Sammanfattning: Kaloribegränsad kost minskar inflammation, fördröjer uppkomsten av åldersrelaterade sjukdomar och förlänger livslängden, enligt en ny studie.
Källa: Om du vill minska nivåerna av inflammation i hela kroppen, fördröja uppkomsten av åldersrelaterade sjukdomar och leva längre – ät mindre mat. Det är slutsatsen i en ny studie av forskare från USA och Kina som ger den mest detaljerade rapporten hittills om de cellulära effekterna av en kaloribegränsad diet hos råttor. Fördelarna med kalorirestriktion har länge varit kända, men de nya resultaten visar hur denna restriktion kan skydda mot åldrande i cellulära vägar, vilket beskrivs i Cell den 27 februari 2020.t.
”Vi visste redan att kalorirestriktion förlänger livslängden, men nu har vi visat alla de förändringar som sker på en enskild cellnivå för att orsaka detta”, säger Juan Carlos Izpisua Belmonte, en av huvudförfattarna till den nya artikeln, professor i Salks Genexpressionslaboratorium och innehavare av Roger Guillemin Chair. ”Detta ger oss måltavlor som vi så småningom kanske kan använda läkemedel för att behandla åldrande hos människor.”
Åldrande är den största riskfaktorn för många mänskliga sjukdomar, däribland cancer, demens, diabetes och metabola syndromet. Kalorirestriktion har i djurmodeller visat sig vara en av de mest effektiva interventionerna mot dessa åldersrelaterade sjukdomar. Och även om forskarna vet att enskilda celler genomgår många förändringar när en organism åldras, har de inte vetat hur kalorirestriktion kan påverka dessa förändringar.
I den nya artikeln jämförde Belmonte och hans medarbetare – däribland tre alumner från hans Salk-laboratorium som nu är professorer och driver egna forskningsprogram i Kina – råttor som åt 30 procent färre kalorier med råttor som fick normal kost. Djurens kost kontrollerades från 18 månaders ålder till 27 månaders ålder. (Hos människor skulle detta ungefär motsvara en person som följer en kaloribegränsad diet från 50 till 70 års ålder.)
Både i början och i slutet av dieten isolerade och analyserade Belmontes team sammanlagt 168 703 celler från 40 celltyper hos de 56 råttorna. Cellerna kom från fettvävnad, lever, njurar, aorta, hud, benmärg, hjärna och muskler. I varje isolerad cell använde forskarna genetisk sekvenseringsteknik för enskilda celler för att mäta aktivitetsnivåerna för gener. De tittade också på den övergripande sammansättningen av celltyper i en viss vävnad. Sedan jämförde de gamla och unga möss på varje diet.
Många av de förändringar som inträffade när råttor med normal diet blev äldre inträffade inte hos råttor med begränsad diet; även i hög ålder liknade många av vävnaderna och cellerna hos djur med diet mycket nära dem hos unga råttor. Totalt sett fanns 57 procent av de åldersrelaterade förändringar i cellsammansättningen som sågs i vävnader hos råttor med normal kost inte hos råttor med kaloribegränsad kost.
”Detta tillvägagångssätt berättade inte bara om effekten av kaloribegränsning på dessa celltyper, utan gav också den mest kompletta och detaljerade studien av vad som händer på en enskild cellnivå under åldrandet”, säger Guang-Hui Liu, professor vid den kinesiska vetenskapsakademin, som är medförfattare till rapporten.
Några av de celler och gener som påverkas mest av kosten har att göra med immunitet, inflammation och lipidmetabolism. Antalet immunceller i nästan alla studerade vävnader ökade dramatiskt när kontrollråttor åldrades, men påverkades inte av åldern hos råttor med begränsade kalorier. I brun fettvävnad – en typ av fettvävnad – återställde en kaloribegränsad diet uttrycksnivåerna för många antiinflammatoriska gener till de nivåer som sågs hos unga djur.
”Den främsta upptäckten i den aktuella studien är att ökningen av den inflammatoriska reaktionen under åldrandet systematiskt skulle kunna undertryckas av kaloribegränsning”, säger Jing Qu, som är medförfattare och professor vid den kinesiska vetenskapsakademin, ”Den viktigaste upptäckten i den aktuella studien är att ökningen av den inflammatoriska reaktionen under åldrandet systematiskt skulle kunna undertryckas av kaloribegränsning”.
När forskarna inriktade sig på transkriptionsfaktorer – i princip huvudbrytare som på bred front kan ändra aktiviteten hos många andra gener – som ändrades av kalorirestriktion, var det en som stack ut. Nivåerna av transkriptionsfaktorn Ybx1 ändrades av kosten i 23 olika celltyper. Forskarna tror att Ybx1 kan vara en åldersrelaterad transkriptionsfaktor och planerar mer forskning om dess effekter.
”Folk säger att ”du är vad du äter”, och vi finner att det stämmer på många sätt”, säger Concepcion Rodriguez Esteban, en annan av artikelns författare och forskare vid Salk. ”Tillståndet i dina celler när du åldras beror helt klart på dina interaktioner med din miljö, vilket inkluderar vad och hur mycket du äter.”
Kredit: Salk Institute.
Teamet försöker nu använda denna information för att upptäcka måltavlor för läkemedel mot åldrande och genomföra strategier för att öka livslängden och hälsans livslängd.
Finansiering: Det är en av de viktigaste frågorna som har tagits upp i den här rapporten.
A andra forskare i studien var Shuai Ma, Shuhui Sun, Lingling Geng, Moshi Song, Wei Wang, Yanxia Ye, Qianzhao Ji, Zhiran Zou, Si Wang och Qi Zhou från Chinese Academy of Sciences; Xiaojuan He, Wei Li, Piu Chan och Weiqi Zhang från Xuanwu Hospital Capital Medical University, Xiao Long från Peking Union Medical College Hospital och Guoji Guo från Zhejiang University School of Medicine.
Författarna rapporterar inga ekonomiska eller andra intressekonflikter.
Källa:
Salk Institute
Mediakontakter:
Salk Communications – Salk Institute
Bildkälla:
Bilden är krediterad till Salk Institute.
Original Research: Salk Institute: Det är en av de viktigaste faktorerna för att få fram en ny forskning: ”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 transkriptomisk atlas för åldrande och CR i ett däggdjur
– CR lindrar åldrande-relaterad ackumulering av proinflammatoriska celler i olika vävnader
– CR dämpar åldersassocierade celltypsspecifika genuttrycksförändringar
Sammanfattning
Åldrande orsakar en funktionell nedgång i vävnader i hela kroppen som kan fördröjas genom kalorirestriktion (CR). De cellulära profilerna och signaturerna av åldrande, liksom de som förbättras av CR, förblir dock oklara. Här byggde vi upp omfattande transkriptomiska atlaser för enskilda celler och enskilda kärnor i olika vävnader hos råttor som genomgår åldrande och CR. CR dämpade åldersrelaterade förändringar i sammansättningen av celltyper, genuttryck och centrala transkriptionella regleringsnätverk. Immuncellerna ökade under åldrandet, och CR vände gynnsamt det åldringsstörda immunekosystemet. Beräkningsmässig förutsägelse visade att de onormala cell-cellkommunikationsmönster som observerades under åldrandet, inklusive det överdrivna proinflammatoriska samspelet mellan ligander och receptorer, vändes med hjälp av CR. Vårt arbete ger transkriptionella landskap för flera vävnader och en enda cell som är associerade med åldrande och CR hos ett däggdjur, ökar vår förståelse för CR:s robusthet som geroprotektiv intervention och avslöjar hur metabola interventioner kan verka på immunsystemet för att modifiera åldrandeprocessen.