Длительное ограничение калорий может замедлить биологическое старение мозга
Новое исследование предполагает, что ограничение потребления калорий в течение жизни может замедлить биологическое старение вспомогательных клеток мозга приматов. Исследование подтверждает, что сокращение потребления калорий на 30% сохраняет метаболическую функцию клеток, ответственных за изоляцию нервных волокон. Результаты исследования были опубликованы в журнале Aging Cell.
Для корректной работы мозга необходимы сложные коммуникационные сети. Эта коммуникация во многом зависит от белого вещества, состоящего из нервных волокон, покрытых защитным жировым веществом, называемым миелином. С возрастом у приматов это белое вещество имеет тенденцию к деградации. Потеря целостности в этих областях часто коррелирует со снижением когнитивных способностей и замедлением скорости обработки информации.
Учёные стремились понять клеточные механизмы, лежащие в основе этого возрастного ухудшения. Значительное внимание сместилось в сторону глиальных клеток, которые ранее считались лишь связующим звеном нейронов. Сейчас известно, что глиальные клетки, в частности олигодендроциты и микроглия, активно поддерживают здоровье мозга. Олигодендроциты вырабатывают миелин, а микроглия выполняет функции иммунной системы мозга.
Нарушение работы этих клеток в результате старения может способствовать разрушению белого вещества. Предыдущие исследования на грызунах показали, что снижение потребления калорий может увеличить продолжительность жизни и замедлить развитие возрастных заболеваний. Однако остаётся неясным, как подобные вмешательства влияют на сложный мозг высших приматов.
Чтобы исследовать это явление, группа исследователей изучила влияние длительного ограничения калорий на мозг макак-резусов. Макаки-резусы служат надёжной моделью старения человека благодаря сходству структуры мозга и закономерностям снижения когнитивных функций. В исследовании использовалась мозговая ткань животных, участвующих в долгосрочном проекте Национального института старения.
Исследование проводилось под руководством Аны Т. Витантонио и Тары Л. Мур из Медицинской школы имени Чобаняна и Аведисяна Бостонского университета совместно с коллегами из Национальных институтов здравоохранения. Целью исследования было определить, может ли диета с пониженным на 30% содержанием калорий изменить профили экспрессии генов стареющих глиальных клеток. Исследование сравнивало эти профили с профилями у обезьян, питавшихся стандартной пищей.
Исследователи проанализировали ткань мозга из передней части мозолистого тела, области, богатой белым веществом. Они использовали метод, называемый секвенированием РНК отдельных ядер. Этот метод позволил команде определить, какие гены активны в тысячах отдельных клеток. Основной набор данных для секвенирования включал образцы десяти самцов макак-резусов.
Возраст подопытных варьировался от 22 до 34 лет, что считается преклонным возрастом для этого вида. Некоторые животные находились на диете с ограничением калорий более двух десятилетий. Другие в течение того же времени питались по стандартной диете. Исследователи также подтвердили свои выводы, используя микроскопические исследования тканей четырнадцати самцов и самок обезьян.
Анализ показал, что, хотя общее количество глиальных клеток оставалось одинаковым в обеих группах, их внутренние молекулярные функции существенно различались. Олигодендроциты в группе с ограничением калорийности демонстрировали признаки лучшего метаболического здоровья. Эти клетки экспрессировали более высокие уровни генов, участвующих в гликолизе и биосинтезе жирных кислот.
Эти пути необходимы для выработки энергии и образования липидов, необходимых для поддержания миелиновой оболочки. Напротив, олигодендроциты контрольной группы демонстрировали генные сигнатуры, связанные со стрессом и активацией иммунной системы. Это позволяет предположить, что стандартная диета может делать эти клетки более уязвимыми к старению.