Prelungirea vieții prin reducerea aportului de calorii sau a activității insulinei în organism afectează abilitățile cognitive. Vierme. Și bisectiv. O echipă formată din cinci membri condusă de Coleen Murphy de la prestigioasa Universitate Princeton (SUA) a anunțat acest lucru în Biblioteca Publică de Științe Biologice. Primul autor al articolului a fost colega sa Amanda Kauffman.
„Cercetările privind longevitatea au presupus că organismele cu viață mai lungă vor păstra funcțiile fiziologice mai mult timp. Se pare că trebuie să ne reconsiderăm. Diferite mecanisme de prelungire a vârstei pot beneficia unele funcții și pot dăuna altora, astfel încât abordarea terapeutică corectă ar trebui să se concentreze asupra mai multor longevități. regulator ", a spus Coleen Murphy.
Ea și colegii ei au studiat efectele reducerii aportului caloric asupra funcțiilor cognitive ale nematodelor Caenorhabditis elegans, unul dintre organismele model ale biologiei. Ei au descoperit că „dieta” nematodului a perturbat memoria pe termen lung a vârstei adulte timpurii. În mod surprinzător, însă, memoria lor nu s-a deteriorat odată cu înaintarea în vârstă. Acest lucru sugerează că reducerea aportului de calorii protejează împotriva pierderii treptate a memoriei.
Într-un alt experiment, au folosit nematode mutante, care au permis ca efectul reducerii activității insulinei să fie evaluat separat. S-a dovedit că, deși acești nematodi nu și-au afectat memoria pe termen lung la vârsta adultă timpurie și și-au menținut capacitatea de a învăța mai bine odată cu înaintarea în vârstă, în cele din urmă nu au fost protejați de deteriorarea memoriei lor pe termen lung.
Caenorhabditis elegans este utilizat în studiul îmbătrânirii și longevității datorită sistemului său nervos simplu, a speranței de viață scurte (două până la trei săptămâni) și a faptului că prezintă multe semne de îmbătrânire observate la alte organisme, inclusiv la oameni, cum ar fi reducerea mobilitate și slăbiciune musculară. În plus, mutanții săi trăiesc până la jumătate, ceea ce permite căutarea mecanismelor moleculare și genetice de longevitate.
Îmbătrânirea înrăutățește funcția cognitivă a nematodelor, așa cum se întâmplă adesea la om? Și dacă da, se aplică acest lucru și mutanților de lungă durată menționați? Dar cum pot fi evaluate capacitatea de învățare și memoria viermelui? Membrii echipei lui Coleen Murphy au fost inspirați de experimente celebre ale fiziologului rus Ivan Pavlov, care i-a învățat pe câini să asocieze mâncarea cu sunetul unui clopot. Nematozii au învățat în mod similar să asocieze alimentele - bacteriile - cu o substanță chimică, butanonă. Altfel respinge nematodele, dar oamenii de știință i-au hrănit în prezența butanonei, așa că după „adulmecarea” sa s-au îndreptat spre el.
Nematodele tinere s-au mutat la butanonă după doar o jumătate de oră de antrenament, dar și-au amintit-o doar mai puțin de două ore. După șapte antrenamente, a fost scris în memoria lor pe termen lung, cel puțin timp de 16 ore (la oameni, ar însemna să ne amintim ceva de trei până la șase ani). Memoria s-a înjumătățit în 24 de ore, iar nematodele au uitat complet de butanonă în 40 de ore.
Viermii au început să-și piardă capacitatea de a învăța și stoca informații relativ devreme în viața lor scurtă, deja în a doua zi de maturitate. În a patra zi a maturității, amintirile pe termen lung încetaseră să se mai formeze. Collen Murphy și colegii ei au trecut de la nematode normale la mutanți de lungă durată. Nematodul mutant daf-2 are activitate insulinică atenuată. Această genă reglează supraviețuirea, rezistența la stres și menținerea mobilității. Omologul său uman reglează îmbătrânirea. Viermii cu altă mutație, la rândul lor, au avut un aport alimentar dificil. S-a demonstrat că dieta prelungește viața fiecărui organism studiat până acum - nematode, șoareci și maimuțe. Aparent, nu este vorba doar de prevenirea complicațiilor de sănătate ale obezității, ci de inhibarea îmbătrânirii.
Deși tinerii mutanți cu o „dietă” și-au menținut memoria normală pe termen scurt, memoria lor pe termen lung a fost grav afectată, iar amintirile lor au dispărut încă din 24 de ore, comparativ cu 40 de ore de nematode normale. Cu toate acestea, odată cu vârsta, memoria lor pe termen lung, oricât de slabă, nu s-a deteriorat. Au format amintiri pe termen lung în a patra zi a maturității, când viermii normali pierduseră complet această abilitate.
În schimb, tinerii mutanți cu activitate redusă de insulină aveau memorie pe termen scurt de trei ori mai lungă (șase ore) decât nematodele normale, iar amintirile pe termen lung au durat mult mai mult de 40 de ore pentru nematodele normale. De asemenea, și-au păstrat capacitatea de a învăța mult mai mult decât nematodele normale. Cu toate acestea, capacitatea lor de a forma amintiri pe termen lung s-a slăbit la fel de repede ca în nematodele normale; în a patra zi de maturitate, nu au mai putut face acest lucru.
Echipa lui Coleen Murphy a identificat cauza principală a acestor diferențe la nivelul producției de proteine CREB (o prescurtare pentru adenozin fosfat ciclic) în organism. CREB se leagă de ADN și reglează activitatea genelor. Au descoperit că CREB este crucial pentru amintirile pe termen lung ale nematodelor, dar memoria pe termen scurt nu o necesită. Acest lucru confirmă rezultatele anterioare ale altor oameni de știință, conform cărora este necesar pentru memoria pe termen lung a, de exemplu, a melcilor de mare, a muștelor fructelor și a mamiferelor.
Diferiți factori care prelungesc viața, adică în timpul vieții organismului, au un efect semnificativ diferit asupra funcțiilor cognitive, atât pozitiv cât și negativ. Prin urmare, Coleen Murphy subliniază că este atât optimistă, cât și precaută cu privire la utilizarea acestor mecanisme pentru a preveni pierderea memoriei odată cu înaintarea în vârstă, astfel încât prelungirea vieții oamenilor înseamnă și menținerea unui creier sănătos.
„Sunt optimist că aceste mecanisme de longevitate în Caenorhabditis elegans au fost păstrate în organismele superioare și suntem în mod rezonabil convinși că acestea ar putea avea efecte similare asupra speranței de viață și funcției cognitive. Totuși, aceste rezultate sugerează, de asemenea, că nu orice mod de prelungire a vieții este bun pentru funcțiile cognitive ", a spus ea.
El și colegii săi intenționează să analizeze substanțele chimice active în corpul uman pentru a vedea dacă acestea afectează afectarea cognitivă a nematodelor odată cu vârsta. Dacă da, cei care ar încetini cel puțin acest lucru, dacă nu ar mai consolida în mod direct abilitățile cognitive, ar putea deveni baza pentru noi medicamente. Severitatea medicală a soluției la această problemă crește rapid pe măsură ce speranța medie de viață crește. Potrivit cercetătorilor, îmbătrânirea ar putea crește cu încă cel puțin două decenii. Dar dacă un creier sănătos nu este păstrat în același timp?
În imagine, Coleen Murphy (arătând spre un monitor) cu câțiva membri ai laboratorului ei, alături de co-autoarea Jessica Landis.
Imaginea din stânga prezintă nematode care nu au fost supuse antrenamentului pentru combinarea alimentelor cu butanonă, o picătură din care oamenii de știință au plasat-o pe partea dreaptă a vasului Petri. Nematodele drepte după antrenament, adunându-se în jurul butanonei adăugate.
Surse: Biblioteca publică de biologie a științei din 18.5.2010; Comunicatul Universității Princeton din 19 mai 2010