Experimentele cu animale descrise într-o lucrare publicată de Aging Cell arată că reducerea aportului caloric alimentar cu 40% protejează neuronii de daunele cauzate de calciu excesiv, asociat cu tulburări neurodegenerative, cum ar fi boala Alzheimer, în

benefică

Fundația Amparo din Pesquisa do São Paulo

Studiile asupra diferitelor specii de animale sugerează o legătură între a mânca mai puțin și a trăi mai mult, dar mecanismele moleculare prin care restricția calorică oferă protecție împotriva bolilor și extinde longevitatea nu sunt bine înțelese.

Noi indicii pentru a ajuta la rezolvarea misterului sunt prezentate într-un articol publicat în numărul din septembrie al Aging Cell de către oamenii de știință de la Centrul de Cercetare a Proceselor Redox în Biomedicină (Redoxoma), unul dintre Centrele de Cercetare, Inovare și Diseminare (RIDC) finanțat de FAPESP.

Rezultatele experimentelor in vitro și in vivo efectuate de echipa Redoxoma au inclus constatarea că o reducere cu 40% a aportului caloric alimentar crește retenția de calciu mitocondrial în situațiile în care nivelurile de calciu intracelular sunt patologic ridicate. În creier, acest lucru poate ajuta la evitarea morții neuronilor care este asociată cu boala Alzheimer, boala Parkinson, epilepsia și accidentul vascular cerebral, printre alte afecțiuni neurodegenerative.

Mitocondriile sunt organite care mențin celulele pline de energie și reglează metabolismul celular.

"Mai mult decât promovarea beneficiilor consumului frugal, ne propunem să înțelegem mecanismele care fac ca consumul excesiv de calorii să fie mai bun pentru sănătate. Acest lucru poate indica noi obiective pentru dezvoltarea medicamentelor împotriva diferitelor boli", a declarat Ignacio Amigo, autorul principal al articolului . Ancheta a fost efectuată la Institutul de Chimie al Universității din São Paulo (IQ-USP) din Brazilia în timpul cercetării postdoctorale a lui Amigo.

Potrivit lui Amigo, calciul participă la procesul de comunicare între neuroni. Cu toate acestea, boala Alzheimer și alte tulburări neurologice pot provoca un aflux excesiv de ioni de calciu în celulele creierului datorită supraactivării receptorilor neuronali de glutamat. Această afecțiune, cunoscută sub numele de excitotoxicitate, poate deteriora și chiar distruge neuronii.

Pentru a verifica efectul restricției calorice asupra excitotoxicității, oamenii de știință Redoxoma au comparat două grupuri de șoareci și șobolani. Animalele de control au primit hrană și apă ad libitum timp de 14 săptămâni și au fost supraponderali la sfârșitul experimentului. Celălalt grup a primit o dietă cu restricție calorică de 40% (CR) pentru aceeași perioadă.

„Am calculat cantitatea zilnică de calorii consumate în medie de grupul de control și am oferit celuilalt grup cu 40% mai puțin”, a explicat Amigo. „Nu au devenit subponderali și au rămas sănătoși, deși le-am completat dieta cu vitamine și minerale pentru a evita malnutriția din cauza cantității limitate de alimente.”

În primul test, animalele au fost injectate cu acid kainic, un analog al glutamatului cu un efect similar în ceea ce privește inducerea influxului de calciu neuronal, deși mai persistent. La rozătoare, poate provoca leziuni ale creierului, convulsii și moarte a celulelor neuronale datorită supraactivării receptorilor de glutamat din hipocamp. Este utilizat în laborator pentru a imita epilepsia.

"Am administrat o doză mică pentru a evita uciderea animalului. Chiar și așa, acidul kainic a provocat convulsii în grupul de control. Nu a avut niciun efect asupra grupului CR", a spus Amigo.

Deoarece cercetările anterioare au arătat că creșterea absorbției de calciu mitocondrial poate permite protecția împotriva excitotoxicității, a continuat el, "am decis să verificăm in vitro dacă acesta a fost cazul în modelul nostru. Am izolat mitocondriile cerebrale de la șobolani și am comparat din nou cele hrănite ad libitum cu cele pe o dietă de 40% CR. Pe măsură ce am adăugat calciu în mediu, am observat niveluri mai ridicate de absorbție a calciului mitocondrial în grupul CR. "

Următorul pas a fost să vedem ce s-a întâmplat când mitocondriile izolate din fiecare grup au fost tratate cu ciclosporină, un medicament cunoscut pentru creșterea retenției de calciu. În timp ce absorbția de calciu a crescut într-adevăr în mitocondriile din grupul de control, acesta a rămas neschimbat în grupul CR, eliminând diferența observată în testul anterior.

„Ținta ciclosporinei în mitocondrii este bine cunoscută”, a spus Amigo. Medicamentul inhiba actiunea unei proteine ​​numita ciclofilina D, ducand la o retentie crescuta a calciului mitocondrial.

În acest caz, totuși, nivelurile de ciclofilină D s-au dovedit a fi aceleași în ambele grupuri. Prin urmare, cercetătorii au decis să măsoare nivelurile altor proteine ​​care ar putea interfera cu acțiunea ciclofilinei D în organism.

„Am descoperit că restricția calorică induce o creștere a nivelurilor unei proteine ​​numite SIRT3, care este capabilă să modifice structura ciclofilinei D. Îndepărtează o grupare acetil din moleculă într-un proces cunoscut sub numele de deacetilare, iar acest lucru inhibă ciclofilina D, deci că mitocondriile rețin mai mult calciu și devin insensibile la ciclosporină ", a spus Amigo.

Așa cum au descoperit deja alte grupuri de cercetare, echipa Redoxoma a observat, de asemenea, o creștere a activității enzimelor antioxidante, cum ar fi glutation peroxidaza, glutation reductaza și superoxidul dismutaza în mitocondriile rozătoarelor CR. Potrivit oamenilor de știință, aceste rezultate sugerează o capacitate sporită de gestionare a stresului oxidativ cerebral, o afecțiune care contribuie la apariția mai multor boli degenerative.

Multe studii privind efectele restricției calorice asupra metabolismului și a semnalizării celulare au fost efectuate la IQ-USP. Datele preliminare sugerează că modificarea transportului de calciu mitocondrial indusă de restricția calorică poate apărea și în alte țesuturi în afară de creier, cu repercusiuni diferite.

Pentru Amigo, proteinele cu activitate afectată de intervenția nutrițională din acest studiu recent sunt ținte potențiale care trebuie explorate pentru tratamentul bolilor în care excitotoxicitatea determină pierderea neuronilor.

Declinare de responsabilitate: AAAS și EurekAlert! nu sunt responsabili pentru acuratețea comunicatelor de presă postate pe EurekAlert! prin instituții care contribuie sau pentru utilizarea oricărei informații prin intermediul sistemului EurekAlert.