Сифилис - Лечение кожи

Как замедлить старение клеток? 4 эффективных совета от лауреата Нобелевской премии

Что такое старение

Прежде чем разобраться в процессе омоложения, попытаемся сначала понять, что такое старение*. Обычно под старением понимают процесс, при котором постепенно нарушаются и теряются важные функции организма, в том числе способности к размножению и регенерации.

процесс старения обусловлен некой (неизвестной) программой, заложенной эволюцией, причем программу эту можно замедлить или сломать. Приверженцы второй группы возражают: никакой специальной программы не существует, однако со временем накапливаются повреждения и поломки во всех структурах организма, что и приводит к старению.

Вне зависимости от правоты тех или других, процессы старения, происходящие на всех уровнях (от молекулярного до организменного), одинаковы для всех. Так, со временем в ДНК возникают мутации, начинает хуже регулироваться экспрессия генов, в клетках накапливаются агрегаты поврежденных белков и липидов.

Кроме того, деление клеток происходит реже, и клетки выполняют свои функции менее эффективно, что, в свою очередь, ведет к замедлению регенерации органов, уменьшению мышечной массы, ослаблению иммунитета, снижению умственных способностей и пр.

Изменения, перечисленные выше — всего лишь малая толика всех не слишком приятных процессов, которые происходят в стареющем организме. Перечень этих физиологических проблем наводит на невеселые размышления о том, что «прекрасное далеко», несмотря на мольбы, будет жестоко.

И ты с тоской смотришь на толстые тома молекулярной биологии, сознавая, как постарел за время их прочтения. Но, дорогой читатель, не спеши отчаиваться! Сотни ученых по всему миру, уже благополучно прошедшие этот путь, теперь трудятся, чтобы вернуть упущенные годы. И надо сказать, они достигли некоторых успехов в своем деле.

«Обнуление» и замедление часов

Одним из немаловажных успехов ученых было увеличение продолжительности жизни их лабораторных любимцев — круглого червя Caernorhabditis elegans, мушки Drosophila melanogaster и лабораторной мыши Mus musculus с помощью индуцированных мутаций в определенных генах или подбором диеты, ограничивающей калории [2].

Исследователи давно экспериментально находят гены, влияющие на продолжительность жизни, и пытаются понять механизм их действия. К настоящему моменту таких генов найдено уже несколько десятков (как в модельных организмах, так и в человеке).

  • И/ИФР (сигнальный путь инсулин/инсулиноподобного фактора роста). Каскад реакций, запускающий ингибирование факторов трансляции. Вероятно, эти факторы трансляции регулируют экспрессию генов, увеличивающих продолжительность жизни.
  • Путь трансляции белков, включающий mTOR (mammalian target of rapamycin). mTOR регулирует рост клеток, их подвижность, пролиферацию и выживание, а также транскрипцию и синтез белков. Ингибирование mTOR продлевает жизнь.
  • Путь с участием AMPK (5′ AMP-activated protein kinase). AMPK — это фермент, который играет роль в поддержании энергетического гомеостаза клетки.

Знаменательно то, что использование подобных приемов продлевало не только жизнь, но и молодость подопытных. Получается, что мы способны экспериментально замедлить ход «часов старения». Но возможно ли часы остановить или, более того, повернуть их стрелки вспять?

Сперматозоид, конечно, возрастом моложе, однако и он успел пройти через ряд клеточных делений. В клетке же, образованной в результате оплодотворения, «возрастной след» родителей отсутствует полностью!

ПОДРОБНЕЕ ПРО:  Стоит ли беспокоиться о ленточных червях?

Механизмы «обнуления» до сих пор неясны. Но все же понятно, что этот процесс проходит под действием определенных веществ, находящихся в цитоплазме яйцеклетки. Для выживания вида вышеописанный процесс чрезвычайно важен.

Процесс «обнуления» использовал в ранних экспериментах по клонированию Джон Гёрдон. Он извлекал ядро из яйцеклетки шпорцевой лягушки и вместо него помещал ядро мышечной (или кишечной) клетки головастика (рис. 1).

Ядро это перепрограммировалось (как и слившиеся ядра яйцеклетки и сперматозоида после оплодотворения) под действием тех же факторов, находящихся в цитоплазме яйцеклетки, что инициируют «обнуление».

Такая гибридная клетка развивалась, в итоге, в нормальный организм, без видимых признаков преждевременного старения. Данный эксперимент опроверг гипотезу о том, что процесс взросления и дифференцировки клеток сопровождается потерей генетического материала. К тому же он доказал, что возраст ядра-донора может быть «обнулен» [2].

Широко известны эксперименты лауреата нобелевской премии Синъи Яманаки по получению индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК). Клетки эти были получены из фибробластов взрослого организма с использованием всего лишь четырех транскрипционных факторов, что стало прорывом в области получения стволовых клеток [2, 5] (рис.1).

  1. ИПСК способны образовывать опухоли из-за своей высокой пролиферативной активности,
  2. при прохождении через цикл «взрослая клетка — дедифференцировка — ИПСК — дифференцировка — взрослая клетка» иногда проявляются некоторые генетические и эпигенетические нарушения,
  3. цикл этот занимает около трех недель, и при том процент успешно перепрограммировавшихся клеток невелик (максимальная эффективность — около 0, 01%) [8].

Эксперимент Яманаки также подтвердил гипотезу о том, что часы старения взрослых дифференцированных клеток могут быть «обнулены».

Рисунок 1. Схема уже классических экспериментов: клонирование лягушки Джоном Гёрдоном и получение ИПСК методом Синъя Яманаки. Рисунок с сайта Русского Репортера.

Во всех приведенных выше экспериментах омоложение протекает только совместно с дедифференцировкой (то есть с потерей клеточной специализации). Но возможно ли обратить процесс старения вспять, сохранив при этом специфические клеточные функции?

Омоложение без дедифференцировки

Разными группами ученых были проведены эксперименты, доказавшие возможность омоложения клетки без утраты её специфичности. Более того, к настоящему моменту описано уже три основных способа заставить клетку «вспомнить молодость» [2]:

  1. создание «молодого окружения»,
  2. воздействие на определенные гены и
  3. фармакологическое воздействие на клетки.
ПОДРОБНЕЕ ПРО:  Может ли Омега-6 жирных кислот помочь нам жить дольше

Знакомьтесь, эпигенетика

Основные механизмы перепрограммирования клеточного ядра и его дедифференцировки — это объекты, изучаемые эпигенетикой [13]. Эта наука изучает механизмы, которые меняют экспрессию генов, но не затрагивают при этом последовательность ДНК.

Пример. Клетки нашего организма имеют одинаковый генетический материал, но они экспрессируют различные гены, что приводит к клеточной специализации (клетки печени, кости, нейроны). Важно, что эпигенетические механизмы не только «руководят» дифференцировкой, но и постоянно поддерживают специализацию образовавшейся клетки.

Дифференцированные клетки многократно делятся и постоянно подвергаются воздействию дестабилизирующих внешних факторов, однако сохраняют свои функции [2]. Несмотря на эпигенетическую устойчивость, описанные выше эксперименты демонстрируют, что статус клеток пластичен и обратим.

Рисунок 3. Иллюстрация гипотезы, объясняющей различия между процессами омоложения и перепрограммирования клеток. При омоложении клетки подвергаются кратковременному воздействию факторов перепрограммирования, поэтому теряют только те признаки, которые менее устойчивы (возраст). При длительном воздействии этих факторов клетки теряют даже устойчивые признаки клетки (специализацию).

Заключение

Как замедлить старение клеток? 4 эффективных совета от лауреата Нобелевской премии

Опыты по омоложению клеток, как и выявление фактора омоложения GDF11, безусловно, впечатляют. Может показаться, что эликсир молодости вот-вот будет изобретен. Но, к сожалению, не так всё просто.

Сделанные на сегодняшний день открытия — это лишь самые первые шаги. Ученые далеки от полного понимания механизмов старения и того, каким образом его можно контролировать/регулировать. Не стоит также забывать, что эксперименты проводились на мышах.

Будет ли действовать тот же фактор GDF 11 на человека — неизвестно. И, наконец, существует вероятность, что мобилизация стволовых клеток у старых людей инициирует возникновение злокачественных опухолей или других побочных эффектов.

Поэтому, если вам предложат омоложения ради испить «настойки из молодой крови» или «коктейль из стволовых клеток», не спешите. Клиники молодости едва ли появятся в ближайшие десять лет. Но если вы хотите быть молодым и крепким уже сейчас, следуйте примеру Джеффри Лайфа (рис.

Adblock
detector