Как перепрограммирование метаболизма в митохондриях влияет на выживание и долголетие

Междисциплинарное сотрудничество двух исследовательских институтов Фонда исследований и технологий «Эллада» (FORTH) — Института молекулярной биологии и биотехнологии (IMBB) на Крите и Института наук химической инженерии (ICE-HT) в Патрах — проливает свет на взаимосвязь между метаболизмом и скоростью старения. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Метаболизм — это сложная сеть биохимических реакций, позволяющая организмам использовать энергию, полученную с пищей, для роста и поддержания здоровой жизни. Митохондрии — главные органеллы для преобразования клеточной энергии во всех эукариотических клетках и место, где происходят заключительные этапы расщепления глюкозы. Важно, что изменения в метаболизме критически влияют на процесс старения. Исследование показывает, что генетические или фармакологические манипуляции с количеством митохондрий в специфических тканях модулируют скорость старения.

Используя нематоду Caenorhabditis elegans, учёные FORTH показали, что снижение количества митохондрий приводит к увеличению продолжительности жизни организма. Это снижение коррелирует с:

• Уменьшением производства активных форм кислорода.
• Индукцией механизмов митохондриального протеотоксического стрессового ответа.
• Индукцией поглощения глюкозы.

Метаболический профилирование животных с уменьшенной митохондриальной нагрузкой выявило перепрограммирование клеточного метаболизма глюкозы в сторону de novo биосинтеза аминокислоты серина. Примечательно, что ингибирование производства серина отменяет положительное влияние снижения количества митохондрий на продолжительность жизни, что указывает на причинную роль этого биохимического пути в долголетии.

Длительное воздействие высоких уровней глюкозы известно как фактор, провоцирующий развитие метаболических заболеваний, таких как диабет и ожирение. Учёные FORTH обнаружили, что повышенное потребление пищевой глюкозы на протяжении развития и взрослой жизни критически сокращает продолжительность жизни. При этом снижение митохондриальной нагрузки смягчает глюкозотоксичность и улучшает здоровье в пожилом возрасте.

Эти новые данные создают основу для выяснения механизмов, с помощью которых метаболическое перепрограммирование способствует долголетию, и прокладывают путь для разработки тканеспецифичных вмешательств, направленных на облегчение патологий, связанных с метаболическими нарушениями.