Ограничение калорий и рапамицин по-разному защищают мышцы от старения

Старение неизбежно ведет к потере мышечной массы, что плохо отражается на здоровье всего организма. Для предотвращения этого процесса и продления активной жизни используют разные методы; хорошо зарекомендовало себя ограничение калорий. Но постоянные ограничения в еде — труднодостижимая задача, поэтом большой интерес представляют препараты, которые могут имитировать их эффект. Считается, что ограничение калорий действует через сигнальные пути mTORC1. Ингибитор mTORC1, рапамицин, продлевает жизнь дрожжам, мухам, червям и мышам. Долговременный прием рапамицина также хорошо влияет на скелетную мускулатуру мышей. Остается неясным, имеют ли ограничение калорий и рапамицин один и тот же механизм действия, можно ли их сочетать. Ученые из Швейцарии прояснили этот вопрос на мышиных моделях.

Авторы отбирали мышей в возрасте 15 или 20 месяцев и постепенно снижали их потребление пищи до 65% от изначального уровня. Мыши сначала худели, но потом их вес нормализовался на уровне на 21–26% ниже контрольного. Чтобы адаптироваться к меньшему потреблению калорий после потери жировых запасов, организм мыши лучше абсорбировал энергию, при этом температура тела и потребление энергии снижались.

Абсолютная сила хватки снижалась в обеих группах, но из-за потери массы тела относительная сила хватки у мышей с ограниченным потреблением калорий была лучше, хотя со временем также снижалась. Ограничение калорий благоприятно сказывалось на уровне глюкозы. Метаболизм мышей адаптировался, чтобы минимизировать затраты энергии. Авторы предполагают, что эти адаптации и приводят к увеличению продолжительности жизни.

Ограничение калорий также способствовало переходу от быстрых мышечных волокон к медленным. Медленные мышечные волокна менее подвержены возрастным изменениям. Поэтому в экспериментальной группе с возрастом снижалась мышечная масса, но мышечные функции сохранялись.

Считается, что ограничение калорий ингибирует активность mTORC1, индуцируемую питательными веществами. В этом случае изменения транскрипции генов в мышечных клетках должны быть одинаковыми при диете и приеме рапамицина. Для проверки этой гипотезы авторы секвенировали мРНК клеток четырех мышц у мышей в возрасте 30 месяцев. Они обнаружили, что профили экспрессии радикально различались у мышей, которым давали рапамицин, и у мышей, которым ограничивали питание. Во многих кластерах рапамицин частично или полностью обращал вспять изменения экспрессии генов, связанные со старением, при этом ограничение калорий эти изменения усиливало. Уровни циркулирующих провоспалительных цитокинов были ниже в обеих группах.

Далее ученые ограничивали калории у мышей с постоянной активацией mTORC1 в мышцах, у которых довольно быстро развивается саркопения. Для этих мышей были характерны такие же изменения в физиологии и метаболизме, как и для мышей дикого типа. Ограничение калорий не ингибировало mTORC1. Диета снижала накопление белка p62, но не восстанавливала аутофагию и не уменьшала признаки стресса эндоплазматического ретикулума.

Чтобы понять, не перекрываются ли эффекты ограничения калорий и рапамицина, авторы сочетали эти две терапии. У таких мышей также снижалась масса тела, улучшалась относительная сила хватки. У животных на ограничивающей калории диете уровень глюкозы не менялся при приеме рапамицина, однако изменялось пищевое поведение — мыши ели медленнее. Также сохранялись положительные эффекты, которые оказывает рапамицин на мышцы. Таким образом, ограничение калорий и прием препарата влияли на процессы, происходящие при старении, но их эффекты не перекрывались и могли суммироваться.