Ograniczenie kalorii a długowieczność

To fundamentalne odkrycie może też pomóc naukowcom w skuteczniejszym zapobieganiu i leczeniu chorób związanych z wiekiem – w tym schorzeń układu sercowo-naczyniowego, Alzheimer’a i wielu odmian raka.

W Stanach Zjednoczonych jedna na sześć osób ma 65 lat lub więcej. W USA choroba serca jest ‘zabójcą’ numer jeden, a rak i Alzheimer są tuż za nią. Wraz z rosnącym problemem starzenia się społeczeństwa, choroby związane z wiekiem stają się coraz bardziej powszechne, będąc ogromnym obciążeniem dla pacjentów, ich rodzin oraz systemu opieki zdrowotnej.

W najnowszym numerze czasopisma „Science”, dr Verdin i jego zespół wyjaśnili, jaką rolę w procesie starzenia się ciała człowieka pełni związek chemiczny β-hydroksymaślan (βOHB), czyli tzw. „ciało ketonowe”, które jest produkowane w trakcie długotrwałej niskokalorycznej diety.

„Z biegiem lat badania wykazały, że ograniczenie kalorii spowalnia proces starzenia i zwiększa długowieczność, jednak mechanizm tego efektu pozostaje nieuchwytny" – mówi dr Verdin, główny autor badań, kierownik HIV and Aging Center w Gladstone, profesor na University of California w San Francisco.

Dr Verdin i jego zespół odkryli, że podczas gdy bardzo wysokie stężenia ciał ketonowych są toksyczne (szczególnie dla osób z cukrzycą typu I) niższe stężenia βOHB pomagają chronić komórki przed stresem oksydacyjnym. Stres oksydacyjny występuje wtedy, gdy komórki używają tlenu do produkcji energii. Podczas tego procesu uwalniane są również inne potencjalnie toksyczne cząsteczki, zwane wolnymi rodnikami. Stres sprawia, że komórki nie mają wystarczającej ilości energii do samoczynnej regeneracji i wytwarzania własnych mechanizmów obronnych. Wraz z wiekiem komórki stają się mniej skuteczne w usuwaniu wolnych rodników, co prowadzi do uszkodzenia komórek i przyspiesza efekty starzenia się.

Badacze z Gladstone Institute w serii doświadczeń laboratoryjnych – najpierw na ludzkich komórkach w naczyniu, a następnie w tkankach pobranych z myszy – monitorowali zmiany biochemiczne, które występują, gdy wytwarzany jest βOHB w długotrwałej diecie z ograniczeniem kalorii. Naukowcy zaobserwowali, że zmniejszenie liczby kalorii pobudza produkcję βOHB, który blokuje aktywność klasy enzymów zwanych deacetylazą histonów lub HDACs – zaangażowanych w proces starzenia się i rozwój chorób neurologicznych.

Podwyższony poziom βOHB blokuje działanie HDACs, jednocześnie tym samym uruchamiając parę genów, zwanych Foxo3a i MT2. Po aktywacji tych genów rozpoczyna się proces, który pomaga oprzeć się stresowi oksydacyjnemu. Odkrycie to może być sposobem na spowolnienie szkodliwych skutków starzenia się wszystkich komórek organizmu.

„Ma to przełomowe znaczenie również dla postępów naszego zrozumienia podstawowego mechanizmu ukrytego pod HDACs, który – jak już wiadomo – jest zaangażowany m.in. w rozwój schorzeń neurologicznych, takich jak choroba Alzheimera, Parkinsona, autyzm i urazowe uszkodzenie mózgu – chorób, które dotykają miliony i dla których istnieje zaledwie kilka opcji leczenia” – mówi dr Katerina Akassoglou, naukowiec z Gladstone Institutes, ekspert w dziedzinie chorób neurologicznych.

„Zidentyfikowanie βOHB jako związku między ograniczeniem kalorii i ochroną przed stresem oksydacyjnym otwiera wiele nowych możliwości dla naukowców, którzy będą mogli pracować nad metodami zwalczania chorób związanych z wiekiem” – komentuje Tadahiro Shimazu, główny autor badań, i dodaje: „W przyszłości będziemy nadal badać rolę βOHB, zwłaszcza to, jak wpływa na ciało i inne narządy, takie jak serce czy mózg, aby potwierdzić, czy ochronne działania mogą mieć zastosowanie w całym organizmie”.

Tadahiro Shimazu, Matthew D. Hirschey, John Newman, Wenjuan He, Kotaro Shirakawa, Natacha Le Moan, Carrie A. Grueter, Hyungwook Lim, Laura R. Saunders, Robert D. Stevens, Christopher B. Newgard, Robert V. Farese Jr., Rafael De Cabo, Scott Ulrich, Katerina Akassoglou, Eric Verdin. Suppression of Oxidative Stress by β-Hydroxybutyrate, an Endogenous Histone Deacetylase Inhibitor. Science, December 6, 2012
http://www.sciencedaily.com/releases/2012/12/121206142025.htm