Ограничение питания улучшает способность к обучению у червей

Ограничение питания — снижение потребления определённого нутриента или общей калорийности без развития недоедания — увеличивает продолжительность жизни и улучшает способность к обучению. Регулируются ли эти процессы независимо? Новое исследование, опубликованное 1 августа в журнале PLOS Biology командой под руководством Михира Вохры и Кавеха Ашрафи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, показывает, что ответ — «да». Учёные обнаружили, что истощение запасов одного метаболита аминокислоты улучшает обучение у модельного животного, но не влияет на продолжительность жизни.

Считается, что снижение потребления пищи улучшает клеточное здоровье несколькими способами, что, как полагают, способствует увеличению продолжительности жизни у животных с длительным ограничением калорий. Чтобы изучить специфические для нейронов эффекты диетического ограничения, авторы использовали нематодного червя Caenorhabditis elegans в качестве модельного организма, чтобы проверить, как лишение пищи влияет на способность этих животных ассоциировать источник пищи с пахучим химическим веществом — бутаноном.

Авторы обнаружили, что ограничение питания повышает способность червя формировать ассоциации (тип обучения) с бутаноном. Нейроны, ответственные за формирование ассоциации, активируются нейромедиатором глутаматом. Учёные показали, что кинуреновая кислота — метаболит аминокислоты L-триптофана, который ингибирует глутаматную сигнализацию, — может подавлять процесс обучения. Ограничение питания улучшает обучение, снижая уровень кинуреновой кислоты. Снижение уровня кинуреновой кислоты путём «выключения» гена, регулирующего её выработку, увеличивало способность к обучению даже при отсутствии диетического ограничения и без увеличения продолжительности жизни. Это указывает на то, что путь, влияющий на обучение, отличается от общего влияния ограничения питания на долголетие. Авторы также показали, что несколько молекулярных путей, известных своим участием в диет-индуцированном долголетии (включая инсулиновую сигнализацию), улучшают обучение, изменяя гены, регулирующие выработку кинуреновой кислоты.

Согласно предложенной авторами модели, ограниченный доступ к пище снижает выработку кинуреновой кислоты, что уменьшает способность этого метаболита ингибировать глутаматную сигнализацию. Это повышает нейрональную активность и улучшает обучение. Результаты показывают, что хотя ограничение питания оказывает влияние на организм через несколько независимых путей, эффекты, специфичные для обучения, можно отделить от тех, которые действуют на другие аспекты клеточной и организменной функции, такие как старение.

«Путь кинуреновой кислоты и ингибирующие эффекты этого соединения также обнаружены у млекопитающих, — отметил Ашрафи. — Однако ещё предстоит выяснить, влияет ли кинуреновая кислота на обучение у млекопитающих так же прямо, как у червей, и может ли манипулирование этим путём открыть новые возможности для терапевтического вмешательства при нарушениях у человека».