Харчування, репродуктивна здатність, стрес і старіння: п'ятнадцять років наших досліджень на дрозофілах

Анотація

Дослідження з використанням Drosophila melanogaster надали фундаментальні уявлення про те, як взаємодія дієти, репродукції, генетики та довкілля формує процеси старіння. Наші результати продемонстрували, що тривалість життя та репродуктивні характеристики є надзвичайно чутливими до харчового балансу, а дрозофіла є оптимальною моделлю для розмежування цих компромісів. У різних дослідженнях показано, що співвідношення білків і вуглеводів, а не лише загальна калорійність, визначає, чи спрямовується ресурсний інвестиційний пріоритет на репродукцію чи на довголіття. Мухи природно обирають такі співвідношення поживних речовин, які максимізують плодючість ціною зниження виживаності, тоді як експериментальні маніпуляції з дієтою виявляють специфічні до статі та трансгенераційні впливи на стресостійкість, метаболізм та антиоксидантний захист. Умови розвитку, включно з личинковим харчуванням, типом споживаного цукру та стресом перенаселення, додатково програмують фізіологію дорослих особин через шляхи інсулін/IGF та TOR. Наші дослідження показали, що інсуліноподібні пептиди здійснюють нереплікативну регуляцію харчової поведінки, розподілу макронутрієнтів і метаболічної стійкості, причому ключову інтегративну роль у системній сигналізації відіграють нейромодулятори та клітини-попередники кишечника. Функціонування мітохондрій та підтримка редокс-балансу є критично важливими, оскільки експресія альтернативних дегідрогеназ або модуляція системи CncC/Keap1 перебудовують стресостійкість та тривалість життя. Дослідження дії екологічних токсикантів, таких як солі алюмінію чи донори оксиду азоту, демонструють, що оксидативний та нітрозативний стрес знижують виживаність, тоді як втручання, зокрема α-кетоглутарат або помірне роз’єднання мітохондрій, забезпечують контекстно-залежний захисний ефект. Рослинні екстракти, мікроелементи та наноматеріали діють як герметичні модифікатори тривалості життя, хоча їх позитивні ефекти суворо обмежуються дозою, статтю та типом дієти. Більше ніж п’ятдесят досліджень, опублікованих упродовж останніх п’ятнадцяти років, показують, що харчування, репродукція, сигнальні шляхи та впливи довкілля конвергують у визначенні тривалості здорового життя, забезпечуючи механістичні пояснення, що мають широку актуальність для геронтології та трансляційної біології.