Исследование по ограничению калорий выявляет ключевые факторы укрепления здоровья человека

Десятилетия исследований показали, что ограничения на потребление калорий мухами, червями и мышами могут увеличить продолжительность жизни в лабораторных условиях. Но может ли такое ограничение калорий сделать то же самое для людей, остается неясным.

Теперь новое исследование, проведенное исследователями Йельского университета, подтверждает пользу для здоровья умеренных ограничений калорий у людей — и определяет ключевой белок, который можно использовать для улучшения здоровья людей.

Результаты были опубликованы 10 февраля в журнале Science.

Исследование было основано на результатах Комплексной оценки долгосрочных последствий снижения потребления энергии (CALERIE) клинического испытания, первого контролируемого исследования ограничения калорий у здоровых людей. Для исследования исследователи сначала установили базовое потребление калорий среди более чем 200 участников исследования. Затем исследователи попросили часть этих участников сократить потребление калорий на 14%, в то время как остальные продолжали питаться как обычно, и проанализировали долгосрочные последствия ограничения калорий для здоровья в течение следующих двух лет.

Общая цель клинического испытания состояла в том, чтобы выяснить, является ли ограничение калорий столь же полезным для людей, как и для лабораторных животных, сказал Вишва Дип Диксит, профессор патологии, иммунобиологии и сравнительной медицины Вальдемара фон Цедтвица и старший автор исследования. И если это так, сказал он, исследователи хотели лучше понять, что конкретно ограничение калорий делает с организмом, что приводит к улучшению здоровья.

Поскольку предыдущие исследования показали, что ограничение калорий у мышей может усилить инфекции, Диксит также хотел определить, как ограничение калорий может быть связано с воспалением и иммунным ответом.

"Потому что мы знаем, что хроническое воспаление низкой степени тяжести у людей является основным триггером многих хронических заболеваний и, следовательно, оказывает негативное влияние на продолжительность жизни", - сказал Диксит, который также является директором Йельского центра исследований старения. "Здесь мы спрашиваем: что ограничение калорий делает с иммунной и метаболической системами, и если это действительно полезно, как мы можем использовать эндогенные пути, которые имитируют его действие на людей?"

Диксит и его команда начали с анализа вилочковой железы, железы, которая находится над сердцем и вырабатывает Т-клетки, тип белых кровяных телец и важную часть иммунной системы. Тимус стареет быстрее, чем другие органы. По словам Диксита, к тому времени, когда здоровые взрослые достигают 40-летнего возраста, 70% вилочковой железы уже является жировой и нефункциональной. И с возрастом тимус вырабатывает все меньше Т-клеток. "Когда мы становимся старше, мы начинаем ощущать отсутствие новых Т-клеток, потому что те, что у нас остались, не очень хорошо борются с новыми патогенами", - сказал Диксит. "Это одна из причин, по которой пожилые люди подвергаются большему риску заболеваний".

Для исследования исследовательская группа использовала магнитно-резонансную томографию (МРТ), чтобы определить, существуют ли функциональные различия между вилочковой железой у тех, кто ограничивал потребление калорий, и у тех, кто этого не делал. Они обнаружили, что вилочковые железы у участников с ограниченным потреблением калорий имели меньше жира и больший функциональный объем после двух лет ограничения калорий, что означает, что они производили больше Т-клеток, чем в начале исследования. Но у участников, которые не ограничивали свои калории, не было изменений в функциональном объеме.

"Тот факт, что этот орган можно омолодить, на мой взгляд, ошеломляет, потому что очень мало свидетельств того, что это происходит у людей", - сказал Диксит. "То, что это вообще возможно, очень волнительно".

При таком драматическом воздействии на тимус Диксит и его коллеги ожидали также обнаружить влияние на иммунные клетки, которые вырабатывал тимус, изменения, которые могли бы лежать в основе общих преимуществ ограничения калорий. Но когда они секвенировали гены в этих клетках, они обнаружили, что после двух лет ограничения калорий никаких изменений в экспрессии генов не произошло.

Это наблюдение потребовало от исследователей более пристального изучения, которое выявило удивительное открытие: "Оказывается, действие действительно происходило в тканевом микроокружении, а не в Т-клетках крови", - сказал Диксит.

Диксит и его команда изучали жировую ткань, или жировые отложения, участников, подвергавшихся ограничению калорийности в три временных момента: в начале исследования, через один год и через два. Жировые отложения очень важны, сказал Диксит, потому что в них содержится мощная иммунная система. В жире есть несколько типов иммунных клеток, и когда они неправильно активируются, они становятся источником воспаления, объяснил он.

"Мы обнаружили замечательные изменения в экспрессии генов жировой ткани через один год, которые сохранялись в течение второго года", - сказал Диксит. "Это выявило некоторые гены, которые были вовлечены в продление жизни животных, а также уникальные цели, имитирующие ограничение калорий, которые могут улучшить метаболическую и противовоспалительную реакцию у людей".

Признавая это, исследователи затем решили выяснить, может ли какой-либо из генов, которые они выявили в своем анализе, способствовать некоторым полезным эффектам ограничения калорий. Они отточили ген PLA2G7 — или ацетилгидролазу фактора активации тромбоцитов VII группы, — который был одним из генов, значительно подавленных после ограничения калорий. PLA2G7 - это белок, вырабатываемый иммунными клетками, известными как макрофаги.

Это изменение экспрессии гена PLA2G7, наблюдаемое у участников, которые ограничивали потребление калорий, позволило предположить, что белок может быть связан с последствиями ограничения калорий. Чтобы лучше понять, вызвал ли PLA2G7 некоторые эффекты, наблюдаемые при ограничении калорий, исследователи также проследили, что произошло, когда белок был снижен у мышей в лабораторном эксперименте.

"Мы обнаружили, что снижение PLA2G7 у мышей дало преимущества, аналогичные тем, которые мы наблюдали при ограничении калорий у людей", - сказала Ольга Спадаро, бывший научный сотрудник Йельской медицинской школы и ведущий автор исследования. В частности, вилочковые железы этих мышей функционировали в течение более длительного времени, мыши были защищены от увеличения веса, вызванного диетой, и они были защищены от возрастного воспаления.

По словам исследователей, эти эффекты произошли из-за того, что PLA2G7 нацелен на специфический механизм воспаления, называемый инфламмасомой NLRP3. Снижение уровня PLA2G7 защищало пожилых мышей от воспаления.

"Эти результаты демонстрируют, что PLA2G7 является одной из причин последствий ограничения калорий", - сказал Диксит. "Выявление этих факторов помогает нам понять, как метаболическая система и иммунная система взаимодействуют друг с другом, что может указать нам на потенциальные цели, которые могут улучшить иммунную функцию, уменьшить воспаление и потенциально даже увеличить продолжительность здоровой жизни".