Сверхактивный клеточный метаболизм и биологическое старение

Почему клетки и, соответственно, люди стареют? Ответ может иметь непосредственное отношение к митохондриям, органеллам, которые снабжают клетки энергией. Хотя эта идея не нова, прямых доказательств на человеческих клетках не было. До сих пор.

В исследовании, опубликованном 12 января в журнале Communications Biology, группа под руководством исследователей из Колумбийского университета обнаружила, что человеческие клетки с поврежденными митохондриями реагируют, переключаясь на более высокую скорость и расходуя больше энергии. Хотя эта адаптация, называемая гиперметаболизмом, увеличивает краткосрочную выживаемость клеток, она обходится дорого: резкое увеличение скорости старения клеток.



«Выводы были сделаны в клетках пациентов с редкими митохондриальными заболеваниями, но они также могут иметь отношение к другим состояниям, влияющим на митохондрии, включая нейродегенеративные заболевания, воспалительные состояния и инфекции», — говорит главный исследователь Мартин Пикард, доктор философии, доцент кафедры поведенческих реакций. медицины (в психиатрии и неврологии) в Колледже врачей и хирургов Вагелос Колумбийского университета.

Кроме того, гиперметаболизм может быть ключевой причиной того, почему большинство клеток разрушаются по мере того, как мы становимся старше.

Гиперметаболические клетки стареют быстрее

Обычно предполагалось, что митохондриальные дефекты (которые нарушают преобразование источников пищи в полезную энергию) заставят клетки замедлять скорость метаболизма в попытке сохранить энергию. Однако, анализируя метаболическую активность и потребление энергии в клетках пациентов с митохондриальными заболеваниями, исследователи обнаружили, что клетки с поврежденными митохондриями удваивают свой расход энергии. Более того, повторный анализ данных сотен пациентов с различными митохондриальными заболеваниями показал, что митохондриальные дефекты также увеличивают энергетическую стоимость жизни на уровне всего тела.



Хотя этот импульс энергии поддерживает работу клеток, он также разрушает теломеры клеток (колпачки, которые защищают концы наших хромосом) и активирует реакцию на стресс и воспаление. Чистый эффект ускоряет биологическое старение.

«Когда клетки тратят больше энергии на производство белков и других веществ, необходимых для краткосрочного выживания, они, вероятно, крадут ресурсы из процессов, обеспечивающих долгосрочное выживание, таких как поддержание теломер», — говорит Габриэль Штурм, аспирант и ведущий автор исследования. эта учеба.

Гиперметаболизм, усталость и старение

Это гиперметаболическое состояние может объяснить, почему люди с митохондриальными заболеваниями, среди прочих симптомов, испытывают усталость и непереносимость физических нагрузок. «Чтобы компенсировать дополнительное использование энергии в ваших клетках, ваше тело «говорит» вам не перенапрягаться, экономить энергию. Вероятно, мы наблюдаем ту же динамику, когда люди стареют и их жизненные силы снижаются», — говорит Пикард.



Исследование не указывает на какие-либо новые лекарства для пациентов с митохондриальными заболеваниями, которые в настоящее время не поддаются лечению, но подкрепляет текущие рекомендации для пациентов больше двигаться. «Это может показаться нелогичным, поскольку, если вы более активны, вы потратите больше энергии и, возможно, ухудшите свои симптомы», — говорит Штурм. «Но известно, что упражнения повышают эффективность организма. Например, человек, который бегает, использует меньше энергии для поддержания основных процессов в организме, чем тот, кто физически не активен».

Повышение эффективности организма, которое снизит потребление энергии в клетках и уменьшит усталость и другие симптомы, может частично объяснить пользу для здоровья от физических упражнений у пациентов с митохондриальными заболеваниями и у здоровых людей.



По словам Пикарда, в поисках новых методов лечения митохондриальных заболеваний исследователи должны сосредоточиться на гиперметаболизме. «Хотя митохондриальные дефекты нарушают способность клеток производить энергию, дефицит энергии может не быть основной причиной заболевания. Наше исследование показывает, что эти дефекты увеличивают потребление энергии. узнать, сработает ли это».



Гиперметаболизм также характерен для других заболеваний. Если повышенный расход клеточной энергии играет причинную роль в ускорении процесса старения, то воздействие на гиперметаболизм может быть способом снижения утомляемости, улучшения качества жизни людей или даже замедления биологического старения.

Исследование было поддержано грантами Национальных институтов здравоохранения (R01AG066828), Фонда исследований мозга Башуки, Фонда Дж. Уилларда и Элис С. Марриотт, Ассоциации мышечной дистрофии, Фонда Николаса Нунно, Фонда JDF для митохондриальных исследований и Фонд митохондриальных заболеваний Шумана.

Источник

Правильная эмоциональность может предотвратить патологическое старение

Считается, что отрицательные эмоции, тревога и депрессия способствуют возникновению нейродегенеративных заболеваний и деменции. Но каково их влияние на мозг и можно ли ограничить их вредное воздействие? Нейробиологи из Женевского университета (UNIGE) наблюдали активацию мозга молодых и пожилых людей, когда они сталкивались с психологическими страданиями других. Нейронные связи пожилых людей демонстрируют значительную эмоциональную инерцию: негативные эмоции изменяют их чрезмерно и в течение длительного периода времени, особенно в задней части поясной коры и миндалевидном теле, двух областях мозга, активно участвующих в управлении эмоциями и автобиографической памятью. Эти результаты будут опубликованы в журнале Nature Aging., указывают на то, что лучшее управление этими эмоциями — например, с помощью медитации — может помочь ограничить нейродегенерацию.



Последние 20 лет нейробиологи изучают, как мозг реагирует на эмоции. «Мы начинаем понимать, что происходит в момент восприятия эмоционального стимула», — объясняет доктор Ольга Климецки, научный сотрудник Швейцарского центра аффективных наук UNIGE и Немецкого центра нейродегенеративных исследований. это исследование проводилось в рамках европейского исследовательского проекта под совместным руководством UNIGE. «Однако то, что происходит потом, остается загадкой. Как мозг переключается с одной эмоции на другую? Как он возвращается в исходное состояние? Меняется ли эмоциональная изменчивость с возрастом? Каковы последствия для мозга неправильного управления эмоциями?»



Предыдущие исследования в области психологии показали, что способность быстро менять эмоции полезна для психического здоровья. И наоборот, люди, которые не могут регулировать свои эмоции и остаются в одном и том же эмоциональном состоянии в течение длительного времени, подвержены более высокому риску депрессии. «Наша цель состояла в том, чтобы определить, какой мозговой след остается после просмотра эмоциональных сцен, чтобы оценить реакцию мозга и, прежде всего, его восстановительные механизмы. Мы сосредоточились на пожилых людях, чтобы определить возможные различия между нормальным и патологическим старением», — говорит Патрик Вийомье, профессор кафедры фундаментальных неврологических наук медицинского факультета и Швейцарского центра эмоциональных наук в UNIGE, который соруководил этой работой.

Не все мозги одинаковы

Ученые показали добровольцам короткие телевизионные ролики, показывающие людей в состоянии эмоциональных страданий — например, во время стихийного бедствия или бедственной ситуации — а также видеоролики с нейтральным эмоциональным содержанием, чтобы наблюдать за активностью их мозга с помощью функциональной МРТ. Во-первых, команда сравнила группу из 27 человек старше 65 лет с группой из 29 человек в возрасте около 25 лет. Затем тот же эксперимент был повторен со 127 пожилыми людьми.

Пожилые люди, как правило, демонстрируют иную модель мозговой активности и взаимодействия, чем молодые люди», — говорит Себастьян Баэз Луго, исследователь из лаборатории Патрика Вийомье и первый автор этой работы. «Это особенно заметно на уровне активации сети режима по умолчанию, сети мозга, которая сильно активируется в состоянии покоя. Его активность часто нарушается депрессией или тревогой, что позволяет предположить, что он участвует в регуляции эмоций. У пожилых людей часть этой сети, задняя поясная кора, которая обрабатывает автобиографическую память, показывает увеличение своих связей с миндалевидным телом, которое обрабатывает важные эмоциональные стимулы. Эти связи сильнее у субъектов с высокими показателями тревожности, с размышлениями или с негативными мыслями.

Эмпатия и старение

Однако пожилые люди, как правило, регулируют свои эмоции лучше, чем молодые, и легче сосредотачиваются на положительных деталях даже во время негативного события. Но изменения в связях между задней поясной корой и миндалевидным телом могут указывать на отклонение от нормального явления старения, которое проявляется у людей, которые проявляют больше беспокойства, размышлений и негативных эмоций. Задняя поясная кора является одной из областей, наиболее пораженных деменцией, что позволяет предположить, что наличие этих симптомов может увеличить риск нейродегенеративного заболевания.

Плохая эмоциональная регуляция и тревога увеличивают риск слабоумия или наоборот? Мы до сих пор не знаем», — говорит Себастьян Баэз Луго. «Наша гипотеза состоит в том, что у более тревожных людей не будет или меньше способности к эмоциональному дистанцированию. Механизм эмоциональной инерции в контексте старения тогда можно было бы объяснить тем фактом, что мозг этих людей остается «замороженным» в негативном состоянии, связывая страдания других со своими собственными эмоциональными воспоминаниями.

Может ли медитация быть решением?

Можно ли предотвратить деменцию, воздействуя на механизм эмоциональной инерции? Исследовательская группа в настоящее время проводит 18-месячное интервенционное исследование, чтобы оценить влияние изучения иностранного языка, с одной стороны, и практики медитации, с другой. ''Чтобы еще больше уточнить наши результаты, мы также сравним эффекты двух типов медитации: внимательности, которая заключается в закреплении себя в настоящем, чтобы сконцентрироваться на собственных чувствах, и того, что известно как медитация сострадания., который направлен на активное повышение положительных эмоций по отношению к окружающим», — добавляют авторы.

Это исследование является частью крупного европейского исследования MEDIT-AGEING, целью которого является оценка влияния немедикаментозных вмешательств на улучшение старения.

Источник