«ПЕРВЫЙ СРЕДИ РАВНЫХ...»
Нормативные документы
Противодействие коррупции
Поступающим
Студентам
Выпускникам
Проект 5-100
Аккредитация специалистов
Продолжительность жизни зависит от баланса аминокислот в пище 15.12.2009

Продолжительность жизни зависит от баланса аминокислот в пище

Ограничительная диета продлевает жизнь многим животным, одновременно снижая их плодовитость. Обычно это объясняли перераспределением ресурсов организма между функциями размножения и поддержания телесного здоровья. Однако эксперименты на дрозофилах не подтвердили эту гипотезу. Как выяснилось, плодовитость зависит от содержания в пище метионина, а долголетие — от количественного соотношения метионина и других незаменимых аминокислот. Это позволяет подобрать такую диету, при которой жизнь продлевается без снижения плодовитости.

Положительное влияние ограничительной диеты на долголетие выявлено у многих живых существ — от дрожжей до приматов. Однако увеличение продолжительности жизни у животных, сидящих на диете (в частности, у круглых червей C. elegans, дрозофил и грызунов), обычно сопровождается снижением плодовитости. Многие эксперты предполагали, что это объясняется перераспределением ресурсов организма: при недостатке пищи организм бросает все силы на сохранение здоровья и уменьшает расходы на размножение. Стратегический смысл такой реакции может состоять в том, чтобы дождаться более изобильных времен, когда пищи снова станет много и потомство будет иметь больше шансов на выживание.

Сотрудники Института здорового старения (Institute of Healthy Ageing, Лондон) Ричард Грандисон, Мэттью Пайпер и Линда Партридж проверили «гипотезу перераспределения ресурсов» в серии экспериментов на дрозофилах. Полученные результаты ясно показали, что гипотеза неверна — по крайней мере для дрозофил.

В природе дрозофилы питаются дрожжами, развивающимися на разнообразных гниющих субстратах — от забродивших фруктов до старых плодовых тел лесных грибов. В экспериментах по изучению влияния ограничительной диеты на продолжительность жизни обычно используют два вида корма — «стандартный» и «диетический». В первом случае при изготовлении 1 литра корма используют 200 г порошка из сухих дрожжей, во втором — 100 г. В принципе, мухи, посаженные на диету, имеют возможность «обмануть» исследователей, поедая вдвое больше корма, но на практике они этого не делают.

Дрозофилы, использовавшиеся в экспериментах, живут приблизительно столько же дней, сколько люди — лет. На стандартном корме половина мух доживает до 50–60 дней, на диетическом — примерно до 70. При этом на стандартном корме самки откладывают за свою короткую жизнь значительно больше яиц, чем за долгую жизнь на диете.

Авторы разделили питательные вещества, содержащиеся в дрожжах, на четыре группы (углеводы, жиры, витамины, аминокислоты) и стали добавлять их в диетический корм по отдельности. Оказалось, что повышение концентрации углеводов, жиров и витаминов до стандартного уровня не влияет ни на долголетие, ни на плодовитость мух, сидящих на диете. Мухи, получающие стандартное количество любого из этих компонентов, по-прежнему живут долго, а яиц откладывают мало. Но если добавить к диетическому корму полный набор аминокислот, эффект получается такой же, как при «стандартном» питании: жизнь сокращается, а плодовитость возрастает. Следовательно, всё дело в аминокислотах.

В следующей серии экспериментов авторы разделили аминокислоты на две группы: заменимые и незаменимые (по 10 аминокислот в каждой группе; набор незаменимых аминокислот у мух и млекопитающих почти одинаков). Добавление заменимых аминокислот в диетический корм ни на что не повлияло, незаменимых — дало такой же эффект, как перевод на стандартный корм.

После этого авторы сосредоточились на 10 незаменимых аминокислотах (НА), добавляя их в диетический корм по одной или в разных комбинациях. Результаты получились весьма неожиданные. Выяснилось, что плодовитость мух зависит только от одной НА — метионина. При «стандартном» количестве метионина плодовитость высокая, при «диетическом» — низкая, независимо от других НА.

С продолжительностью жизни всё оказалось несколько сложнее. Жизнь сокращается только в том случае, если мухи получают «стандартное» количество одновременно и метионина, и других НА. Все прочие комбинации: (1) метионина много, других НА мало; (2) метионина мало, других НА много; (3) того и другого мало — гарантируют долгую жизнь (см. таблицу).

  Других НА много Других НА мало
Метионина много Жизнь короткая, плодовитость высокая Жизнь долгая, плодовитость высокая
Метионина мало Жизнь долгая, плодовитость низкая Жизнь долгая, плодовитость низкая

Самое интересное, что одна из перечисленных комбинаций (метионина много, других НА мало) обеспечивает одновременно и долгую жизнь, и высокую плодовитость. Этот результат фактически ставит крест на «гипотезе перераспределения ресурсов», по крайней мере для дрозофил. Данная гипотеза предполагала, что функции размножения и замедления старения «конкурируют» друг с другом за какие-то пищевые ресурсы. Но оказалось, что в действительности плодовитость и продолжительность жизни ни за что не конкурируют, поскольку зависят от разных параметров диеты: первая — от количества метионина, вторая — от баланса НА, то есть от соотношения метионина и других НА. Какие именно из незаменимых аминокислот взаимодействуют с метионином таким образом, что при большом количестве того и другого жизнь сокращается, — этого авторам выяснить не удалось. Судя по всему, взаимоотношения между этими компонентами питания довольно сложны.

Надо полагать, что в ближайшем будущем эти результаты будут проверены на других животных. Не исключено, что у млекопитающих обнаружится что-то похожее. По крайней мере, ранее на мышах было показано, что сокращение количества метионина в пище может продлевать жизнь. Правда, у мышей сходными эффектами обладает и другая НА — триптофан, а у дрозофил триптофан сам по себе не влияет на долголетие.

С точки зрения самих дрозофил, полученные результаты говорят о том, что баланс аминокислот в их природной пище — дрожжах — не является оптимальным для мушиного долголетия. Естественный отбор, как и следовало ожидать, оптимизировал организм дрозофил не по долголетию (до которого ему нет дела), а по плодовитости, то есть по эффективности превращения корма (дрожжей) в отложенные жизнеспособные яйца. Но мы, люди, в отличие от естественного отбора, высоко ценим свое долголетие. Мы тоже, скорее всего, оптимизированы эволюцией вовсе не по тем параметрам, по которым мы хотели бы быть оптимизированными на данном этапе культурно-социального развития. Почти наверняка, как и у мух, наш «стандартный корм» имеет не самый лучший для нашего долголетия баланс компонентов. И это очень хорошо, потому что такой дисбаланс нетрудно исправить — и тогда люди без особых усилий, почти даром, получат лишние годы жизни.

Источник: Richard C. Grandison, Matthew D. W. Piper, Linda Partridge. Amino-acid imbalance explains extension of lifespan by dietary restriction in Drosophila // Nature. Advance online publication 2 December 2009.


Исходная статья: «Элементы»
Авторы:  Александр Марков