Исследователи Пенсильванского государственного университета, возможно, раскрыли еще один уровень сложности в тайне того, как диета влияет на старение. В новом исследовании, проведенном исследователями из Колледжа здравоохранения и развития человека Пенсильванского государственного университета, изучалось, как ограничение калорийности влияет на теломеры человека — участки генетических баз, которые функционируют как защитные колпачки на концах хромосом.
Команда опубликовала свои результаты в Aging Cell. Анализируя данные двухлетнего исследования ограничения калорийности у людей, исследователи обнаружили, что люди, которые ограничивали потребление калорий, теряли теломеры с разной скоростью, чем в контрольной группе, хотя обе группы завершили исследование с теломерами примерно одинаковой длины. Согласно предыдущим исследованиям, ограничение калорийности на 20-60% способствует увеличению продолжительности жизни многих животных.
В течение жизни человека каждый раз, когда клетки человека размножаются, часть теломер теряется при копировании хромосом в новую клетку. Когда это происходит, общая длина теломер клеток становится короче. После того, как клетки размножаются достаточное количество раз, защитный колпачок теломер полностью рассеивается. Затем генетическая информация в хромосоме может быть повреждена, препятствуя будущему размножению или надлежащему функционированию клетки. Клетка с более длинными теломерами функционально моложе клетки с короткими теломерами, а это означает, что два человека с одинаковым хронологическим возрастом могут иметь разный биологический возраст в зависимости от длины их теломер.
Типичное старение, стресс, болезни, генетика, диета и многое другое могут влиять на то, как часто клетки размножаются и какую длину сохраняют теломеры, по словам Идана Шалева, доцента кафедры биоповеденческого здоровья в Penn State. Шалев руководил исследователями, которые проанализировали генетические образцы из национального исследования CALERIE study — первого рандомизированного клинического исследования ограничения калорийности у людей. Шалев и его команда стремились понять влияние ограничения калорийности на длину теломер у людей. Поскольку длина теломер отражает то, насколько быстро или медленно стареют клетки человека, изучение длины теломер может позволить ученым выявить один из способов, с помощью которого ограничение калорийности может замедлить старение человека.
«Существует много причин, по которым ограничение калорийности может продлить продолжительность жизни человека, и эта тема все еще изучается», — сказал Уэйлон Хастингс, который получил докторскую степень по биоповеденческому здоровью в Пенсильванском государственном университете в 2020 году и был ведущим автором этого исследования. «Один из основных механизмов, с помощью которого продлевается жизнь, связан с метаболизмом в клетке. Когда энергия расходуется внутри клетки, отходы этого процесса вызывают окислительный стресс, который может повредить ДНК и иным образом разрушить клетку. Однако, когда клетки человека потребляют меньше энергии из-за ограничения калорийности, образуется меньше отходов, и клетка не разрушается так быстро.»
Исследователи протестировали длину теломер 175 участников исследования, используя данные с начала исследования CALERIE, через год после начала исследования и в конце исследования после 24 месяцев ограничения калорийности. Примерно две трети участников исследования принимали участие в ограничении калорийности, в то время как одна треть была контрольной группой.
В ходе исследования результаты показали, что потеря теломер изменила траекторию. В течение первого года участники, которые ограничивали потребление калорий, теряли вес, и теломеры у них терялись быстрее, чем в контрольной группе. Через год вес участников, получавших ограничение калорийности, стабилизировался, и ограничение калорийности продолжалось еще год. В течение второго года исследования участники, получавшие ограничение калорийности, теряли теломеры медленнее, чем контрольная группа. По истечении двух лет две группы сравнялись, и длина теломер в двух группах статистически не отличалась.
Это исследование показывает сложность того, как ограничение калорийности влияет на потерю теломер. Мы предположили, что потеря теломер будет происходить медленнее у людей, принимающих ограничение калорийности. Вместо этого мы обнаружили, что люди, получавшие ограничение калорийности, теряли теломеры сначала быстрее, а затем медленнее после того, как их вес стабилизировался.»
Идан Шалев, доцент кафедры биоповеденческого здоровья Пенсильванского государственного университета
Шалев сказал, что результаты подняли много важных вопросов. Например, что произошло бы с длиной теломер, если бы данные собирались еще в течение года? У участников исследования запланирован сбор данных в течение 10 лет наблюдения, и Шалев сказал, что ему не терпится проанализировать эти данные, когда они станут доступны.
Несмотря на неоднозначность результатов, Шалев сказал, что потенциальная польза для здоровья от ограничения калорийности у людей многообещающая. Предыдущее исследование с использованием данных CALERIE продемонстрировало, что ограничение калорийности может помочь снизить уровень вредного холестерина и снизить кровяное давление. Для теломер двухлетнего периода было недостаточно, чтобы продемонстрировать преимущества, но, по словам Шалева и Гастингса, они все еще могут проявиться.
Трое стажеров Шалева, Хастингс, нынешний аспирант Цяофэн Е и бывшая аспирантка Сара Вольф, руководили исследованием под руководством Шалева.
Гастингс сказал, что возможность возглавить это исследование имела решающее значение для его карьеры.
«Недавно меня наняли на должность доцента кафедры питания Техасского университета A & M, и я начну эту работу в осеннем семестре», — сказал Гастингс. «До этого проекта у меня был ограниченный опыт в области питания. Этот проект буквально определил ход моей карьеры, и я благодарен доктору Шалеву за то, что он доверил мне эту ответственность «.
Кален Райан и Дэниел Бельски из Школы общественного здравоохранения Мэйлмана Колумбийского университета, Сай Крупа Дас из Университета Тафтса, Ким Хаффман и Уильям Краус из Медицинской школы Университета Дьюка, Майкл Кобор и Джулия МацИсаак из Университета Британской Колумбии, Корби Мартин и Лиэнн Редман из Центра биомедицинских исследований Пеннингтона и Сьюзан Расетт из Колледжа медицинских решений Аризонского государственного университета — все внесли свой вклад в это исследование.
