Удължаването на живота чрез намаляване на приема на калории или активността на инсулин в тялото влияе върху когнитивните способности. Червей. И наполовина. Петчленен екип, ръководен от Коулийн Мърфи от престижния университет в Принстън (САЩ), обяви това в публичната библиотека на научната биология. Първият автор на статията беше нейната колежка Аманда Кауфман.

дълголетието

"Изследванията на дълголетието предполагат, че по-дълго живеещите организми ще запазят физиологичните функции за по-дълго. Изглежда, че трябва да преразгледаме. Различните механизми за удължаване на възрастта могат да бъдат от полза за някои функции и да навредят на други, така че правилният терапевтичен подход трябва да се фокусира върху повече от едно дълголетие регулатор ", каза Коулийн Мърфи.

Тя и нейните колеги изучават ефектите от намаляването на приема на калории върху когнитивните функции на нематодите Caenorhabditis elegans, един от моделните организми на биологията. Те открили, че „диетата“ на нематодите нарушава дългосрочната памет на ранната зряла възраст. Изненадващо обаче паметта им не се влошава с възрастта. Това предполага, че намаляването на приема на калории предпазва от постепенна загуба на паметта.

В друг експеримент те използваха мутирали нематоди, което позволи да се оцени ефектът от намаляването на инсулиновата активност отделно. Оказа се, че въпреки че тези нематоди не увреждат дългосрочната им памет в ранна зряла възраст и запазват способността си да учат по-добре с напредването на възрастта, те в крайна сметка не са защитени от влошаване на дългосрочната им памет.

Caenorhabditis elegans се използва при изследване на стареенето и дълголетието поради своята проста нервна система, кратка продължителност на живота (две до три седмици) и факта, че показва много признаци на стареене, които се наблюдават при други организми, включително хора, като намалено подвижност и мускулна слабост. Освен това мутантите му живеят до наполовина по-дълго, което позволява търсенето на молекулярни и генетични механизми на дълголетието.

Стареенето влошава ли когнитивните увреждания, както често се случва при хората? И ако да, дали това важи ли и за споменатите дълголетни мутанти? Но как може да се оцени способността за учене и търсене на памет? Членовете на екипа на Coleen Murphy бяха вдъхновени от известните експерименти на руския физиолог Иван Павлов, който научи кучетата да свързват храната със звука на камбана. По същия начин нематодите се научиха да свързват храната - бактериите - с химикал, бутанон. Иначе той отблъсква нематодите, но учените ги хранеха в присъствието на бутанон, така че след неговото „подушване“ те се насочиха към него.

Младите червеи се преместиха в бутанона само след половин час обучение, но го запомниха само за по-малко от два часа. След седем тренировки това се записва в дългосрочната им памет, поне за 16 часа (при хората това би означавало да си спомнят нещо от три до шест години). Паметта се намали наполовина за 24 часа, а нематодите напълно забравиха за бутанона в рамките на 40 часа.

Червеите започнаха да губят способността да научават и съхраняват информация сравнително рано през краткия си живот, още през втория ден на зряла възраст. Към четвъртия ден на зряла възраст дългосрочните спомени са напълно престанали да се формират. Колън Мърфи и нейните колеги преминаха от нормални нематоди към дългогодишни мутанти. Мутантният нематод daf-2 има отслабена инсулинова активност. Този ген регулира оцеляването, устойчивостта на стрес и поддържането на мобилността. Неговият човешки аналог регулира стареенето. Червеите с друга мутация от своя страна имаха труден прием на храна. Доказано е, че диетата удължава живота на всеки изследван досега организъм - нематоди, мишки и маймуни. Очевидно не става въпрос само за предотвратяване на здравословните усложнения на затлъстяването, а за инхибиране на стареенето.

Въпреки че младите мутанти с „диета“ поддържаха нормалната си краткосрочна памет, дългосрочната им памет беше сериозно нарушена и техните спомени изчезнаха в рамките на 24 часа, в сравнение с 40 часа нормални нематоди. С възрастта обаче дългосрочната им памет, колкото и слаба да е, не се влошава. Те формираха дългосрочни спомени на четвъртия ден от зряла възраст, когато нормалните червеи бяха напълно загубили тази способност.

За разлика от това, младите мутанти с намалена инсулинова активност имат три пъти по-дълго (шест часа) краткосрочна памет от нормалните нематоди, а дългосрочните спомени продължават много повече от 40 часа за нормалните нематоди. Те също така запазиха способността си да се учат много по-дълго от нормалните нематоди. Способността им да формират дългосрочни спомени отслабва толкова бързо, колкото при нормалните нематоди; на четвъртия ден от зрялата възраст те вече не могат да го направят.

Екипът на Coleen Murphy проследи първопричината за тези различия до степента на производство на протеин CREB (съкращение за цикличен аденозин фосфат) в тялото. CREB се свързва с ДНК и регулира генната активност. Те откриха, че CREB е от решаващо значение за дългосрочните спомени за нематоди, но краткосрочната памет не го изисква. Това потвърждава по-ранните резултати на други учени, според които е необходимо за дългосрочната памет например на морски охлюви, плодови мухи и бозайници.
Различните фактори, удължаващи живота, т.е. по време на живота на организма, имат значително различен ефект върху когнитивните функции, както положително, така и отрицателно. Поради това Коулийн Мърфи посочва, че е едновременно оптимист и предпазливост по отношение на използването на тези механизми за предотвратяване на загубата на памет с възрастта, така че удължаването на живота на хората означава и поддържане на здрав мозък.

"Оптимист съм, че тези механизми на дълголетие при Caenorhabditis elegans са запазени при висшите организми и ние сме разумно убедени, че те биха могли да имат сходни ефекти върху продължителността на живота и когнитивните функции. Тези резултати също така предполагат, че не всеки начин за удължаване на живота е добре за когнитивните функции ", каза тя.

Той и колегите му планират да проверят химически вещества, активни в човешкото тяло, за да видят дали те влияят на когнитивното увреждане на нематодата с възрастта. Ако е така, тези, които поне ще го забавят, ако вече не засилят пряко когнитивните способности, могат да се превърнат в основата на новите лекарства. Медицинската тежест на решението на този проблем се увеличава бързо, тъй като средната продължителност на живота се увеличава. Според изследователите стареенето може да се увеличи с поне още две десетилетия. Но какво, ако здравият мозък не се поддържа едновременно?


На снимката Коулийн Мърфи (сочи към монитор) с някои членове на лабораторията си, до нея седи съавторът Джесика Ландис.


Изображението вляво показва нематоди, които не са преминали обучение за комбиниране на храна с бутанон, капка от които учените са поставили от дясната страна на чашата на Петри. Десни нематоди след тренировка, събиране около добавения бутанон.

Източници: Публична библиотека на науката Биология от 18.5.2010 г .; Съобщение на университета в Принстън от 19 май 2010 г.