Shrnutí: Nová studie uvádí, že kaloricky omezená strava snižuje záněty, oddaluje nástup nemocí souvisejících s věkem a prodlužuje délku života.
Zdroj:
Pokud chcete snížit hladinu zánětu v celém těle, oddálit nástup nemocí souvisejících s věkem a žít déle – jezte méně jídla. To je závěr nové studie vědců z USA a Číny, která přináší dosud nejpodrobnější zprávu o účincích kaloricky omezené stravy na buňky potkanů. Zatímco výhody omezení příjmu kalorií jsou známy již dlouho, nové výsledky ukazují, jak toto omezení může chránit před stárnutím v buněčných drahách, jak bylo podrobně popsáno v časopise Cell 27. února 2020.t.
„Již jsme věděli, že omezení příjmu kalorií prodlužuje délku života, ale nyní jsme ukázali všechny změny, které k tomu dochází na úrovni jednotlivých buněk,“ říká Juan Carlos Izpisua Belmonte, hlavní autor nové práce, profesor v Salk’s Gene Expression Laboratory a držitel Roger Guillemin Chair. „To nám dává cíle, na které bychom nakonec mohli působit pomocí léků k léčbě stárnutí u lidí.“
Stárnutí je nejrizikovějším faktorem mnoha lidských onemocnění, včetně rakoviny, demence, cukrovky a metabolického syndromu. Na zvířecích modelech bylo prokázáno, že omezení příjmu kalorií je jedním z nejúčinnějších zásahů proti těmto nemocem souvisejícím se stárnutím. A přestože vědci vědí, že jednotlivé buňky procházejí s přibývajícím věkem organismu mnoha změnami, dosud nevěděli, jak může omezení kalorií tyto změny ovlivnit.
V nové práci Belmonte a jeho spolupracovníci – včetně tří absolventů jeho Salkovy laboratoře, kteří jsou nyní profesory a vedou vlastní výzkumné programy v Číně – porovnávali potkany, kteří jedli o 30 % méně kalorií, s potkany na normální stravě. Strava zvířat byla kontrolována od 18 do 27 měsíců věku. (U lidí by to zhruba odpovídalo tomu, kdyby někdo držel dietu s omezeným přísunem kalorií od 50 do 70 let věku.)
Na začátku i na konci diety Belmonteho tým izoloval a analyzoval celkem 168 703 buněk ze 40 typů buněk 56 potkanů. Buňky pocházely z tukových tkání, jater, ledvin, aorty, kůže, kostní dřeně, mozku a svalů. V každé izolované buňce vědci použili technologii genetického sekvenování jednotlivých buněk, aby změřili úroveň aktivity genů. Zkoumali také celkové složení buněčných typů v dané tkáni. Poté porovnali staré a mladé myši na jednotlivých dietách.
Mnoho změn, ke kterým docházelo s přibývajícím věkem potkanů na normální stravě, se u potkanů na omezené dietě neprojevilo; i ve stáří se mnoho tkání a buněk zvířat na dietě velmi podobalo tkáním a buňkám mladých potkanů. Celkem 57 % změn ve složení buněk souvisejících s věkem, které byly pozorovány v tkáních potkanů na normální stravě, se u potkanů na dietě s omezeným příjmem kalorií nevyskytovalo.
„Tento přístup nám nejen řekl, jaký vliv má omezení příjmu kalorií na tyto typy buněk, ale také poskytl nejúplnější a nejpodrobnější studii toho, co se děje na úrovni jednotlivých buněk během stárnutí,“ říká spoluautor studie Guang-Hui Liu, profesor Čínské akademie věd.
Některé buňky a geny nejvíce ovlivněné dietou se týkají imunity, zánětu a metabolismu lipidů. Počet imunitních buněk téměř ve všech studovaných tkáních se dramaticky zvyšoval s věkem kontrolních potkanů, ale u potkanů s omezeným přísunem kalorií nebyl věkem ovlivněn. V hnědé tukové tkáni – jednom z typů tukové tkáně – se při dietě s omezeným příjmem kalorií vrátila úroveň exprese mnoha protizánětlivých genů na úroveň pozorovanou u mladých zvířat.
„Hlavním objevem současné studie je, že nárůst zánětlivé reakce během stárnutí může být systematicky potlačen omezením příjmu kalorií,“ říká spoluautor studie Jing Qu, rovněž profesor Čínské akademie věd.
Když se vědci zaměřili na transkripční faktory – v podstatě hlavní spínače, které mohou široce měnit aktivitu mnoha dalších genů -, které byly změněny omezením příjmu kalorií, vynikl jeden z nich. Hladiny transkripčního faktoru Ybx1 se v důsledku diety změnily u 23 různých typů buněk. Vědci se domnívají, že Ybx1 může být transkripčním faktorem souvisejícím s věkem, a plánují další výzkum jeho účinků.
„Lidé říkají, že ‚jste to, co jíte‘, a my zjišťujeme, že to v mnoha ohledech platí,“ říká Concepcion Rodriguez Estebanová, další z autorů práce a výzkumná pracovnice Salku. „Stav vašich buněk s přibývajícím věkem jednoznačně závisí na interakci s prostředím, což zahrnuje i to, co a kolik toho jíte.“
Kredit: Salk Institute.
Tým se nyní snaží tyto informace využít ve snaze objevit cíle pro léky proti stárnutí a zavést strategie směřující k prodloužení délky života a zdraví.
Financování: Práce a zapojení výzkumníci byli podpořeni granty z Národního klíčového programu výzkumu a vývoje Číny, Strategického prioritního výzkumného programu Čínské akademie věd, Čínské národní nadace přírodních věd, Pekingské nadace přírodních věd, Pekingské městské komise pro zdraví a plánování rodiny, Pokročilého inovačního centra pro ochranu lidského mozku, Státní klíčové laboratoře membránové biologie, nadace Moxie a Glennovy nadace.
Dalšími výzkumníky studie byli Shuai Ma, Shuhui Sun, Lingling Geng, Moshi Song, Wei Wang, Yanxia Ye, Qianzhao Ji, Zhiran Zou, Si Wang a Qi Zhou z Čínské akademie věd; Xiaojuan He, Wei Li, Piu Chan a Weiqi Zhang z Xuanwu Hospital Capital Medical University; Xiao Long z Peking Union Medical College Hospital; a Guoji Guo z Zhejiang University School of Medicine.
Autoři neuvádějí žádné finanční ani jiné střety zájmů.
Zdroj:
Salk Institute
Kontakty pro média:
Salk Communications – Salk Institute
Zdroj obrázku:
Obrázek je připsán Salk Institute.
Původní výzkum: Uzavřený přístup
„Caloric Restriction Reprograms the Single-Cell Transcriptional Landscape of Rattus Norvegicus Aging“. Juan Carlos Izpisua Belmonte a kol.
Cell doi:10.1016/j.cell.2020..02.008.
Abstrakt
Kalorická restrikce přeprogramuje jednobuněčnou transkripční krajinu stárnutí u druhu Rattus Norvegicus
Highlights
– Multitemový jednobuněčný transkriptomický atlas pro stárnutí a CR u savce
– CR zmírňuje stárnutí.související akumulaci prozánětlivých buněk v různých tkáních
– CR zmírňuje změny exprese genů specifické pro jednotlivé typy buněk související se stárnutím
Shrnutí
Stárnutí způsobuje funkční úpadek tkání v celém těle, který lze oddálit pomocí kalorické restrikce (CR). Buněčné profily a znaky stárnutí, stejně jako ty, které CR zmírňuje, však zůstávají nejasné. V této práci jsme vytvořili komplexní transkriptomické atlasy jednotlivých buněk a jader v různých tkáních potkanů podléhajících stárnutí a CR. CR zmírnil změny související se stárnutím ve složení buněčných typů, genové expresi a základních transkripčních regulačních sítích. Během stárnutí se zvýšil počet imunitních buněk a CR příznivě zvrátil stárnutím narušený imunitní ekosystém. Výpočetní předpověď odhalila, že abnormální vzorce komunikace mezi buňkami pozorované během stárnutí, včetně nadměrné prozánětlivé interakce mezi ligandy a receptory, byly CR zvráceny. Naše práce poskytuje transkripční krajiny jednotlivých buněk související se stárnutím a CR u savců, zlepšuje naše chápání robustnosti CR jako geroprotektivního zásahu a odhaluje, jak může metabolický zásah působit na imunitní systém a modifikovat proces stárnutí.