Аннотация:
Новое исследование американских ученых показало, что долгосрочное сокращение потребления пищи может не только повлиять на продолжительность жизни и скорость старения, но и изменить способ накопления мутаций ДНК в тканях организма. В одном эксперименте на мышах мыши, которые потребляли на 30% меньше калорий в день, накапливали меньше мутаций ДНК во многих тканях, чем их собратья, имевшие свободный доступ к пище. Это открытие дает новые ключи к пониманию того, как диета влияет на старение и риск заболеваний.
Это исследование было проведено исследователями из Медицинского центра Лангоне Нью-Йоркского университета, университетских больниц Кливленда, Юго-западного медицинского центра Техасского университета и Национальных институтов здравоохранения. Статья исследования была опубликована в журнале Cell.
ДНК — это молекула, хранящая генетическую информацию, но она не всегда остается неизменной. По мере старения клетки продолжают испытывать повреждения ДНК, ошибки репликации и отклонения в процессе восстановления, постепенно накапливая соматические мутации. Большинство мутаций не окажут существенного влияния, но некоторые мутации могут нарушать нормальную функцию генов и повышать риск развития рака и других заболеваний. Поэтому выяснение того, какие факторы могут замедлять накопление мутаций, является важным направлением исследований в биологии старения.
Ранее в ходе различных экспериментов на животных ученые обнаружили, что ограничение калорий может продлить продолжительность жизни и замедлить некоторые возрастные физиологические изменения. Однако еще не до конца понятно, влияет ли снижение потребления калорий на накопление мутаций в масштабах всего генома.
Чтобы изучить эту проблему, команда использовала технологию высокоточного секвенирования ДНК, чтобы сравнить генетические изменения в двух группах мышей. Одной группе мышей разрешили есть свободно, в то время как другая группа подвергалась длительному ограничению калорий, и их потребление было примерно на 30% меньше, чем у группы, питавшейся бесплатно. Затем исследователи проанализировали мутации ДНК в различных тканях, чтобы увидеть, влияют ли изменения в питании на накопление генетических повреждений.
Результаты показали, что ограничение калорий связано с уменьшением числа различных мутаций ДНК, включая замены оснований, а также вставки и делеции сегментов ДНК. Замена оснований означает, что одна генетическая буква в последовательности ДНК заменяется другой буквой; вставка и удаление означают, что часть генетической последовательности добавляется или теряется соответственно.
Однако это изменение не одинаково выражено во всех органах. Клетки печени относительно заметно реагировали на ограничение калорий, в то время как ткани почек и мозга демонстрировали изменения разной степени. Это говорит о том, что влияние диеты на мутации ДНК может зависеть от физиологических характеристик конкретных тканей, а не от снижения генетических повреждений в одинаковой степени во всех клетках организма.
Исследование также выявило неожиданные различия в эффектах ограничения калорий на разные участки генома. В клетках печени и почек области, где мутации были наиболее снижены, как правило, были частями гена с меньшей активностью. Эти регионы могут не содержать генов или генов, которые редко используются в соответствующих клетках.
Исследователи предположили, что одной из причин могут быть различия в активности восстановления ДНК. Области генов в активно функционирующих клетках часто подвергаются более частому восстановлению ДНК, поэтому дополнительная защита, которую может обеспечить ограничение калорий, может быть относительно ограниченной. Напротив, в областях с менее нормальной восстановительной активностью могут с большей вероятностью проявляться различия, вызванные изменениями в питании.
Однако это объяснение все еще требует проверки. Исследовательская группа не определила конкретный механизм, с помощью которого ограничение калорий снижает мутации, и не может исключить возможность участия других клеточных метаболических процессов. Исследователи планируют дополнительно сравнить различные режимы питания и проанализировать мутации ДНК в большем количестве тканей и типов клеток для поиска основных биологических механизмов.
Соавтор исследования Гилад Эврони, доцент Медицинской школы имени Гроссмана Нью-Йоркского университета, отметил, что результаты не только раскрывают возможную связь между диетой и продолжительностью жизни, но также указывают на то, что диета связана с накоплением мутаций по всему геному. Он считает, что понимание этой связи важно, поскольку мутации ДНК играют роль в развитии рака и множества других заболеваний.
Однако исследователи подчеркнули, что этот результат в настоящее время не может быть напрямую преобразован в рекомендации по питанию человека. Объектами эксперимента были мыши, а не люди; даже если в экспериментах на животных происходят явные биологические изменения, нельзя сделать вывод, что люди могут достичь того же эффекта, снизив потребление калорий на 30%.
Кроме того, долгосрочное строгое ограничение потребления калорий сложно соблюдать, оно также может привести к дефициту питательных веществ, потере мышечной массы и другим рискам для здоровья. Сокращение калорий не означает, что вы можете отказаться от белка, витаминов, минералов и других необходимых питательных веществ. На людях еще предстоит провести дальнейшие исследования того, насколько именно необходимо снижение калорий, как долго и может ли этот подход действительно снизить заболеваемость раком или продлить продолжительность жизни.
Исследовательская группа надеется, что следующим шагом станет поиск ключевого механизма, с помощью которого ограничение калорий снижает мутации ДНК, чтобы разработать методы вмешательства, не основанные на жестких диетах. Если ученые смогут определить молекулярные пути, которые действительно защищают, они смогут уменьшить накопление генетических повреждений во время старения с помощью лекарств, стратегий питания или других вмешательств в будущем.
Значение этого исследования не в том, чтобы доказать, что людям следует сразу же есть на 30% меньше, а в том, чтобы выявить возможную глубокую связь между диетой и стабильностью генома. Оно открывает новые направления для изучения старения, рака и других возрастных заболеваний, но до клинически проверенных решений для здоровья человека еще далеко.
Комментарии