Человечество на протяжении тысячелетий стремилось к долголетию и даже бессмертию, хотя сегодня эта тема особенно актуальна, например, среди технологических энтузиастов. Научные данные показывают, что продолжительность жизни в значительной степени определяется тем, как организмы воспринимают окружающую среду, поскольку внешние стимулы способны включать или выключать пути долголетия.
Некоторые научно обоснованные методы продления жизни, такие как строгие диеты, часто оказываются сложными для постоянного соблюдения.
Новое исследование, проведенное в лаборатории Скотта Ляйзера на медицинском факультете Мичиганского университета, выявило значимые связи между геном, ассоциированным с долголетием, влиянием окружающей среды и поведением. Эти открытия приближают ученых к пониманию биологических механизмов, способных продлить жизнь, при этом минуя неудобства, присущие современным подходам.
Первое исследование, опубликованное в издании PNAS, использовало в качестве модельного организма широко известного червя C. elegans, чтобы изучить, как сигналы из окружающей среды и доступ к пище влияют на продолжительность жизни.
Скотт Ляйзер подчеркнул, что многие фундаментальные идеи и метаболические процессы, изучаемые на червях, сохраняются и у людей. Он пояснил, что как у человека, так и у червей в ответ на внешние стимулы выделяются гормоны, такие как адреналин или дофамин. Нейроны червей реагируют на окружение схожим образом, запуская физиологические изменения.
Предыдущие исследования показали, что стресс, вызванный ограниченным доступом к пище, может увеличить выживаемость. Более ранние работы коллеги Ляйзера, Скотта Плетчера, проводившиеся на мухах, продемонстрировали, что даже простое обоняние пищи может нивелировать этот положительный эффект для выживаемости.
Ляйзер, руководитель проекта Элизабет Китто и соавтор Сафа Бейдун задались вопросом, могут ли другие сенсорные ощущения, например осязание, также снижать эффект продления жизни от диетических ограничений, и если да, то какие механизмы за это отвечают.
Для выяснения этого они поместили червей на слой шариков, имитирующих тактильные ощущения от бактерий E. coli, с которыми черви обычно контактируют во время питания. Этот легкий тактильный стимул оказался достаточным для подавления активности гена fmo-2, связанного с долголетием, в кишечнике червей, а также для уменьшения обычного эффекта продления жизни, достигаемого за счет ограничения диеты.
Ранее, в 2015 году, Ляйзер показал, что ген fmo-2 является как необходимым, так и достаточным условием для продления жизни в ответ на диетические ограничения. «Фермент fmo-2 перестраивает метаболизм и, как следствие, увеличивает продолжительность жизни, – пояснил ученый. – Без этого фермента диетические ограничения не приводят к увеличению продолжительности жизни».
Их эксперименты выявили, что прикосновение активирует нейронную цепь, которая изменяет сигналы от клеток, выделяющих дофамин и тирамин. Это приводит к снижению индукции кишечного fmo-2 и уменьшению преимуществ ограниченной диеты для долголетия.
По мнению Ляйзера, наиболее важное последствие для здоровья человека заключается в том, что эти цепи потенциально можно регулировать. «Если бы мы могли стимулировать fmo-2 без исключения пищи, мы бы активировали стрессовую реакцию и обманули бы мозг, сделав вас долгожителем», – предположил он. Однако прежде чем это станет возможным, исследователям необходимо понять другие функции, которые fmo-2 выполняет в живых организмах.
В отдельном исследовании, опубликованном в Science Advances, та же команда обнаружила, что фермент fmo-2 заметно и измеримо влияет на поведение. Черви, генетически модифицированные для сверхэкспрессии fmo-2, слабо реагировали на позитивные или негативные изменения в окружающей среде. Они не отступали от потенциально опасных бактерий и после короткого голодания не делали паузы для питания, как это свойственно обычным червям.
Черви, полностью лишенные fmo-2, также исследовали окружающую среду реже, чем обычные особи. Оба этих изменения в поведении были связаны с нарушением метаболизма триптофана. «Любое вмешательство, направленное на продление жизни, будет иметь побочные эффекты, и мы считаем, что одним из них будут изменения в поведении», – отметил Ляйзер. «Понимая этот путь, мы потенциально могли бы предлагать добавки для смягчения некоторых из этих негативных поведенческих эффектов», – добавил он.
Ляйзер намерен продолжить изучение взаимодействия между мозгом, метаболизмом, поведением и здоровьем, с целью разработки лекарственных препаратов, воздействующих на эти природные пути. «Исследование всех индивидуальных сигналов, на которые наш мозг реагирует из кишечника, – это актуальная, но пока недостаточно изученная область», – заключил ученый.
Среди других авторов исследований – Элла Генри, Меган Л. Шаллер, Мира Бхандари, Сара Э. Исоу, Анджела М. Туковски, Маршалл Б. Ховингтон, Аджай Бхат, Адитья Сридхар, Юджин Чанг и Чарльз Р. Эванс.
