Podsumowanie: Diety z ograniczeniem kalorii zmniejszają stan zapalny, opóźniają pojawienie się chorób związanych z wiekiem i wydłużają długość życia, donosi nowe badanie.
Źródło: Salk Institute
Jeśli chcesz zmniejszyć poziom stanów zapalnych w całym organizmie, opóźnić wystąpienie chorób związanych z wiekiem i żyć dłużej – jedz mniej jedzenia. Taki jest wniosek z nowego badania przeprowadzonego przez naukowców z USA i Chin, które dostarcza najbardziej szczegółowy raport do tej pory z komórkowych skutków diety o obniżonej kaloryczności u szczurów. Podczas gdy korzyści z ograniczenia kalorii są od dawna znane, nowe wyniki pokazują, jak to ograniczenie może chronić przed starzeniem się w szlakach komórkowych, jak szczegółowo w Cell na 27 lutego 2020.t.
„Wiedzieliśmy już, że ograniczenie kalorii zwiększa długość życia, ale teraz pokazaliśmy wszystkie zmiany, które występują na poziomie pojedynczej komórki, aby to spowodować,” mówi Juan Carlos Izpisua Belmonte, starszy autor nowego papieru, profesor w Laboratorium Ekspresji Genów Salk i posiadacz Roger Guillemin Chair. Rogera Guillemin Chair. „To daje nam cele, na które możemy w końcu działać lekami, aby leczyć starzenie się u ludzi.”
Starzenie się jest najwyższym czynnikiem ryzyka dla wielu ludzkich chorób, w tym raka, demencji, cukrzycy i zespołu metabolicznego. Ograniczenie kalorii zostało wykazane w modelach zwierzęcych jako jedna z najskuteczniejszych interwencji przeciwko tym chorobom związanym z wiekiem. I chociaż naukowcy wiedzą, że poszczególne komórki przechodzą wiele zmian, jak organizm się starzeje, nie wiedzieli, jak ograniczenie kalorii może wpływać na te zmiany.
W nowym artykule, Belmonte i jego współpracownicy – w tym trzech absolwentów jego laboratorium Salk, którzy są teraz profesorami prowadzącymi własne programy badawcze w Chinach – porównali szczury, które jadły 30 procent mniej kalorii ze szczurami na normalnych dietach. Diety zwierząt były kontrolowane od wieku 18 miesięcy do 27 miesięcy. (U ludzi byłoby to z grubsza równoważne komuś, kto stosuje dietę o obniżonej kaloryczności od 50 do 70 roku życia.)
Na początku i na końcu diety, zespół Belmonte’a wyizolował i przeanalizował w sumie 168,703 komórek z 40 typów komórek w 56 szczurach. Komórki pochodziły z tkanki tłuszczowej, wątroby, nerek, aorty, skóry, szpiku kostnego, mózgu i mięśni. W każdej wyizolowanej komórce badacze zastosowali technologię sekwencjonowania genetycznego pojedynczych komórek, aby zmierzyć poziom aktywności genów. Przyjrzeli się również ogólnemu składowi typów komórek w danej tkance. Następnie porównali stare i młode myszy na każdej diecie.
Wiele zmian, które wystąpiły, gdy szczury na normalnej diecie zestarzały się, nie wystąpiły u szczurów na ograniczonej diecie; nawet w starszym wieku, wiele tkanek i komórek zwierząt na diecie ściśle przypominało te z młodych szczurów. Ogólnie rzecz biorąc, 57 procent związanych z wiekiem zmian w składzie komórek widzianych w tkankach szczurów na normalnej diecie nie występowały u szczurów na diecie z ograniczeniem kalorii.
„To podejście nie tylko powiedział nam wpływ ograniczenia kalorii na te typy komórek, ale również zapewnił najbardziej kompletne i szczegółowe badanie tego, co dzieje się na poziomie pojedynczych komórek podczas starzenia się”, mówi współautor Guang-Hui Liu, profesor w Chińskiej Akademii Nauk.
Kilka komórek i genów najbardziej dotkniętych przez dietę związanych z odpornością, stanem zapalnym i metabolizmem lipidów. Liczba komórek odpornościowych w prawie każdej badanej tkance dramatycznie wzrosła w miarę starzenia się szczurów kontrolnych, ale nie miała wpływu na wiek u szczurów z ograniczoną ilością kalorii. W brązowej tkance tłuszczowej – jednym z rodzajów tkanki tłuszczowej – dieta z ograniczeniem kalorii odwróciła poziomy ekspresji wielu genów przeciwzapalnych do tych obserwowanych u młodych zwierząt.
„Podstawowym odkryciem w obecnym badaniu jest to, że wzrost odpowiedzi zapalnej podczas starzenia się może być systematycznie tłumiony przez ograniczenie kalorii” – mówi współautor Jing Qu, również profesor w Chińskiej Akademii Nauk.
Gdy badacze skupili się na czynnikach transkrypcyjnych – zasadniczo głównych przełącznikach, które mogą szeroko zmieniać aktywność wielu innych genów – które zostały zmienione przez ograniczenie kalorii, jeden wyróżniał się. Poziomy czynnika transkrypcyjnego Ybx1 zostały zmienione przez dietę w 23 różnych typów komórek. Naukowcy uważają, że Ybx1 może być czynnikiem transkrypcyjnym związanym z wiekiem i planują dalsze badania nad jego skutkami.
„Ludzie mówią, że 'jesteś tym, co jesz’, a my stwierdzamy, że to prawda na wiele sposobów”, mówi Concepcion Rodriguez Esteban, inny z autorów papieru i pracownik naukowy w Salk. „Stan komórek w miarę starzenia się wyraźnie zależy od interakcji z otoczeniem, w tym od tego, co i ile jesz.”
Kredyt: Salk Institute.
Zespół stara się teraz wykorzystać te informacje w celu odkrycia docelowych leków na starzenie się i wdrożenia strategii mających na celu wydłużenie życia i zdrowia.
Finansowanie: Praca i zaangażowani w nią naukowcy byli wspierani przez granty z National Key Research and Development Program of China, Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences, National Natural Science Foundation of China, Beijing Natural Science Foundation, Beijing Municipal Commission of Health and Family Planning, Advanced Innovation Center for Human Brain Protection, State Key Laboratory of Membrane Biology, the Moxie Foundation oraz the Glenn Foundation.
Inni badacze biorący udział w badaniu to Shuai Ma, Shuhui Sun, Lingling Geng, Moshi Song, Wei Wang, Yanxia Ye, Qianzhao Ji, Zhiran Zou, Si Wang i Qi Zhou z Chińskiej Akademii Nauk; Xiaojuan He, Wei Li, Piu Chan i Weiqi Zhang z Xuanwu Hospital Capital Medical University; Xiao Long z Peking Union Medical College Hospital; oraz Guoji Guo z Zhejiang University School of Medicine.
Autorzy nie zgłaszają żadnych finansowych ani innych konfliktów interesów.
Źródło:
Salk Institute
Kontakty z mediami:
Salk Communications – Salk Institute
Źródło obrazu:
Obraz jest przypisany do Salk Institute.
Badania oryginalne: Dostęp zamknięty
„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.
Abstrakt
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- related accumulation of pro-in-in-in-internal accumulation.związane ze starzeniem się nagromadzenie komórek prozapalnych w różnych tkankach
– CR łagodzi związane ze starzeniem się zmiany ekspresji genów specyficznych dla danego typu komórek
Podsumowanie
Starzenie się powoduje funkcjonalny spadek tkanek w całym organizmie, który może być opóźniony przez ograniczenie kalorii (CR). Jednak profile komórkowe i sygnatury starzenia się, jak również te, które są łagodzone przez CR, pozostają niejasne. Tutaj stworzyliśmy kompleksowe transkryptomiczne atlasy pojedynczych komórek i pojedynczych jąder w różnych tkankach szczurów poddanych starzeniu i CR. CR osłabiła związane ze starzeniem się zmiany w składzie typów komórek, ekspresji genów i podstawowych transkrypcyjnych sieci regulacyjnych. Komórki odpornościowe uległy zwiększeniu podczas starzenia, a CR korzystnie odwróciła zaburzony przez starzenie ekosystem immunologiczny. Obliczeniowe przewidywanie ujawniło, że nieprawidłowe wzorce komunikacji komórka-komórka obserwowane podczas starzenia się, w tym nadmierna prozapalna interakcja ligand-receptor, zostały odwrócone przez CR. Nasza praca dostarcza wielotkankowych jednokomórkowych krajobrazów transkrypcyjnych związanych ze starzeniem się i CR u ssaka, zwiększa nasze zrozumienie solidności CR jako interwencji geroprotekcyjnej i odkrywa, w jaki sposób interwencja metaboliczna może oddziaływać na układ odpornościowy w celu modyfikacji procesu starzenia się.
.