Підрахунок калорій Роль певних поживних речовин у продовженні тривалості життя шляхом обмеження їжі
Метью Д. В. Пайпер, Вільям Мейр, Лінда Партрідж, Підрахунок калорій: роль конкретних поживних речовин у продовженні тривалості життя за рахунок обмеження їжі, Журнали геронтології: Серія A, том 60, випуск 5, травень 2005, сторінки 549–555 https://doi.org/10.1093/gerona/60.5.549
Анотація
Зменшення споживання їжі без недоїдання продовжує тривалість життя багатьох різних організмів. Більшість робіт у цій галузі виконувались на гризунах, де було показано, що як обмеження доступу до всього раціону, так і обмеження окремих дієтичних компонентів може призвести до продовження тривалості життя. Таким чином, для розуміння способу дії цього втручання представляє великий інтерес дослідити ті аспекти дієти, які є критично важливими для продовження тривалості життя. Подальші дослідження механізмів того, як харчові компоненти змінюють тривалість життя, добре підходять для модельного організму Drosophila melanogaster через його короткий термін життя та простоту обробки та утримання. Тому ми підсумовуємо практичні аспекти впровадження дієтичних обмежень у цьому організмі, а також виділяємо основні досягнення, які вже були досягнуті. Розмежування харчових компонентів, які є критично важливими для продовження життя, допоможе виявити механізми, за допомогою яких він діє.
Прийом поживних речовин сильно впливає на розвиток, родючість та тривалість життя. Вважається, що прийнята в їжу кількість адекватної їжі дієти диктує компроміс між здатністю підтримувати енергійний ріст або високу фертильність, з одного боку, та розвитком вікових патологій, що визначають тривалість життя, з іншого (1) . Таким чином, виявляється, що чинниками, що сприяють репродуктивному успіху організму в умовах конкуренції, є саме те, що сприяє його занепаду з віком. Теоретичні роботи (1–4) та емпіричні дослідження (5–9), що вивчали цей компроміс, забезпечують еволюційну основу для вивчення взаємозв’язку між харчуванням та тривалістю життя.
Обмеження у харчуванні (ДР) видається справді «загальнодоступним» модулятором тривалості життя (10), оскільки було показано, що воно збільшує тривалість життя в організмах, починаючи від дріжджів (11, 12), різних безхребетних (6, 13) та гризунів ( 14) для приматів, де попередні дані вказують на те, що він має позитивні результати (15–18). Хоча збереження фенотипу довголіття охоплює еволюційну відстань від одноклітинних організмів до ссавців, мало відомо про механізми, що пов'язують харчування та тривалість життя різних видів. Для досягнення прогресу в цій галузі ми вважаємо важливим, щоб під час досліджень ДР були виконані два критерії: 1) продемонстровано, що протоколи працюють в рамках еволюційних компромісів, описаних вище, так що на рівні споживання їжі для збільшення тривалості життя (обмежено), плодючість та/або ріст координовано знижуються, демонструючи, що відносно короткочасні тварини (повністю вигодовані), ймовірно, мають підвищену еволюційну придатність; і 2) дієти чітко визначені. Ці правила дозволяють дієтичні маніпуляції пов’язувати з конкретними фізіологічними реакціями, які повинні інформувати нас про механізми, за допомогою яких дієта впливає на ризик смерті.
Б фон
Особливості продовження життя, спричиненого зниженням їжі
DR був створений як надійний і повторюваний метод продовження тривалості життя у гризунів. Широкий діапазон обмежень у харчуванні від 33% до 80% споживання в умовах лібіту був використаний для продовження як середньої, так і максимальної тривалості життя гризунів (19). Також представляє великий інтерес те, що властивості зменшення споживання їжі, що сприяють довголіттю, виявилися ефективними, коли режим вводиться після розвитку, вказуючи на те, що захисні ефекти від зменшення їжі можуть бути отримані пізніше в житті і не обов'язково вартість затримки розвитку (7, 23–25).
Можливо, найбільш вражаючою рисою продовження життя за рахунок зменшення споживання їжі є затримка початку широкого кола вікових патологій. Вважається, що затримка появи таких захворювань гризунів, як хронічна нефропатія, кардіоміопатія та новоутворення, лежить в основі величини впливу DR на тривалість життя, яка зазвичай збільшується у тварин з обмеженими можливостями на 40% –50% як для медіани, так і для максимуму ( 26, 27). Таким чином, ознаками продовження тривалості життя, спричиненого АР, є його ефективність у запобіганні широкому колу захворювань та істотний вплив на тривалість життя.
Калорійність або DR?
Термін «обмеження калорій» (CR) набув загального вживання для позначення продовження тривалості життя шляхом зменшення їжі. Однак цей термін часто використовується без чіткого посилання на те, що він насправді описує. Ми вважаємо, що чітке посилання на це підкреслює необхідність більшого використання терміна «обмеження в харчуванні» для опису заходів щодо зменшення їжі, які продовжують тривалість життя за критеріями, описаними вище.
Існує два можливі способи визначення CR, які мають різне та незмінне значення. Це: 1) для опису теоретичного енергетичного вмісту дієти; і 2) описати фактичну біологічно корисну енергію в раціоні. Це розрізнення важливо зробити, оскільки останній термін може дати уявлення про фізіологічні механізми, за допомогою яких дієта впливає на тривалість життя, тоді як перший термін не може. Таким чином, опубліковані звіти, що описують наслідки зниження калорій за допомогою першого визначення, слід інтерпретувати надзвичайно консервативно, коли робите механістичні висновки. Це стає очевидним після подальшого розгляду значення двох визначень.
Теоретичний енергетичний вміст дієти
Теоретична калорійність їжі, що використовується в літературі, випливає з досліджень калориметрії бомб, модифікованих емпірично отриманими даними (28). Це дозволяє формулювати підхід до дизайну продуктів харчування, який призначає вуглеводам і білкам 4 ккал/г, а жиру 9 ккал/г. Слід підкреслити, що це визначення є основою для твердження в більшості літератури, що тварини, які піддаються різному обробленню, поглинають рівні або нерівномірні добові та прижиттєві калорії [наприклад, див. Схему харчування в (26, 27, 29)].
Використовуючи це визначення, існує багато досліджень, які демонструють кореляцію між зменшеним добовим споживанням калорій та продовженням тривалості життя (24, 25, 30–33). Однак, щоб термін CR був дійсним у цьому сенсі, має існувати зобов'язальна залежність між теоретичним вмістом калорій у раціоні та фенотипом довголіття. Є кілька досліджень, які показують, що це не так (24, 27, 34–40). Незважаючи на занепокоєння тим, що у ряді з цих випадків не були дотримані повні критерії, викладені вище для характерного ефекту «CR» на тривалість життя, інші з них справді відповідають цим критеріям, і це через прийом дієт, при яких щоденний прийом калорій не зменшувався . Таким чином, “обмеження в харчуванні” є більш відповідним терміном для опису втручання цим визначенням.
Фактична біологічно корисна енергія в дієті
Кількісно визначити фактичні, біологічно доступні поживні речовини в раціоні надзвичайно важко зробити. Це пов’язано з тим, що його визначення передбачає складні експериментальні процедури, а саме значення залежить від харчового балансу їжі, а також від фізіології тварини (що залежить від генотипу, віку та різних аспектів навколишнього середовища). Таким чином, фактичні біологічно корисні поживні речовини в раціоні різні для кожного організму і змінюються протягом усього життя тварини. Цей момент був визнаний раніше і добре обгрунтований Пейном (41) щодо біологічно корисного вмісту білка в дієтах, а також Вайндрух та Уолфорд (19) у своїй книзі, що має слушну назву "Затримка старіння та хвороби за допомогою дієтичних обмежень". У світлі труднощів у встановленні фактичної біологічно корисної енергії в дієті, ми також вважаємо, що термін "обмеження в харчуванні" слід використовувати для позначення літератури в цій галузі.