Учёные определили ключевой белок, связывающий диетическое ограничение со здоровым слухом и старением

Ограничение калорий продлевает жизнь и замедляет развитие ряда возрастных нарушений у мышей, крыс и других организмов. Однако даже после восьми десятилетий исследований механизм этого влияния оставался неясным.

Впервые на млекопитающих исследователи из Университета Флориды и их коллеги из Университета Висконсина выяснили роль ключевого игрока в этом процессе, используя в качестве примера возрастную потерю слуха. Этим белком оказался Sirt3, который может стать новой мишенью для антивозрастной терапии. Результаты опубликованы в выпуске журнала Cell от 24 ноября.

Исследователи обнаружили, что при отсутствии Sirt3 ограничение калорий теряет свои антивозрастные свойства. Они раскрыли детали того, как этот фермент, находящийся в основном в митохондриях — энергетических центрах клеток, — предотвращает гибель клеток, поддерживая среду, которая борется с разрушительными химическими веществами.

«Его "выключение", по-видимому, очень негативно сказывается на функции митохондрий и позволяет накапливаться окислительному стрессу и повреждению нейронов и других клеток. Это важная подсказка о роли Sirt3 в защите клеток от возрастных повреждений», — сказал Кристиан Лёвенбург, один из старших авторов исследования.

Возрастная потеря слуха — самое распространённое сенсорное расстройство среди пожилых людей, затрагивающее более 40% людей старше 65 лет. Расстройство характеризуется гибелью сенсорных волосковых и нервных клеток во внутреннем ухе. Эти клетки не восстанавливаются, поэтому их гибель означает необратимую потерю слуха. Однако ограничение калорий помогает спасти повреждённые клетки, уменьшая окислительное повреждение.

Ранее показав, что ограничение рациона индуцирует экспрессию белка Sirt3 во внутреннем ухе, исследователи теперь демонстрируют, что Sirt3 помогает ограничению калорий, противодействуя некоторым химическим изменениям, играющим важную роль в процессе старения.

Фермент принадлежит к классу сиртуинов, известных своими антивозрастными эффектами у низших организмов. До сих пор не было чётких доказательств, что этот эффект распространяется на млекопитающих.

«Это важный шаг в понимании замедления старения с помощью диетического ограничения — без Sirt3 оно не работает», — сказал Шиничи Сомэя, первый автор статьи.

У нормальных мышей снижение потребления калорий до 75% от обычного рациона уменьшало потерю слуха, но у мышей с дефицитом Sirt3 такого эффекта не было. Более того, после ограничения калорий мыши без Sirt3 теряли больше жизненно важных для слуха клеточных структур (сенсорных волосковых и нервных клеток), чем нормальные мыши на аналогичной диете.

Исследователи также обнаружили, что хотя ограничение калорий снижало окислительное повреждение ДНК в клетках внутреннего уха у нормальных мышей, на мышей без Sirt3 оно такого эффекта не оказывало.

Более детальное изучение показало, что Sirt3 регулирует митохондриальную защитную систему — глутатионовую антиоксидантную систему, через которую ограничение калорий помогает поддерживать нужный химический баланс для нейтрализации повреждающих кислородсодержащих химических веществ.

Эффекты, наблюдаемые в ухе, были также отмечены в тканях мозга и печени, что позволяет предположить, что роль Sirt3 может выходить далеко за рамки возрастной потери слуха, потенциально принося пользу при сердечно-сосудистых и неврологических заболеваниях.

«Они прошли весь путь от физиологического уровня до молекулярного. Это может быть нечто, действующее и в других тканях, и может объяснить общий эффект ограничения калорий», — отметил С. Майкл Язвински, не участвовавший в исследовании.

Новые результаты определяют Sirt3 как мишень для разработки антивозрастной терапии, включая поиск способов активировать его выработку в организме.

«Теперь мы наконец определяем основные гены, участвующие в действии ограничения калорий, и это открывает новые возможности для разработки методов лечения, способных обеспечить преимущества такого ограничения», — сказал Томас Пролла, руководивший исследовательской группой.