Ученые расшифровали один из ключевых молекулярных механизмов, лежащий в основе пользы для здоровья ограничения потребления калорий. Эта мера хорошо известна своей способностью замедлять процесс старения лабораторных животных. Результаты недавно опубликованного исследования показывают, что снижение поступления в организм двух аминокислот, метионина и цистеина, приводит к усилению выработки сероводорода (H2S) и защите от ишемически-реперфузионного повреждения тканей.

Усиление синтеза эндогенного сероводорода
при ограничении поступления в организм двух
серосодержащих аминокислот играет важную
роль в реализации эффекта пищевых ограничений
на продолжительность жизни и стрессоустойчивость.
(Рис. Harvard School of Public Health)

В новом исследовании, проведенном под руководством ученых Гарвардской школы общественного здравоохранения (Harvard School of Public Health), расшифрован один из ключевых молекулярных механизмов, лежащих в основе положительного влияния на здоровье ограничения потребления калорий, или пищевых ограничений, без недоедания. Эта мера хорошо известна своей способностью замедлять старение лабораторных животных. Результаты работы указывают на то, что снижение поступления в организм двух аминокислот, метионина и цистеина, приводит к усилению выработки сероводорода (H2S) и защите тканей от ишемически-реперфузионного повреждения, развивающегося вследствие нарушения притока крови, наблюдаемого, например, при трансплантации органов и инсульте. Усиление выработки H2S при ограничении питания связывается учеными и с увеличением продолжительности жизни червей, мух и дрожжей.

Хотя в больших количествах H2S чрезвычайно токсичен, природные серные источники с низким содержанием этого газа уже давно считаются полезными для здоровья. В небольших количествах H2S вырабатывается и в клетках млекопитающих, но с положительным влиянием на продолжительность жизни низкокалорийной диеты эта молекула связана учеными впервые.

«Это открытие позволяет предположить, что H2S является одной из ключевых молекул, ответственных за положительный эффект низкокалорийной диеты у млекопитающих, а также и у низших организмов», – говорит руководитель исследования Джеймс Митчелл (James Mitchell), адъюнкт-профессор кафедры генетики и сложных заболеваний. «Хотя, чтобы понять, как H2S оказывает свое благотворное воздействие, необходимо продолжение экспериментов, оно позволяет по-новому взглянуть на то, на какие молекулярные мишени нужно воздействовать в нашей борьбе с человеческими болезнями и старением».

Ограничение потребления калорий, как известно, благотворно влияет на здоровье, в том числе улучшает обмен веществ и защищает от повреждения ткани. Кроме того, оно увеличивает продолжительность жизни целого ряда модельных организмов, от дрожжей до приматов. Исчерпывающего объяснения этих эффектов на молекулярном уровне пока нет, но, как считалось, они связаны с развитием защитных антиоксидантных реакций, являющихся ответом на мягкий окислительный стресс, вызываемый самими пищевыми ограничениями.

Кристофер Хайн (Christopher Hine), научный сотрудник кафедры генетики и сложных заболеваний, и его коллеги показали, что, как и следовало ожидать, недельное сокращение пищевого рациона усиливало антиоксидантные реакции и защищало мышей от ишемически-реперфузионного повреждения печени, но, к удивлению ученых, это защита действовала и у животных, которые не могли развить такой антиоксидантный ответ. Как оказалось, эта защита требует усиления выработки H2S, которое происходит при уменьшении поступления из пищи двух серосодержащих аминокислот – метионина и цистеина. Добавление в пищу этих аминокислот приводило к потере как эффекта усиления синтеза H2S, так и положительного влияния ограничения пищевого рациона в целом.

Кроме того, исследователи установили, что и у других организмов – дрожжей, червей и мух – для проявления положительного влияния пищевых ограничений на продолжительность жизни необходимы гены, участвующие в синтезе H2S.

«Эти данные позволяют лучше понять, как меры, связанные с питанием, увеличивают продолжительность жизни и защищают здоровье. Уже сейчас на их основе можно прийти к важным заключениям о том, что есть и чего не есть перед плановым острым стрессом, например, операцией, когда относительно высок риск ишемического повреждения», – прокомментировал результаты исследования Хайн.

Исследование опубликовано в журнале Cell.

Оригинальная статья

Endogenous Hydrogen Sulfide Production Is Essential for Dietary Restriction Benefits