Мыши раскрыли пользу голодания с новой стороны

"Удивительно мало что известно об основных явлениях старения в нервной системе" – сетует один из авторов новой работы. Вооружившись известным тезисом, что диета и физкультура благотворно влияют на организм, нейрофизиологи решили поймать эффект от такого образа жизни на молекулярном уровне. Результат опытов оказался оптимистичным, хотя и принёс с собой новые вопросы.

Польза от разумного ограничения потребляемых калорий может распространяться на мышцы и управляющие ими нервы. Это недавно установили Джошуа Санес (Joshua Sanes), Джефф Личтман (Jeff Lichtman) и их коллеги из Гарварда.

Впервые исследователи пристально изучили влияние голодания на нервно-мышечное соединение, синапс, располагающийся между двигательным нейроном и мышцей. Открытие "помогли совершить" мыши, прошедшие генно-инженерную модификацию, позволившую интересующим биологов клеткам светиться под микроскопом.

Нервно-мышечное соединение у молодой, но уже взрослой мыши. Пояснения в тексте (фото National Academy of Sciences/Harvard University).

Сначала учёные убедились, что у молодых грызунов окончания двигательных нейронов, которые посылают химические сигналы (на фото вверху они выделены зелёным цветом) и постсинаптические рецепторы мышечных волокон (красный) образуют согласованную структуру (жёлтый, как результат пересечения красного и зелёного). (Синим показан аксон.)

У пожилых особей в возрасте около двух лет, которые эквивалентны 70-80 годам у человека, эта гармония нарушается, что хорошо видно на снимке ниже. По словам исследователей, у таких зверьков ненормальными оказалось большинство соединений нейронов с мышечными волокнами.

Нервно-мышечное соединение у старой мыши. Рецепторы разбиты на небольшие острова, некоторые из них не охватываются нервами. Аксоны в некоторых регионах растянуты, в других показывают признаки атрофии (фото National Academy of Sciences/Harvard University).

Это различие отчасти проливает свет на проблему потери мышечной массы и кондиции мышц в старческом возрасте (саркопения) и у людей. Очевидно, негативные эффекты тут во многом зависят от состояния синапсов моторных нейронов.

Но вот что явилось настоящим сюрпризом — так это удивительно молодой вид нервно-мышечных соединений у старых мышей, которые большую часть жизни испытывали ограничение в калориях. В этом и состояла главная часть опыта Личтмана и его коллег.

(Детали исследования раскрывают статья PNAS и заметки в HarvardScience и HARVARDgazette.)

"Если и есть двое учёных, которые не хотели бы получить такой результат, то это мы, – говорит Личтман (справа) о себе и Саносе (слева). – Мы не любим тренироваться, и я считаю, настоящей пыткой морить себя голодом".
 (фото Rose Lincoln/Harvard University)

О положительном воздействии диеты на продолжительность жизни и замедление старения учёные говорят далеко не первый раз. Это показывали не только опыты на клетках, червях или тех же мышах, но и 20-летнее исследование голодающих приматов. Под голоданием тут подразумевается умеренное, без фанатизма, сокращение калорий при сохранении сбалансированного состава пищи по разным питательным веществам.

И хотя такие опыты на животных некорректно напрямую переносить на человека, определённая аналогия уместна. Тем паче, что биологи уже раскрыли некоторые генетические и клеточные аспекты связи голодания и торможения старения именно у человека.

Дополнительным результатом серии опытов учёных из Гарварда оказалось очередное подтверждение пользы физических упражнений. На этот раз – для всё тех же нервных соединений.

Старые мыши, занимавшиеся физкультурой месяц кряду, продемонстрировали если не столь же молодые синапсы, как особи, сидевшие всю жизнь на диете, то, во всяком случае, намного более здоровые, чем пожилые зверьки из обычной контрольной группы, — радуются биологи.

Анализ показал, что упражнения, даже начатые в позднем возрасте, частично "отменили" негативные синаптические изменения, которые уже успели произойти.
Слева – два снимка синапсов старой (23 месяца) мыши, содержавшейся в обычной клетке. Справа – два соединения столь же пожилой особи, но занимавшейся месяц в колесе. (Масштабная линейка – 10 мкм.) Значит, и людям никогда не поздно начать укреплять своё здоровье? (фото Gregorio Valdez et al./PNAS)

Однако, осталось неясным, что при старении начинает сдавать первым, а что – как следствие. То ли ухудшающееся состояние мышц отражается на синапсах и нейронах, то ли дающий слабину нейрон "тянет" за собой "в старость" мышечные клетки.

С этим вопросом неразрывно связан и ещё один: при продлении юности благодаря диете и благодаря упражнениям работает один и тот же внутриклеточный механизм или разные? Это должно стать предметом будущих изысканий. А пока можно сделать промежуточные выводы и отправиться вместо ресторана быстрого питания в спортзал.