Mecanisme care stau la baza restricționării calorice și a cercetării circulației privind reglarea duratei de viață
De la Departamentul de Fiziologie (Z.U., A.C.), New York Medical College, Valhalla; Laboratorul de Gerontologie Experimentală (C.P.-F., R.d.C.), Institutul Național de Îmbătrânire, Institutele Naționale de Sănătate, Baltimore, MD; și Laboratorul de biologie celulară (C.P.-F.), Universitatea din Córdoba, Spania.
De la Departamentul de Fiziologie (Z.U., A.C.), New York Medical College, Valhalla; Laboratorul de Gerontologie Experimentală (C.P.-F., R.d.C.), Institutul Național de Îmbătrânire, Institutele Naționale de Sănătate, Baltimore, MD; și Laboratorul de biologie celulară (C.P.-F.), Universitatea din Córdoba, Spania.
De la Departamentul de Fiziologie (Z.U., A.C.), New York Medical College, Valhalla; Laboratorul de Gerontologie Experimentală (C.P.-F., R.d.C.), Institutul Național de Îmbătrânire, Institutele Naționale de Sănătate, Baltimore, MD; și Laboratorul de biologie celulară (C.P.-F.), Universitatea din Córdoba, Spania.
De la Departamentul de Fiziologie (Z.U., A.C.), New York Medical College, Valhalla; Laboratorul de Gerontologie Experimentală (C.P.-F., R.d.C.), Institutul Național de Îmbătrânire, Institutele Naționale de Sănătate, Baltimore, MD; și Laboratorul de biologie celulară (C.P.-F.), Universitatea din Córdoba, Spania.
Abstract
Această revizuire se concentrează pe dovezile emergente că atenuarea producției de specii reactive de oxigen și inhibarea căilor inflamatorii joacă un rol central în efectele cardiovasculare antiaging ale restricției calorice. Se pune un accent deosebit pe rolul potențial al sistemului redox de membrană plasmatică în căile induse de restricția calorică, responsabile pentru detectarea stresului oxidativ și creșterea rezistenței la stres oxidativ celular. Propunem că restricția calorică crește biodisponibilitatea NO, scade generarea de specii de oxigen reactiv vascular, activează calea elementului de răspuns Nrf2/antioxidant, inducând sisteme de detoxifiere a speciilor reactive de oxigen, exercită efecte antiinflamatorii și, prin urmare, suprimă inițierea/progresia bolilor vasculare care însoțesc îmbătrânire.
Stresul oxidativ, îmbătrânirea și membrana plasmatică
Mitocondriile sunt principala sursă de producție de ATP. În timpul fosforilării oxidative mitocondriale, se produc specii reactive de oxigen (ROS). ROS sunt asociate cu deteriorarea ADN-ului, lipidelor și proteinelor. 14-16 Patologia îmbătrânirii și a bolilor legate de vârstă implică stresul oxidativ ca etapă timpurie a dezvoltării sale, 17-19 confirmat de o scădere a apărării antioxidante și o creștere a daunelor oxidative. 20,21 Îmbătrânirea este, de asemenea, asociată cu modificări ale nivelurilor de capacitate antioxidantă și daune oxidative, ducând aparent la afectarea mitocondrială. Aceste modificări au fost cuplate cu creșterea deteriorării oxidative a ADN-ului, 22-25 lipide, 26,27 și proteine. 23,28-30 Acumularea mutațiilor ADN-ului mitocondrial, identificate în mod obișnuit în bolile legate de vârstă, induc tulburări ale complexelor mitocondriale, 31-33, inclusiv activitatea complexului mitocondrial III în inima îmbătrânită. 34 Funcția mitocondrială afectată determină o scurtare a alimentării cu ATP, rezultând în inducerea unor probleme suplimentare în căile biochimice. 31
Teoria radicalilor liberi a îmbătrânirii 35.36 a generat un interes considerabil cu privire la căutarea unor posibile baze biochimice ale proceselor de îmbătrânire. Multe studii anterioare au arătat că CR scade producția de ROS, minimizând astfel daunele oxidative. 37,38 Aceste studii au condus colectiv la ipoteza că CR prin reducerea stresului oxidativ extinde durata de viață. Membranele mitocondriale 39 și plasma 40 sunt situri de producție activă și abundentă de ROS și, prin urmare, prezintă un risc ridicat de deteriorare a ROS. Prin urmare, rezultă că un mecanism central pentru acțiunile CR poate implica modificări ale membranei care fie reduc producția de ROS, fie rezistă la deteriorarea oxidativă.
S-a propus că durata de viață este inversă legată de gradul de nesaturare a fosfolipidelor de membrană 41.42 și că elucidarea acestei relații poate oferi informații despre mecanismul de extindere a duratei de viață cu CR. 43 Modularea susceptibilității membranei la peroxidare, totuși, poate fi prea simplistă pentru a explica procesele de îmbătrânire, deoarece această ipoteză, în cea mai mare parte, nu ia în considerare alte procese asociate membranei. Astfel de procese includ modificări ale semnalizării celulare, scurgeri de protoni (și alți ioni), producția de ROS, inducerea apoptozei, menținerea sistemelor antioxidante. 46–49 Modificările induse de membrană în oricare dintre aceste procese ar putea avea consecințe majore care influențează stresul oxidativ și durata de viață.