Ученые открыли новую возможность замедлить старение

Фото: Shutterstock/FOTODOM
6 сентября 2017 года, 19:04
Комментировать

Биологи из Лос-Анджелеса разработали механизм вмешательства в клеточные процессы, который может останавливать старение и возвращать молодость — пока правда только мухам-дрозофилам.

В эксперименте использовали дрозофил среднего возраста, и в его процессе значительно улучшилось здоровье мух и замедлилось их старение. Ученые считают, что этот метод может в конечном итоге привести к замедлению возникновения и развития болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, рака, инсульта, сердечно-сосудистых заболеваний и других болезней людей, связанных с возрастом.

Метод «омоложения» фокусируется на митохондриях, крошечных генераторах энергии, находящихся внутри всех клеток организма. Митохондрии с возрастом все чаще повреждаются, и по мере взросления и старения людей поврежденные митохондрии, как правило, накапливаются в их мозге, мышцах и других органах. Когда поврежденные митохондрии накапливаются, они могут стать токсичными и способствовать возникновению широкого спектра возрастных заболеваний, сказал Дэвид Уокер (David Walker), профессор интегративной биологии и физиологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), старший автор исследования.

Дисфункциональные митохондрии — причина старения

В новом исследовании Уокер и его коллеги обнаружили, что у дрозофил примерно в середине их жизни, в месячном возрасте, митохондрии становятся более крупными и удлиненными, в то время как в юном возрасте они имеют округлую форму и более мелкие размеры.

 «Мы считаем, что увеличение размеров митохондрий и их удлинение ухудшают способность клетки очищаться от поврежденных митохондрий», — сказал Уокер. «Наше исследование предполагает, что дисфункциональные митохондрии накапливаются с возрастом, а не удаляются из клеток».

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, сообщается, что ученые UCLA искусственно удалили поврежденные митохондрии, разбив их на более мелкие части. После этого мухи стали намного более активными, энергичными и выносливыми. Отмечается, что после экспериментального вмешательства самки плодовых мух прожили в среднем на 20% дольше естественного срока их жизни, а самцы — на 12% дольше.

Белок и ген, отвечающие за продление молодости

Исследование подчеркивает большую важность белка под названием Drp1 в процессах старения. По крайней мере, у плодовых мух и мышей уровень содержания Drp1 заметно снижается с возрастом.

Чтобы разрушить дисфункциональные митохондрии в клетках дрозофил, Анил Рана, ученый проекта UCLA и ведущий автор исследования, увеличил уровень содержания белка Drp1. Это позволило мухам избавиться от поврежденных митохондрий, оставив в клетках только здоровые органеллы. Уровень содержания Drp1 был увеличен в течение одной недели, начиная с 30-дневного возраста мух, то есть с середины их жизни.

Во время того же самого эксперимента Рана продемонстрировал, что ген Atg1 у плодовых мух также играет важную роль в клеточном старении. Он «выключил» этот ген, лишив клетки мух способности устранять поврежденные митохондрии. Это доказало, что Atg1 тоже необычайно важен для анти-возрастного эффекта. Белок Drp1 разрушает увеличенные митохондрии, ген Atg1 необходим для выведения поврежденных митохондрий из клеток.

«Это похоже на то, как если бы мы взяли мышечную ткань среднего возраста и омолодили ее до состояния молодой мышцы», — сказал Уокер, автор исследования. «Мы фактически задержали возрастное ухудшение здоровья, и всего семи дней нашего вмешательства было достаточно для того, чтобы значительно продлить жизнь мух и улучшить состояние их здоровья».

Одной из конкретных проблем со здоровьем, на которую было направлено лечение, было увеличение проницаемости кишечника, начинающееся примерно за неделю до смерти дрозофи . Последующие исследования в других лабораториях показали, что увеличение проницаемости кишечника является отличительной чертой старения не только у мух, но и у червей, мышей и обезьян. В исследовании UCLA это состояние было значительно отодвинуто во времени после того, как у мух был увеличен уровень содержания белка Drp1.

Почему именно дрозофилы?

Дрозофилы часто используются для исследований проблем старения, потому что их небольшой срок жизни позволяет ученым отслеживать влияние конкретных методов лечения в течение управляемого периода времени, а многие из признаков старения на клеточном уровне аналогичны тем, которые протекают и у человека. Кроме того, ученые определили все гены плодовой мухи, и им хорошо известно, как включать и выключать отдельные гены.

Уокер надеется, что механизм «омоложения», подобный тому, который его команда разработала для дрозофил, в конечном итоге сможет помочь и людям, замедляя их старость и задерживая развитие связанных со старением заболеваний. Уокер пояснил, что новый подход эффективен даже при его использовании в течение небольшого времени, и это особенно важно, потому что долгосрочное использование почти любого препарата может иметь вредные побочные эффекты у людей.

Одной из долгосрочных целей исследований группы ученых из UCLA является разработка фармацевтических препаратов, которые бы копировали эффект увеличения уровня содержания Drp1, чтобы продлить жизнь людей и удлинить то, что они называют «периодом человеческого здоровья», то есть количества здоровых лет в жизни людей.

Белок, отвечающий за старение

В другой части эксперимента, в том числе с участием мух среднего возраста, ученые отключили синтез белка под названием Mfn, который позволяет митохондриям сливаться в более крупные агломерации. Отключение этого белка также продлило жизнь мух и улучшило их здоровье.

«Вы можете либо разбить митохондрии на более мелкие части, увеличив содержание белка Drp1, либо предотвратить их слияние, дезактивируя белок Mfn», — сказал Рана. «Оба механизма в результате производят один и тот же эффект: уменьшение митохондрий в размерах, и, как следствие этого, увеличение продолжительности жизни».

Функция белка Drp1 у животных была обнаружена Александром ван дер Блеком (Alexander van der Bliek), профессором биологической химии UCLA, еще в начале 2000-х годов. Однако в то время ученые вряд ли могли предположить, что его функции заключаются еще и в продлении молодости и улучшении здоровья. Пока эксперименты показали хорошие результаты на дрозофилах. Возможно, после серии испытаний на других животных ученые научатся продлять молодость и у человека.

Поделиться

Комментарии

Доктор Филип Ничке, получивший прозвище «Доктор Смерть», представил миру новый спорный проект
Новым фактором, влияющим на здоровье сотрудников, является «организационная справедливость»
В ходе эксперимента они продемонстрировали этот эффект на компьютерных трехмерных фигурах
На продукты, которые соответствуют всем нормам, планируют наклеивать эмблему «Здоровое питание»
Ученые подтвердили результаты исследования, которое выявило ген, определяющий мужскую ориентацию
Эта цифра кардинально расходится со «средней зарплатой по стране», объявленной Росстатом