Ученые подтвердили тесную связь белка SIRT1 и гипоталамуса в реакции организма на низкокалорийную диету

Наблюдая за двумя группами мышей, в которых животные голодали в течение почти двух дней, ученые обнаружили, что мыши одной группы тихо сидели, прижавшись друг к другу, в то время как животные другой группы были активны и находились в обычном для них настороженном состоянии. Чем же объяснялась такая разница? Вторая группа мышей состояла из биоинженерных животных, мозг которых вырабатывал больше SIRT1, белка, известного своей ролью в развитии процесса старения и долголетии.

«Эти результаты удивили нас», - говорит старший автор исследования доктор философии и медицины Шин-ичиро Имаи (Shin-ichiro Imai), специалист в области изучения процессов старения из Школы медицины Вашингтонского университета (Washington University School of Medicine) в Сент-Луисе. «Они демонстрируют, что вырабатываемый в мозге SIRT1 связан с механизмом, который позволяет животным выживать в условиях ограничения пищи. Он может быть задействован и в механизме увеличения продолжительности жизни, обусловленном низкокалорийной диетой».

Имаи объясняет, что мыши с увеличенной выработкой SIRT1 обладают внутренними механизмами, позволяющими им более эффективно расходовать энергию, что помогает животным двигаться в поисках пищи даже после длительного голодания. Такая повышенная эффективность расходования энергии позволяет отложить старение и увеличить продолжительность жизни.

Результаты исследования опубликованы в статье «SIRT1 promotes the central adaptive response to diet restriction through activation of the dorsomedial and lateral nuclei of the hypothalamus» в «Журнале неврологии».

Предыдущее исследование Имаи продемонстрировало, что SIRT1 является центром сети, связывающей метаболизм и старение. Та или иная форма этого гена найдена в каждом организме на Земле. Ген координирует метаболические реакции всего организма и управляет его ответом на поступление пищи. SIRT1 активируется при низком поступлении калорий, которое доказанно приводит к увеличению продолжительности жизни лабораторных животных.

Исследователи установили, что ключом к чрезвычайной активности мышей является небольшая область мозга, называемая гипоталамусом, которая контролирует основные жизненные функции, такие как ощущение голода, температура тела, реакция на стресс и цикл сна-бодрствования.

В начале исследовательского проекта его ведущий автор доктор философии Акико Сато (Akiko Satoh) увидел, что у мышей, находящихся на низкокалорийной диете, увеличилось количество белка SIRT1 в определенных областях гипоталамуса и что нейроны этой области находятся в активном состоянии.

Поэтому исследователи «сконструировали» мышей с постоянно повышенной выработкой SIRT1 в мозге. Именно тогда Сато и заметил необычный уровень активности мышей в условиях голодания.

«Это было первой демонстрацией того, что SITR1 является главным посредником в поведенческой адаптации к условиям низкокалорийного питания», - комментирует наблюдение Сато.

Интересно, что у таких мышей, называемых BRASTO (мыши со специфически повышенной выработкой SIRT1 в мозге - brain-specific SIRT1-overexpressing), после 48 часов голодания сохранялась более высокая температура тела, чем у обычных мышей, у которых температура во время голодания падала.

«Мыши BRASTO более эффективно расходуют энергию, что позволяет им достичь более высокой температуры тела и повышенного уровня активности, если пища ограничена», - говорит Имаи, доцент кафедр биологии развития и медицины.

Ученые также исследовали мышей, в мозге которых не вырабатывается белок SIRT1. В условиях ограниченного питания активность таких мышей не повышается, а температура тела падает ниже нормы, что представляет собой дальнейшее подтверждение того, что SIRT1 важен для развития реакции организма, выражающейся в повышении активности и подъеме температуры тела.

Более глубоко исследовав роль SIRT1 в гипоталамусе, исследователи установили, что в период ограничения питания белок увеличивает выработку определенных нейронных рецепторов в гипоталамусе, принимающих участие в регуляции скорости метаболизма и усвоения пищи и чувствительности организма к инсулину. Кроме того, мыши с повышенной выработкой SIRT1 отличались более выраженной реакцией нервной системы на гормон кишечника грелин, который стимулирует гипоталамус в период ограничения питания. Оба вывода добавляют вес гипотезе о том, что SITR1 играет значительную роль в реакции гипоталамуса на ограничение пищи.

Ученые продолжают исследовать мышей BRASTO, чтобы установить, будет ли продолжительность их жизни больше, чем у обычных мышей.

Из работы можно сделать вывод, что мозг, и особенно гипоталамус, могут играть доминирующую роль в регуляции скорости старения. Исследователи надеются, что их эксперименты дадут ключи к увеличению продолжительности активного периода жизни.

«Если мы сможем улучшить функционирование гипоталамуса человека, манипулируя белком SIRT1, мы, возможно, сможем преодолеть некоторые проблемы, связанные с процессом старения», - говорит Имаи. «Один из примеров – старческая анорексия, при которой пожилые люди теряют желание есть. Возможно, что увеличение количества SIRT1 сможет частично решить подобные поведенческие проблемы».

Источник: www.lifesciencestoday.ru