Диета для клеток

Количество употребляемых человеком калорий оказывает непосредственное влияние на функциональность различных клеток. Бразильские исследователи из университета Сан-Паулу, работающие под руководством профессора Алисии Ковальтовски (Alicia Kowaltowski), продемонстрировали, что низкокалорийная диета защищает организм от целого ряда заболеваний.

Результаты одного из проведенных группой экспериментов прояснили механизм, с помощью которого низкокалорийная диета может предотвращать гибель нейронов в головном мозге, ассоциированную с такими заболеваниями, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, эпилепсия и острое нарушение мозгового кровообращения.

При проведении одного из экспериментов авторы разделили мышей на две группы и вычислили среднее количество калорий, которое будут потреблять мыши группы контроля без ограничений в пище. Животных опытной группы содержали на рационе, калорийность которого была на 40% ниже полученного значения. Спустя 14 недель животным обеих групп сделали инъекции соединения, вызывающего судороги, повреждения нервной ткани и гибель нейронов.

В результате судороги развивались только у животных группы контроля, не ограниченных в употребляемых калориях. Для изучения изменений, происходящих на клеточном уровне, исследователи выделили органеллы клеток мозга мышей обеих групп и поместили их в питательную среду. При добавлении в эту среду ионов кальция они более активно поглощались митохондриями животных экспериментальной группы.

Основанная роль митохондрий в клетке заключается в производстве энергии. Результаты более раннего исследования показали, что в условиях низкокалорийной диеты митохондрии активизируют процесс поглощения ионов кальция при патологическом повышении их концентрации.

Инсулин

Результаты серии экспериментов на культурах инсулинпродуцирующих бета-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы показали, что низкокалорийная диета улучшает реакцию клеток этого органа на повышение концентрации глюкозы в крови.

В среду культивирования этих клеток добавляли сыворотку крови мышей, содержащихся на разных рационах. При введении в среду сыворотки крови животных, употреблявших сниженное количество калорий, бета-клетки продуцировали инсулин в нормальном режиме: в небольшом количестве при низкой концентрации глюкозы и в большом количестве при повышении ее концентрации. Этого не происходило при добавлении в среду сыворотки животных с ожирением, развившимся в результате употребления большого количества калорий. Результаты эксперимента указали на существование какого-то циркулирующего в крови фактора, модифицирующего функции бета-клеток.

Исследователи снова высказали гипотезу о том, что этот феномен имеет отношение к митохондриям, так как секреция инсулина зависит от доступности АТФ (аденозинтрифосфата – молекулы-переносчика энергии) в клетке.

При измерении уровня поглощения кислорода двумя культурами клеток было установлено, что это значение выше для клеток, в среду культивирования которых добавляли сыворотку крови животных, содержавшихся на низкокалорийной диете. Так как клеточное дыхание (поглощение кислорода) является ключевым условием для высвобождения инсулина бета-клетками в условиях повышения уровня глюкозы, данное наблюдение свидетельствовало об усилении продукции АТФ при добавлении в среду сыворотки крови животных группы низкокалорийной диеты.

Другие эксперименты также продемонстрировали, что митохондрии клеток, в среду культивирования которых добавляли сыворотку крови животных, содержавшихся на низкокалорийной диете, более активно обменивались материалом друг с другом, что повышало их эффективность.

Здоровое старение

Профессор Ковальтовски подчеркивает, что понимание механизмов, лежащих в основе поддержания нормального метаболизма, необходимо для предотвращения и лечения метаболических заболеваний, таких как ожирение. Хорошо известно, что ожирение является одним из прогностических факторов патологического старения.

У людей с ожирением намного чаще развиваются возрастные болезни, в том числе нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, пролиферативные заболевания, такие как рак, метаболические заболевания, такие как сахарный диабет 2 типа и гиперлипидемия, а также сердечная недостаточность и острое нарушение мозгового кровообращения.

Предотвращение развития ожирения позволит предотвращать развитие всех этих заболеваний. Однако на эпидемию мирового масштаба не оказывают влияния даже постоянные предупреждения об исключительной важности сбалансированного питания и физической активности.

Поэтому понимание механизмов, посредством которых ожирение повышает риск развития всех перечисленных заболеваний, предоставит нам больше инструментов для их профилактики.

Результаты представлены на симпозиуме FAPESP Week, проходившем в Лондоне 11-12 февраля в рамках англо-бразильской программы «Год науки и инноваций». http://ukbryearofscience.com/en/

Евгения Рябцева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Agencia FAPESP: Diets consisting of fewer calories improve cell performance.