диетическое потребление, особенно когда речь идет о белке, который помогает сохранить мышечную массу».
А как насчет пола?
Капахи говорит, что пол является одним из основных факторов, влияющих на различные реакции на ограничения в питании, повторяя малоизвестную, но уместную пословицу: «Когда дело доходит до ДНК, у мужчин больше общего с самцами шимпанзе, чем с самками». Он добавляет, что у мух и мышей самки гораздо более восприимчивы к диетическим изменениям, чем их коллеги-самцы, вероятно, из-за физиологического воздействия на репродуктивную систему самок и ее взаимодействия с другими системами. Он также указывает, что до недавнего времени в большинстве исследований на мышах и людях непропорционально участвовали самцы.
Женщины подвержены большему риску развития болезни Альцгеймера. Две трети американцев, живущих с нарушением памяти, — женщины, и эксперты говорят, что эту цифру нельзя объяснить тем фактом, что женщины, как правило, живут дольше мужчин. Уилсон, который сейчас изучает нейродегенерацию у мух, мышей и культур клеток человека, говорит, что однажды диета может вступить в игру. «Было доказано, что диета может улучшить функцию нейронов», — говорит он. «Мы не уверены во всех механизмах, задействованных в этом, но выявление связи между полом и диетическими ограничениями будет частью нашего плана».
Значение для клинических испытаний и потенциальных вмешательств
Капахи говорит, что индивидуальный подход к ограничению питания может привести к более целевым и информативным клиническим испытаниям, потому что исследователи смогут выявлять и привлекать группы людей, которые с большей вероятностью отреагируют на конкретное вмешательство. «Есть хороший шанс, что мы сможем увеличить количество потенциальных вмешательств», — говорит он. «Вероятно, уже существуют эффективные терапевтические препараты, которые были обесценены, потому что они не были хорошо протестированы на конкретном штамме или виде модельного организма. Есть реальная выгода в том, чтобы отказаться от поиска универсального метода. ‘/’ волшебная таблетка ‘решение физических проблем старения».
Капахи ожидает, что больше исследований и конференций, посвященных точной нутригерологии, помогут развитию этой области.
