Американские исследователи впервые изучили влияние временного ограничения в пище (например, поста или диеты) на работу нервной системы на молекулярном уровне.

Эксперименты с личинками плодовой мушки дрозофилы показали, что краткосрочное ограничение в пище снижает активность синапсов между нейронами и мышечными клетками. Но в конечном итоге такой эффект положительно сказывается на здоровье.

«С одной стороны наши результаты могут показаться нелогичными, потому что обычно ограничение в пище ассоциируется с чем-то полезным, а здесь мы обнаружили закупорку естественной активности нейронов, – объясняет в пресс-релизе руководитель исследования профессор Пеймун Хагиги (Pejmun Haghighi) из Института исследования старения Бака.– Но, с другой стороны, это весьма ценно, что при недостатке питательных веществ организм уменьшает высвобождение нейротрансмиттера и, таким образом, эффективно сохраняет энергию».

Учёных давно волнует вопрос, каким образом ограничение калорийности пищи влияет на продолжительность жизни и замедляет развитие возрастных заболеваний. Однако Хагиги в первую очередь интересовали молекулярные механизмы, которые регулируют высвобождение нейромедиаторов – биологически активных веществ, обеспечивающих передачу нервного импульса между нейронами. В частности исследователь сосредоточился на так называемом синаптическом гомеостазе, когда организм поддерживает нервную активность строго в пределах определённого диапазона, чтобы обеспечить стабильность нейронных связей.

В 2012 году его команда обнаружила, что синаптический гомеостаз регулирует фермент под названием TOR, который также может влиять на продолжительность жизни у целого ряда организмов. Это открытие показало тесную связь между работой нервной системы и замедлением старения.

Фермент TOR выполняет множество функций, но одной из его главных задач является регуляция скорости производства белков в зависимости от наличия в организме необходимого строительного материала – аминокислот. Теперь Хагиги и его коллеги показали, что тот же фермент участвует в управлении нервной системой при недостатке питательных веществ.

Команда давала личинкам дрозофил пищу с пониженным содержанием питательных веществ и наблюдала изменение биохимических и электрофизиологических параметров организма. Один из использованных методов позволяет записывать активность нейромышечных соединений в тех точках, где нейроны передают импульсы скелетной мускулатуре. Синапс между клетками мышц и нервными клетками наиболее полно отражает активность всей нервной системы у животных и человека, отмечает Хагиги и коллеги.

Сначала учёные сократили содержание белка в рационе личинок и ожидаемо наблюдали снижение активности фермента. Но, к их удивлению, передача нервного сигнала и уровень синаптического гомеостаза нисколько не изменились. В то же время кратковременное голодание полностью подавляло синаптическую активность в течение трёх часов.

Известно, что нарушение стабильности нервного сигнала может привести к развитию серьёзных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, шизофрения или эпилепсия. Возможно, при незначительном снижении питательности рациона организм старается поддерживать синаптический гомеостаз на прежнем уровне, чтобы избежать колебаний. Но в случае отсутствия пищи возникает серьёзная угроза стабильности работы нервной системы, и открытый механизм выполняет функцию аварийного отключения.

«Наши результаты показывают, что временное ограничение в пище является полезным, потому что оно даёт нервной системе перерыв, чтобы успокоиться», – говорит Хагиги.
Теперь учёные хотят проверить, как снижение активности нервной системы под действием кратковременного голодания или отказа от калорийной пищи скажется на здоровье пациентов, страдающих нейродегенеративными заболеваниями. Возможно, таким образом можно будет снизить негативное воздействие болезни на их клетки мозга.