Naukowcy z Penn State być może odkryli kolejną warstwę złożoności zagadki wpływu odżywiania na starzenie się.

W nowym badaniu prowadzonym przez ekspertów z College of Health and Human Development w Penn State zbadano, w jaki sposób ograniczenie kalorii wpływa na telomery danej osoby – obszary baz genetycznych, które działają jak czapeczki ochronne na końcach chromosomów.

Odkrycia naukowców opublikowano w czasopiśmie Aging Cell. Naukowcy przeanalizowali dane z dwuletniego badania dotyczącego ograniczenia kalorii u ludzi i odkryli, że osoby, które ograniczyły kalorie, traciły telomery w innym tempie niż grupa kontrolna, mimo że obie grupy zakończyły badanie z telomerami prawie tej samej długości. Stwierdzono, że ograniczenie kalorii od 20 do 60 procent sprzyja przedłużeniu życia wielu gatunków.

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 – pierwszego randomizowanego badania klinicznego dotyczącego 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.

„To badanie pokazuje złożoność wpływu ograniczenia kalorii na utratę telomerów” – powiedział Shalev. „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”.

Shalev powiedział, że wyniki postawiły wiele ważnych pytań. Na przykład, co by się stało z długością telomerów, gdyby dane zbierano przez kolejny rok? Dane uczestników badania zostaną zebrane 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 studentka 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.”