Старение — это биологический процесс, которого никто не может избежать. В идеале старение должно быть временем, когда можно расслабиться и насладиться плодами своего труда. Однако у старения есть и темная сторона, часто связанная с болезнями.

Каждую секунду ваши клетки выполняют миллиарды биохимических реакций, которые питают основные функции для жизни, образуя тесно взаимосвязанную метаболическую сеть. Эта сеть позволяет клеткам расти, размножаться и восстанавливаться, а ее нарушение может привести к процессу старения.

Но вызывает ли старение снижение метаболизма или нарушение метаболизма ускоряет старение? Или и то, и другое?

Чтобы ответить на этот вопрос «курица или яйцо», сначала нужно понять, как нарушаются метаболические процессы при старении и болезнях. Старение является наиболее значимым фактором риска многих наиболее распространенных заболеваний общества, включая диабет, рак, сердечно-сосудистые заболевания и нейродегенеративные расстройства. 

Ключевым фактором возникновения этих проблем со здоровьем является нарушение клеточного и метаболического гомеостаза, или баланса. Нарушение гомеостаза дестабилизирует внутреннюю среду организма, что приводит к дисбалансу, который может спровоцировать целый каскад проблем со здоровьем, включая нарушения обмена веществ, хронические заболевания и нарушения клеточных функций, способствующие старению и другим серьезным состояниям.

Нарушение обмена веществ связано со многими признаками старения клеток, такими как укорочение теломер, то есть повреждение защитных концов хромосом, и геномная нестабильность, склонность к образованию генетических мутаций.

Дисфункциональный метаболизм также связан с плохо функционирующими митохондриями; клеточным старением или прекращением деления клеток; дисбалансом кишечных микробов; сниженной способностью клеток обнаруживать и реагировать на различные питательные вещества.

Неврологические расстройства, такие как болезнь Альцгеймера, являются яркими примерами возрастных состояний, имеющих тесную связь между нарушением регуляции обмена веществ и снижением функциональных возможностей.

Например, исследовательская группа ранее обнаружила, что у стареющих мышей способность клеток костного мозга вырабатывать, хранить и использовать энергию подавляется из-за повышенной активности белка, который модулирует воспаление. Это состояние дефицита энергии приводит к усилению воспаления, которое усугубляется зависимостью стареющих клеток от глюкозы как основного источника топлива.

Однако экспериментальное ингибирование этого белка в клетках костного мозга стареющих мышей восстанавливает способность клеток вырабатывать энергию, уменьшает воспаление и улучшает пластичность области мозга, отвечающей за память.

Это открытие позволяет предположить, что некоторые процессы когнитивного старения можно обратить вспять, перепрограммировав метаболизм глюкозы в клетках костного мозга для восстановления иммунных функций.

Ученые обнаружили новую связь между нарушенным метаболизмом глюкозы и нейродегенеративным заболеванием. Это привело их к выявлению препарата, изначально разработанного для лечения рака, который потенциально может быть использован для лечения болезни Альцгеймера.

"Мы сосредоточились на ферменте IDO1, который играет важную роль на первом этапе расщепления аминокислоты триптофана, - говорит Мелани Р. Макрейнольдс, доцент кафедры биохимии, Университет штата Пенсильвания. - Этот путь производит ключевое соединение, называемое кинуренином, которое питает дополнительные энергетические пути и воспалительные реакции. Однако избыточный кинуренин может иметь пагубные последствия, включая увеличение риска развития болезни Альцгеймера. Мы обнаружили, что ингибирование IDO1 может восстановить память и функцию мозга в ряде доклинических моделей, включая клеточные культуры и мышей. Чтобы понять почему, мы изучили метаболизм клеток мозга".

Мозг — одна из самых зависимых от глюкозы тканей в организме. Неспособность правильно использовать глюкозу для питания критических мозговых процессов может привести к снижению метаболизма и когнитивных способностей.

Высокие уровни IDO1 снижают метаболизм глюкозы, производя избыточное количество кинуренина. Поэтому ингибиторы IDO1, изначально разработанные для лечения таких видов рака, как меланома, лейкемия и рак молочной железы, могут быть перепрофилированы для снижения уровня кинуренина и улучшения работы мозга.

"Используя ряд лабораторных моделей, включая мышей и клетки пациентов с болезнью Альцгеймера, мы также обнаружили, что ингибиторы IDO1 могут восстанавливать метаболизм глюкозы в клетках мозга, - говорит Мелани Р. Макрейнольдс. - Более того, нам удалось восстановить метаболизм глюкозы у мышей с накоплением амилоида и тау — аномальных белков, участвующих во многих нейродегенеративных расстройствах — путем блокирования IDO1. Мы считаем, что повторное использование этих ингибиторов может быть полезным при различных нейродегенеративных расстройствах".

Воздействие на метаболизм может не только замедлить неврологический спад, но и обратить вспять прогрессирование нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и деменция.

Открытие новых идей на стыке стресса, метаболизма и старения может проложить путь к более здоровому старению. Дополнительные исследования могут улучшить наше понимание того, как метаболизм влияет на реакции на стресс и клеточный баланс на протяжении жизни.

Источник: The Conversation