Naukowcy z Penn State mogli odkryć kolejny poziom złożoności tajemnicy wpływu diety na starzenie się. W nowym badaniu przeprowadzonym przez naukowców z Penn State College of Health and Human Development zbadano, w jaki sposób telomery danej osoby: sekcje zasad genetycznych, które działają jak czapeczki ochronne na końcach chromosomów -; miało wpływ ograniczenie kalorii.

Zespół opublikował swoje wyniki w Starzenie się komórki. Analizując dane z dwuletniego badania dotyczącego ograniczenia kalorii u ludzi, naukowcy odkryli, że osoby, które ograniczyły kalorie, traciły telomery w innym tempie niż grupa kontrolna; mimo że obie grupy zakończyły badanie z telomerami mniej więcej tej samej długości. Z poprzednich badań wynika, że ​​ograniczenie kalorii o 20–60% sprzyja dłuższemu życiu wielu zwierząt.

W ciągu ludzkiego życia za każdym razem, gdy komórki danej osoby ulegają replikacji, część telomerów zostaje utracona w wyniku kopiowania chromosomów do nowej komórki. Kiedy tak się dzieje, całkowita długość telomerów komórki staje się krótsza. Po wystarczającej liczbie replikacji komórek osłona ochronna telomerów całkowicie zanika. Następnie informacja genetyczna w chromosomie może zostać uszkodzona, uniemożliwiając przyszłą reprodukcję lub prawidłowe funkcjonowanie komórki. Komórka z dłuższymi telomerami jest funkcjonalnie młodsza od komórki z krótkimi telomerami, co oznacza, że ​​dwie osoby w tym samym wieku chronologicznym mogą mieć różny wiek biologiczny w zależności od długości telomerów.

Według Idana Shaleva, profesora zdrowia biobehawioralnego w Penn State, typowe starzenie się, stres, choroby, genetyka, dieta i inne czynniki mogą wpływać na częstotliwość replikacji komórek i długość telomerów. Shalev kierował badaczami, którzy analizowali próbki genetyczne z krajowego badania CALERIE -; pierwsze randomizowane badanie kliniczne dotyczące ograniczenia kalorii u ludzi. Shalev i jego zespół starali się zrozumieć wpływ ograniczenia kalorii na długość telomerów u ludzi. Ponieważ długość telomerów odzwierciedla, jak szybko lub wolno starzeją się komórki danej osoby, badanie długości telomerów może pozwolić naukowcom zidentyfikować jeden ze sposobów, w jaki ograniczenie kalorii może spowolnić starzenie się ludzi.

„Istnieje wiele powodów, dla których ograniczenie kalorii może wydłużyć życie człowieka, a temat ten jest nadal badany” – powiedział Waylon Hastings, który uzyskał doktorat w dziedzinie zdrowia biobehawioralnego w Penn State w 2020 r. i był głównym autorem tego badania. „Jeden z głównych mechanizmów przedłużania życia wiąże się z metabolizmem w komórce. Kiedy energia jest zużywana w komórce, produkty przemiany materii powstające w tym procesie powodują stres oksydacyjny, który może uszkodzić DNA i w inny sposób rozbić komórkę. Kiedy komórki człowieka zużywają mniej energii jednak ze względu na ograniczenie kalorii powstaje mniej produktów odpadowych, a komórka nie rozpada się tak szybko”.

Naukowcy przetestowali długość telomerów 175 uczestników badania, korzystając z danych pochodzących z początku badania CALERIE, pierwszego roku badania i jego zakończenia po 24 miesiącach ograniczenia kalorii. Około dwie trzecie uczestników badania stosowało ograniczenie kalorii, a jedna trzecia stanowiła grupę kontrolną.

Wyniki badania wykazały, że utrata telomerów zmieniła trajektorię. W ciągu pierwszego roku uczestnicy, którzy ograniczali spożycie kalorii, stracili na wadze i tracili telomery szybciej niż grupa kontrolna. Po roku waga osób objętych restrykcją kaloryczną ustabilizowała się, a ograniczenie kaloryczne kontynuowano przez kolejny rok. W drugim roku badania uczestnicy stosujący ograniczenie kalorii tracili telomery wolniej niż grupa kontrolna. Pod koniec dwóch lat obie grupy zbliżyły się, a długości telomerów w obu grupach nie różniły się statystycznie.

Badanie to pokazuje złożoność wpływu ograniczenia kalorii na utratę telomerów. Postawiliśmy hipotezę, że utrata telomerów będzie wolniejsza u osób stosujących ograniczenie kalorii. Zamiast tego odkryliśmy, że osoby stosujące ograniczenie kalorii początkowo traciły telomery szybciej, a następnie wolniej, gdy ich waga ustabilizowała się.”

Idan Shalev, profesor nadzwyczajny zdrowia biobehawioralnego w Penn State

Shalev powiedział, że wyniki postawiły wiele ważnych pytań. Na przykład, co by się stało z długością telomerów, gdyby dane zbierano przez kolejny rok? Uczestnicy badania mają zbierać dane po 10 latach obserwacji, a Shalev oświadczył, że chętnie przeanalizuje te dane, gdy staną się dostępne.

Pomimo niejednoznaczności wyników Shalev stwierdził, że istnieją obiecujące korzyści zdrowotne wynikające z ograniczenia kalorii u ludzi. Poprzednie badania danych CALERIE wykazały, że ograniczenie kalorii może pomóc w obniżeniu szkodliwego cholesterolu i obniżeniu ciśnienia krwi. W przypadku telomerów dwuletni okres nie był wystarczający, aby wykazać korzyści, ale według Shaleva i Hastingsa mogą one zostać jeszcze ujawnione.

Trzej stażyści Shaleva: Hastings, obecna absolwentka Qiaofeng Ye i była doktorantka Sarah Wolf, kierowały badaniami pod kierunkiem Shaleva.

Hastings powiedział, że możliwość kierowania tym badaniem była kluczowa dla jego kariery.

„Niedawno zostałem zatrudniony jako adiunkt na Wydziale Żywienia na Texas A&M University i rozpocznę tę pracę w semestrze zimowym” – powiedział Hastings. „Przed przystąpieniem do tego projektu miałam ograniczone doświadczenie w żywieniu. Ten projekt dosłownie wyznaczył bieg mojej kariery i jestem wdzięczny doktorowi Shalevowi za powierzenie mi tej odpowiedzialności”.

Calen Ryan i Daniel Belsky z Columbia University Mailman School of Public Health, Sai Krupa Das z Tufts University, Kim Huffman i William Kraus z Duke University School of Medicine, Michael Kobor i Julia MacIsaac z University of British Columbia, Corby Martin i Leanne Redman z Wkład w te badania wniosły wkład Pennington Biomedical Research Center i Susan Racette z Arizona State University College of Health Solutions.

Badania te sfinansował Narodowy Instytut ds. Starzenia się.