Molecular mechanisms of life- and health-span extension: role of calorie restriction and exercise intervention

摘要

The aging process results in a gradual and progressive structural deterioration of biomolecular and cellular compartments and is associated with many pathological conditions, including cardiovascular disease, stroke, Alzheimer's disease, osteoporosis, sarcopenia, and liver dysfunction. Concomitantly, each of these conditions is associated with progressive functional decline, loss of independence, and ultimately disability. Because disabled individuals require care in outpatient or home care settings, and in light of the social, emotional, and fiscal burden associated with caring for an ever-increasing elderly population, research in geriatric medicine has recently focused on the biological mechanisms that are involved in the progression towards functional decline and disability to better design treatment and intervention strategies. Although not completely understood, the mechanisms underlying the aging process may partly involve inflammatory processes, oxidative damage, mitochondrial dysfunction, and apoptotic tissue degeneration. These hypotheses are based on epidemiological evidence and data from animal models of aging, as well as interventional studies. Findings from these studies have identified possible strategies to decrease the incidence of age-related diseases and delay the aging process. For example, lifelong exercise is known to extend mean life-span, whereas calorie restriction (CR) increases both mean and maximum life-span in a variety of species. Optimal application of these intervention strategies in the elderly may positively affect health-related outcomes and possibly longevity. Therefore, the scope of this article is to (i) provide an interpretation of various theories of aging from a “health-span” perspective; (ii) describe interventional testing in animals (CR and exercise); and (iii) provide a translational interpretation of these data.Le processus du vieillissement se manifeste par la détérioration graduelle des structures biomoléculaires et cellulaires ; il est aussi associé à diverses conditions pathologiques comme la maladie cardiovasculaire, l'accident vasculocérébral, la maladie d'Alzheimer, l'ostéoporose, la sarcopénie et des anomalies des fonctions hépatiques. De façon analogue, chacune de ces conditions est associée à un déclin fonctionnel progressif, à la perte de l'autonomie et, au bout du compte, à l'incapacité. Les individus aux prises avec ces incapacités nécessitent des soins en consultation externe ou à domicile, et donc des coûts affectifs, sociaux et monétaires qui ne cessent de croître. Dans ce contexte, la recherche en gériatrie se penche sur les mécanismes biologiques mis en cause dans le déclin des fonctions et la perte des capacités afin d'offrir de meilleurs traitements et de présenter des meilleures stratégies d'intervention. Malgré une connaissance insuffisante du processus du vieillissement, on suppose que les mécanismes devraient comprendre des processus inflammatoires, des lésions oxydatives, des dysfonctions mitochondriales et la dégénérescence des tissus par apoptose. Ces hypothèses proviennent d'observations épidémiologiques, d'études de modèles animaux sur le vieillissement et de travaux scientifiques en intervention. Ces études ont permis d'élaborer des stratégies potentielles de réduction de l'incidence des maladies associées au vieillissement et de retarder le vieillissement en lui-même. Par exemple, on sait que la pratique régulière de l'activité physique accroît l'espérance de vie et que la restriction de l'apport énergétique (CR) augmente la durée de vie moyenne et la durée de vie maximale chez différentes espèces. L'application judicieuse de ces stratégies d'intervention auprès des personnes âgées pourrait avoir des répercussions positives sur la santé et, par surcroît, sur la longévité. Par conséquent, le but de cet article est (i) de fournir une interprétation des diverses théories du vieillissement sous l'angle d'une durée de vie en santé, (ii) de décrire les tests d'intervention auprès des animaux (CR et activité physique) et (iii) de proposer une transposition de ces observations.