Összefoglaló: A kalóriaszegény étrend csökkenti a gyulladást, késlelteti az időskori betegségek kialakulását és meghosszabbítja az élettartamot – derül ki egy új tanulmányból.
Forrás: Salk Institute
Ha szeretné csökkenteni a gyulladás szintjét az egész szervezetében, késleltetni a korral járó betegségek kialakulását, és tovább élni – egyen kevesebb ételt. Ez az amerikai és kínai tudósok új tanulmányának következtetése, amely az eddigi legrészletesebb beszámolót nyújtja a kalóriaszegény étrend sejtekre gyakorolt hatásairól patkányokon. Bár a kalóriakorlátozás előnyei már régóta ismertek, az új eredmények azt mutatják, hogy ez a korlátozás hogyan véd az öregedés ellen a sejtek útvonalaiban – olvasható részletesen a Cell 2020. február 27-i számában.
“Azt már tudtuk, hogy a kalóriakorlátozás növeli az élettartamot, de most megmutattuk az összes olyan változást, amely egysejtes szinten történik, és ezt okozza” – mondja Juan Carlos Izpisua Belmonte, az új tanulmány egyik vezető szerzője, a Salk Gene Expression Laboratory professzora és a Roger Guillemin Chair birtokosa. “Ez olyan célpontokat ad, amelyekre végül gyógyszerekkel tudunk majd hatni az emberi öregedés kezelésére.”
Az öregedés számos emberi betegség, köztük a rák, a demencia, a cukorbetegség és a metabolikus szindróma legnagyobb kockázati tényezője. Állatmodellekben kimutatták, hogy a kalóriakorlátozás az egyik leghatékonyabb beavatkozás ezen öregedéssel összefüggő betegségek ellen. És bár a kutatók tudják, hogy az egyes sejtek számos változáson mennek keresztül a szervezet öregedésével, eddig nem tudták, hogy a kalóriakorlátozás hogyan befolyásolhatja ezeket a változásokat.
Az új tanulmányban Belmonte és munkatársai – köztük a Salk-labor három öregdiákja, akik ma már saját kutatási programjukat vezető professzorok Kínában – összehasonlították a 30 százalékkal kevesebb kalóriát fogyasztó patkányokat a normál étrenden élő patkányokkal. Az állatok étrendjét 18 hónapos kortól 27 hónapos korukig ellenőrizték. (Embereknél ez nagyjából annak felel meg, mintha valaki 50 és 70 éves kora között kalóriaszegény diétát követne.)
A diéta kezdetén és végén Belmonte csapata összesen 168 703 sejtet izolált és elemzett az 56 patkány 40 sejttípusából. A sejtek zsírszövetből, májból, veséből, aortából, bőrből, csontvelőből, agyból és izomból származtak. A kutatók minden egyes izolált sejtben egysejtes genetikai szekvenálási technológiát használtak a gének aktivitási szintjének mérésére. Megvizsgálták a sejttípusok általános összetételét is egy adott szöveten belül. Ezután összehasonlították az egyes diétákon élő idős és fiatal egereket.
A normál étrenden élő patkányok öregedése során bekövetkezett változások közül sok nem következett be a korlátozott étrenden élő patkányoknál; még idős korban is sok szövet és sejt a diétán lévő állatoknál nagyon hasonlított a fiatal patkányokéhoz. Összességében a normál étrenden tartott patkányok szöveteiben a sejtek összetételében az életkorral összefüggő változások 57 százaléka nem volt jelen a kalóriaszegény étrenden tartott patkányoknál.
“Ez a megközelítés nem csak a kalóriakorlátozásnak ezekre a sejttípusokra gyakorolt hatását mondta el nekünk, hanem a legteljesebb és legrészletesebb tanulmányt nyújtotta arról, hogy mi történik egysejtes szinten az öregedés során” – mondja Guang-Hui Liu társszerző, a Kínai Tudományos Akadémia professzora.
A diéta által leginkább érintett sejtek és gének közül néhány az immunitással, a gyulladással és a lipidanyagcserével kapcsolatos. Az immunsejtek száma szinte minden vizsgált szövetben drámaian megnőtt a kontrollpatkányok öregedésével, de a korlátozott kalóriabevitelű patkányoknál nem befolyásolta az életkor. A barna zsírszövetben – a zsírszövet egyik típusában – a kalóriaszegény étrend számos gyulladáscsökkentő gén expressziós szintjét visszaállította a fiatal állatoknál tapasztalt szintre.
“A jelenlegi tanulmány elsődleges felfedezése, hogy az öregedés során a gyulladásos válasz növekedését a kalóriakorlátozás szisztematikusan visszaszoríthatja” – mondja a társszerző Jing Qu, aki szintén a Kínai Tudományos Akadémia professzora.
Amikor a kutatók a kalóriakorlátozás hatására megváltozott transzkripciós faktorokra – lényegében olyan mesterkapcsolókra, amelyek széles körben képesek megváltoztatni számos más gén aktivitását – összpontosítottak, egy kiemelkedett közülük. Az Ybx1 transzkripciós faktor szintje 23 különböző sejttípusban változott a diéta hatására. A tudósok úgy vélik, hogy az Ybx1 az életkorral összefüggő transzkripciós faktor lehet, és további kutatásokat terveznek a hatásaival kapcsolatban.
“Az emberek azt mondják, hogy “az vagy, amit eszel”, és mi úgy találjuk, hogy ez sok szempontból igaz” – mondja Concepcion Rodriguez Esteban, a tanulmány másik szerzője, a Salk munkatársa. “A sejtjeink állapota az öregedés során egyértelműen a környezetünkkel való kölcsönhatásainktól függ, ami magában foglalja azt is, hogy mit és mennyit eszünk.”
Credit: Salk Institute.
A csapat most megpróbálja felhasználni ezt az információt az öregedés gyógyszercélpontjainak felfedezésére és az élet- és egészségi élettartam növelését célzó stratégiák megvalósítására.
Finanszírozás: A munkát és az érintett kutatókat a Kínai Nemzeti Kulcsfontosságú Kutatási és Fejlesztési Program, a Kínai Tudományos Akadémia Stratégiai Kiemelt Kutatási Programja, a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány, a Pekingi Természettudományi Alapítvány, a Pekingi Városi Egészségügyi és Családtervezési Bizottság, az Emberi Agyvédelem Fejlett Innovációs Központja, a Membránbiológia Állami Kulcslaboratóriuma, a Moxie Alapítvány és a Glenn Alapítvány támogatásával támogatták.
A tanulmány további kutatói Shuai Ma, Shuhui Sun, Lingling Geng, Moshi Song, Wei Wang, Yanxia Ye, Qianzhao Ji, Zhiran Zou, Si Wang és Qi Zhou voltak a Kínai Tudományos Akadémiáról; Xiaojuan He, Wei Li, Piu Chan és Weiqi Zhang a Xuanwu Hospital Capital Medical University; Xiao Long a Peking Union Medical College Hospital; és Guoji Guo a Zhejiang University School of Medicine.
A szerzők nem számolnak be pénzügyi vagy egyéb összeférhetetlenségről.
Forrás:
Salk Institute
Médiakapcsolatok: Salk Institute
Media Contacts:
Salk Communications – Salk Institute
A kép forrása:
A kép a Salk Institute-nak tulajdonítható.
Eredeti kutatás: Zárt hozzáférés
“Caloric Restriction Reprograms the Single-Cell Transcriptional Landscape of Rattus Norvegicus Aging”. Juan Carlos Izpisua Belmonte et al.
Cell doi:10.1016/j.cell.2020.02.008.
Abstract
Caloric Restriction Reprograms the Single-Cell Transcriptional Landscape of Rattus Norvegicus Aging
Highlights
– A multitissue single-cell transcriptomic atlas for aging and CR in a mammal
– CR alleviates aging-a pro-inflammatorikus sejtek felhalmozódását különböző szövetekben
– A CR mérsékli az öregedéssel összefüggő, sejttípus-specifikus génexpressziós változásokat
Összefoglaló
Az öregedés az egész testben funkcionális hanyatlást okoz a szövetekben, ami kalóriakorlátozással (CR) késleltethető. Az öregedés sejtszintű profiljai és szignatúrái, valamint a CR által javítottak azonban továbbra is tisztázatlanok. Itt átfogó egysejtes és egymagvas transzkriptomikai atlaszokat készítettünk az öregedésnek és a CR-nek kitett különböző patkányszövetekben. A CR mérsékelte az öregedéssel összefüggő változásokat a sejttípusok összetételében, a génexpresszióban és az alapvető transzkripciós szabályozó hálózatokban. Az immunsejtek megnövekedtek az öregedés során, és a CR kedvezően visszafordította az öregedés által megzavart immunökoszisztémát. A számítógépes előrejelzés kimutatta, hogy az öregedés során megfigyelt abnormális sejt-sejt kommunikációs mintázatokat, beleértve a túlzott proinflammatorikus ligand-receptor kölcsönhatást, a CR visszafordította. Munkánk az öregedéssel és a CR-rel összefüggő, több szövetre kiterjedő, egysejtes transzkripciós tájképet nyújt egy emlősben, növeli a CR mint geroprotektív beavatkozás robusztusságának megértését, és feltárja, hogy a metabolikus beavatkozás hogyan hathat az immunrendszerre az öregedés folyamatának módosítása érdekében.