Получать меньше кислорода, жить дольше? Это верно для стареющих мышей

В дополнение к его спокойному качеству и ощущению покоя, свежий, свежий горный воздух без загрязняющих веществ может помочь некоторым животным жить дольше.

В частности, более низкое содержание кислорода на больших высотах значительно увеличивает продолжительность жизни стареющих мышей. исследование опубликовано в ПЛОС Биология 23 мая 2023 г.

Зачем изучать гипоксию?

Исследователи отметили, что это первое исследование, демонстрирующее, что ограничение кислорода или постоянная гипоксия могут увеличить продолжительность жизни стареющего млекопитающего. Предыдущие сообщения об увеличении продолжительности жизни при ограничении кислорода поступали из клеток млекопитающих, выращенных в чашках Петри, дрожжей и менее сложных лабораторных животных, таких как аскариды и плодовые мушки.

Это направление исследований было интересно, по крайней мере частично, голым землекопом: грызуном, который проводит большую часть своей жизни в норе с дефицитом кислорода, продолжительность жизни которого намного больше, чем ученые могли предсказать, исходя из его размера или эволюционная история.

«Из-за нескольких наблюдений о влиянии гипоксии на другие организмы у нас возникла мотивация оценить влияние хронической продолжительной гипоксии на модели старения млекопитающих», — говорит Вамси Мутха, исследователь из Медицинского института Говарда Хьюза, Мэриленд, и профессор Гарвардского университета. Медицинская школа, команда которой сделала открытие, рассказала Индус.

Каков был дизайн исследования?

Для своих экспериментов команда работала с мутантными мышами, которые стареют преждевременно и имеют более короткую продолжительность жизни, менее шести месяцев. «Мыши дикого типа (без мутаций, вызывающих сокращение продолжительности жизни) могут жить более трех лет, что было бы очень долгим первым экспериментом по оценке выживаемости, поэтому мы выбрали модель ускоренного старения на мышах», — сказал доктор Мутха.

Штаммы, которые они использовали, «также сильно реагируют на самое известное вмешательство для увеличения продолжительности жизни организмов — ограничение калорийности». Ограничение калорий или диетическое ограничение без недоедания, во-первых описан в 1935 г.является золотым стандартом для увеличения продолжительности жизни различных видов, таких как дрожжи, круглые черви, плодовые мушки, мыши и крысы.

Чтобы проверить влияние низкого уровня кислорода на этих мышей, исследователи поместили их в гипоксические камеры с концентрацией кислорода 11%, подобные тем, что были в базовый лагерь горы Эверест. Они достигли гипоксических условий, разбавив воздух азотом.

Средняя продолжительность жизни мышей, живущих с нормальным кислородом — при 21% атмосферы, также известной как нормоксия, — составляла около 16 недель. Но у мышей, живущих в условиях гипоксии, средняя продолжительность жизни составляла 24 недели, или на 50% больше.

«Результаты нас приятно удивили, — сказал д-р Мутха. «Мы давно были взволнованы возможностью того, что гипоксия может быть полезной в модели старения, и хотели тщательно проверить эту гипотезу, но у нас не было предположений, что она действительно окажет значительный эффект».

Животные, содержащиеся в условиях гипоксии, также демонстрировали лучшую неврологическую функцию, чем их собратья, живущие в нормоксических условиях. Шестнадцатинедельные мыши, живущие в нормоксии, имели неврологическую слабость, измеренную с помощью теста двигательной активности, в то время как мыши, содержавшиеся в условиях гипоксии, выполняли тест значительно лучше.

Как работает гипоксия?

Затем исследователи попытались понять, как гипоксия влияет на организм, увеличивая продолжительность жизни, но без особого успеха. Они исследовали, побуждала ли гипоксия мышей ограничивать свой рацион. Но они обнаружили, что мыши с гипоксией ели немного больше пищи, чем мыши, живущие в нормоксии, что исключает ограничение в питании как фундаментальный механизм.

Поиск по-разному экспрессируемых генов, восстановления повреждений ДНК и изменений в сигнальных путях также не дал никаких окончательных подсказок.

«На данный момент есть много открытых вопросов, — сказал доктор Мутха. «В настоящее время мы не знаем механизма, с помощью которого гипоксия увеличивает продолжительность жизни у этих мышей, и еще неизвестно, будут ли эти результаты распространяться на мышей дикого типа с трехлетней продолжительностью жизни. Здесь требуется гораздо больше исследований».

Является ли исследование значительным?

«Эта статья — одна из великолепной серии интересных статей из лаборатории Мутха», — сказал Арвинд Раманатан, доцент Бангалорского института науки о стволовых клетках и регенеративной медицины, чья работа включает регуляцию метаболизма тканей во время старения млекопитающих. Индус. «Механизм, с помощью которого гипоксия приводит к увеличению продолжительности жизни, неясен».

Парминдер Сингх, исследователь старения в Институте исследований старения Бака в Калифорнии, сказал: «Исследование дает ценную информацию о потенциале гипоксии для увеличения продолжительности здоровой жизни. Полученные данные открывают новые возможности для изучения механизмов, лежащих в основе влияния гипоксии на продолжительность жизни, и обещают возможные вмешательства в будущем».

Но он, как и доктор Раманатан, сказал, что необходимы дополнительные исследования.

«Старение — очень сложное явление, в котором участвуют многочисленные молекулярные посредники, — сказал доктор Раманатан. Он добавил, что гипоксия может не затрагивать многие аспекты старения, поскольку она не влияет на экспрессию гена (p21), который является важным маркером старения. «Переезд в районы с меньшим содержанием кислорода довольно преждевременный и может быть даже неразумным в контексте определенных основных заболеваний».

Применимы ли выводы к людям?

Доктор Сингх согласился: «Следует проявлять осторожность при непосредственном переносе этих результатов на человеческие популяции, поскольку требуется дополнительная работа, чтобы установить их применимость и устранить ограничения, включая различия между видами, условиями окружающей среды и более широкими последствиями для здоровья».

«Очень преждевременно экстраполировать наши результаты на людей или давать какие-либо рекомендации для здоровья человека на основе наших текущих результатов», — также сказал д-р Мутха. «Насколько мне известно, нет никаких доказательств того, что люди, живущие на большой высоте, имеют большую максимальную продолжительность жизни, но есть некоторые подсказки того, что средняя продолжительность жизни может быть увеличена на большей высоте, и самый интересный эпидемиологический ключ к влиянию на здоровье человека жизни на высоте. Высота на самом деле обеспечена современной индийской историей».

Он имел в виду исследование опубликовано в 1977 г., в котором врачи индийской армии сравнили состояние здоровья 1,3 миллиона солдат, дислоцированных на равнинах, и их 20 000 товарищей, дислоцированных на высоте 3700–5600 метров над уровнем моря, за три года. Они обнаружили, что распространенность распространенных возрастных заболеваний, таких как диабет, гипертония и сердечные заболевания, была ниже среди солдат на больших высотах, чем среди солдат на уровне моря.

Доктор Мутха сказал, что требуется еще много работы, чтобы понять влияние гипоксии на старение людей и молекулярные механизмы, посредством которых она может быть полезной. «Мы рассматриваем этот первоначальный отчет как основу для этого важного направления будущих исследований».

Снеха Хедкар — биолог, ставшая независимым научным журналистом из Бангалора.