Используя крошечного червя под названием C. elegans, эти исследователи первыми продемонстрировали, как аутофагия, процесс, похожий на удаление мусора, когда клетки «съедают» мусор, который они производят в процессе основного метаболизма, в сочетании с поглощением пищи через желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) и пищу. запах через обонятельные нейроны влияет на процесс старения в основном за счет ограничения диеты.Это исследование показывает, что аутофагия является важным компонентом нейроэндокринного пути, который позволяет сенсорным нейронам и уровням питательных веществ работать вместе, чтобы влиять на продолжительность жизни. Он также снижает сигнальный путь фактора роста инсулина, часть сложной системы, которую клетки используют для связи со своей физиологической средой.
Эти новые открытия могут помочь лучше понять процесс старения человека, увеличить продолжительность жизни, а также разработать методы лечения таких заболеваний, как ожирение.«Мы обнаружили, что аутофагия работает как в мозге, так и в кишечнике, обеспечивая связь между желудочно-кишечным трактом и мозгом и, в свою очередь, с желудочно-кишечным трактом. Мы специально искали, как это взаимодействие влияет на старение», — сказал Кайлианг Цзя, доктор философии. ., автор-корреспондент исследования, доцент биологических наук Научного колледжа Чарльза Э. Шмидта FAU и член Института мозга FAU.
Джиа и первый автор исследования Джастин Миннерли, доктор философии, окончивший FAU в 2017 году, подозревают, что калорийность пищи или, возможно, ее сочетание с запахом пищи влияет на процесс старения из-за ограничения диеты. Обоняние — это просто то, как нейрон улавливает запах еды.«Когда люди сидят на диете, они могут сказать что-то вроде« Я не ел много еды », — сказал Цзя. «За исключением того, что важны не только калории, но и запах еды, который может влиять на работу мозга и желудочно-кишечного тракта».Предыдущие исследования плодовых мушек подтверждают это мнение.
Когда они сидели на ограниченных диетах, плодовые мухи жили дольше. Но когда им разрешили нюхать пищу во время этой ограниченной диеты, их ожидаемая продолжительность жизни была не такой драматичной, как без запаха еды.«Если вы хотите продлить продолжительность жизни любого животного, после ограничения его диеты, у вас должна быть функциональная аутофагия у этого животного, иначе вы не увидите этого эффекта увеличения продолжительности жизни», — сказал Цзя. «Это особенно верно в отношении аутофагии в обонятельном нейроне, поскольку кажется, что он опосредует этот эффект для запаха пищи. Аутофагия в желудочно-кишечном тракте также необходима для этого механизма увеличения продолжительности жизни, что указывает на то, что питательные вещества, которые мы поглощаем в желудочно-кишечном тракте также регулирует аутофагию и, в свою очередь, контролирует процесс старения ».
Существует ряд гипотез о том, почему ограничение калорий продлевает продолжительность жизни, и большинство врачей и ученых сегодня считают, что ограничения в диете или калориях регулируют метаболизм и физиологию человеческого тела на клеточном уровне.«Теперь мы знаем, какие молекулы ответственны за процесс старения, и аутофагия — один из этих процессов», — сказал Цзя. «Таким образом, потенциально аутофагия в обонятельном нейроне, по крайней мере, у червя, может ощущать запах пищи, а затем выделять нейронные сигналы, которые, в свою очередь, влияют на процесс старения».Теперь, когда Цзя и группа исследователей знают, что аутофагия участвует в процессе старения, они должны выяснить, какие белки регулируют этот процесс.
Они также планируют разработать протокол для скрининга библиотеки соединений на предмет ингибиторов и активаторов аутофагии.Они надеются в конечном итоге разработать методы лечения ожирения и других заболеваний, таких как рак и нейродегенеративные заболевания.
«Аутофагия может быть активирована и усилена, если вы ограничите количество калорий, и мы действительно можем увидеть, как процесс аутофагии активируется за счет ограничения калорий», — сказал Цзя. «При болезни, когда вы уменьшаете аутофагию, болезненный процесс обостряется, а когда вы увеличиваете его, вы получаете противоположный эффект».