Крошечный червячок раскрыл большой секрет о том, как жить дольше

Некоторым подходам, наиболее убедительно подтвержденным научными данными, например, строгой диете для здоровья и долголетия, может быть трудно последовательно следовать.

Изучение того, как окружающая среда влияет на долголетие

Новая работа лаборатории Скотта Лейзера, доктора философии, на кафедре молекулярной и интегративной физиологии Медицинской школы Мичиганского университета, подчеркивает заметные связи между геном, связанным с долголетием, влиянием окружающей среды и поведением.

Эти результаты помогают исследователям приблизиться к раскрытию биологических путей, которые можно использовать для продления жизни, избегая при этом неудобных аспектов нынешних стратегий.

Исследования червей показывают, как сигналы влияют на продолжительность жизни

Первое исследование, опубликованное в ПНАСиспользует модельный организм К. Элеганс (широко изучаемый вид червей), чтобы исследовать, как сигналы окружающей среды и доступ к пище влияют на продолжительность жизни.

«Хотите верьте, хотите нет, но большинство основных идей и типов метаболизма, которые мы изучаем, сохранились от червей до людей», — сказал Лейзер.

Он объяснил, что и люди, и черви выделяют гормоны, в том числе адреналин и дофамин, в ответ на то, что они чувствуют вокруг себя. Нейроны червей реагируют на окружающую среду примерно таким же образом, вызывая физиологические изменения.

Предыдущие исследования показали, что стресс, связанный с ограниченной доступностью пищи, может повысить выживаемость.

Более ранняя работа над мухами, проведенная Скоттом Плетчером, доктором философии, коллегой Лейзера из UM, показала, что простой запах еды может свести на нет эту пользу для выживания.

Прикосновение мешает пути долголетия

Лейзер, руководитель проекта Элизабет Китто, доктор философии, и участник Сафа Бейдун, доктор философии, задали вопрос, могут ли другие сенсорные переживания, такие как прикосновения, также уменьшить продлевающие жизнь результаты диетических ограничений, и если да, то какие механизмы могут быть задействованы.

Чтобы исследовать это, они поместили червей на слой шариков, имитирующий ощущение кишечной палочки, с которой они обычно сталкиваются во время кормления.

Этого нежного тактильного сигнала было достаточно, чтобы подавить активность гена, связанного с долголетием, в кишечнике (fmo-2) и сократить продолжительность жизни, обычно вызываемую ограничением в питании.

Ранее в 2015 году Лейзер показал, что fmo-2 одновременно необходим и достаточен для продления жизни в ответ на диетические ограничения.

«Фермент fmo-2 реконструирует обмен веществ и в результате увеличивает продолжительность жизни», — пояснил он. «Без фермента ограничение в питании не приведет к увеличению продолжительности жизни».

Их эксперименты показали, что прикосновение активирует нервную цепь, которая изменяет сигналы от клеток, высвобождающих дофамин и тирамин. Это снижает индукцию кишечного fmo-2 и снижает преимущества ограниченных диет в отношении долголетия.

Потенциал манипулирования механизмами долголетия

По словам Лейзера, наиболее важным последствием для здоровья человека является то, что эти схемы потенциально можно регулировать.

«Если бы мы могли вызвать fmo-2, не отказываясь от еды, мы могли бы активировать реакцию на стресс и обмануть ваш мозг, сделав вас долгожителями».

Однако прежде чем это станет возможным, исследователям необходимо понять другие роли, которые fmo-2 играет в живых организмах.

Поведенческие эффекты фермента fmo-2

В отдельном исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, команда обнаружила, что фермент влияет на поведение очевидным и измеримым образом.

Черви, созданные для сверхэкспрессии fmo-2, практически не реагировали на положительные или отрицательные изменения в окружающей среде. Они не отступали от потенциально опасных бактерий и после короткого голодания не делали пауз, чтобы поесть, как это делают обычные черви.

Черви, у которых полностью отсутствовал fmo-2, также исследовали окружающую среду реже, чем обычные черви. Оба этих поведенческих изменения произошли из-за изменения метаболизма триптофана.

«Любое вмешательство, направленное на продление жизни, будет иметь побочные эффекты, и мы думаем, что один из побочных эффектов будет поведенческим», — сказал Лейзер.

«Понимая этот путь, мы потенциально могли бы предоставить добавки, чтобы компенсировать некоторые из этих негативных поведенческих эффектов».

Будущие направления исследований

Лейзер планирует продолжить исследование того, как взаимодействуют мозг, обмен веществ, поведение и здоровье, с целью поддержать разработку лекарств, нацеленных на эти естественные пути.

«Исследование всех отдельных сигналов, на которые наш мозг реагирует из кишечника, — это горячая, но недостаточно изученная область».

Дополнительные авторы: Элла Генри, Меган Л. Шаллер, Мира Бхандари, Сара А. Исоу, Анджела М. Туковски, Маршалл Б. Ховингтон, Аджай Бхат, Адитья Шридхар, Юджин Чанг, Чарльз Р. Эванс