Найдена основная молекулярная причина ухудшения здоровья в старости

Ученые Онкологического института Дана-Фарбера (Dana-Farber Cancer Institute), филиала Гарвардского университета, считают, что им удалось установить основную молекулярную причину нескольких ассоциированных с пожилым возрастом заболеваний, включая энергетическое увядание, ослабление функций сердца и других органов и метаболические нарушения, такие как диабет.

«То, что мы нашли, это основой путь старения, связывающий несколько возрастных биологических процессов, ранее рассматриваемых как не зависимые друг от друга», - говорит Рональд А. де Пиньо (Ronald А. DePinho), старший автор статьи, опубликованной в он-лайн издании журнала Nature. Первый автор статьи, Эргюн Шахин (Ergun Sahin) – сотрудник лаборатории де Пиньо и преподаватель Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School).

Профессор Гарвардской медицинской школы де Пиньо считает, что, несмотря на то, что исследования проводились на мышах, «результаты имеют самое непосредственное отношение к старению человека, так как этот основной путь может быть напрямую связан практически со всеми известными генами, участвующими в процессе старения, а также с существующими сегодня таргетными методами лечения, направленными на смягчение влияния старения на здоровье».

Ученые установили, что основной причиной связанного со старением ухудшения здоровья являются сбои в работе теломер – концевых участков хромосом, защищающих от повреждения ДНК. По мере достижения клеткой предопределенного лимита делений теломеры укорачиваются и изнашиваются, делая концы хромосом уязвимыми для ускоряющегося и неустранимого повреждения их ДНК.

Сталкиваясь с все увеличивающимся количеством повреждений ДНК, клетки активируют ген р53, что звучит как сигнал тревоги и затормаживает их нормальный рост и цикл деления, приказывая остановиться до тех пор, пока повреждение не будет устранено, или, если этого не происходит, самоуничтожиться.

Ранее ученые уже связали такую аварийную остановку и смерть клетки с возрастным повреждением органов, чьи клетки быстро делятся и омолаживаются благодаря запасам взрослых стволовых клеток. К таким тканям, среди прочих, относятся кожа, слизистая оболочка кишечника, а также клетки крови, которые создают триллионы новых клеток за каждый день жизни.

Однако оставался без ответа вопрос о том, как клетки с меньшим числом делений, такие как в сердце или в печени, поддерживают эквивалентный уровень старения. Ученые чувствовали, что если им удастся раскрыть эту тайну, они могли бы по-новому посмотреть на то, как повреждение ДНК может приводить к возрастному ухудшению состояния всех органов.

Новые данные показывают, что дисфункция теломер и активация гена р53 вызывают и волну клеточной и тканевой дегенерации, что связывает теломеры с хорошо известными механизмами старения, ассоциированными не просто с быстрым ростом и делением. Другими словами, дисфункция теломер не является единственным виновником возрастного ухудшения здоровья. По мнению де Пиньо и его коллег, это «вор в законе».

В январе 2011 года в журнале Nature де Пиньо опубликовал исследование, в котором продемонстрировал возможность обращения вспять симптомов крайне выраженного старения у мышей, повысив уровень теломеразы – фермента, поддерживающего здоровье теломер.

Дисфункция теломер вызывает также ряд реакций, ведущих к ухудшению здоровья и уменьшению продолжительности жизни. Например, мышцы страдают от потери митохондрий, химических энергетических станций клетки, приводя к убыванию жизненной силы и снижению функций сердца и других органов. Увеличивается риск возникновения метаболических расстройств, таких как диабет.

Кроме того, процесс ослабляет антиоксидантную защиту организма от повреждающих молекул, известных как активные формы кислорода, или свободные радикалы, накапливающихся с возрастом и под воздействием стрессов. До сих пор некоторые исследователи считают угасание митохондрий или накопление свободных радикалов основными причинами возрастных заболеваний. Новая работа объединяет эти кажущиеся разрозненными механизмы в единую теорию старения.

Ученые пришли к выводу, что дисфункция теломер вызывает эту волну метаболических расстройств и органной недостаточности, потому что активация гена р53 подавляет функции двух главных регуляторов метаболизма – генов PGC1-альфа (PGC1-alpha) и PGC1-бета (PGC1-beta). Подавление функций этих регуляторов снижает активность метаболических процессов, необходимых для обеспечения организма энергией и противодействия стрессу. В экспериментах на мышах ученые показали, что выключение р53 активировало гены PGC1-альфа и PGC1-бета.

«Это первое исследование, которое непосредственно связывает дисфункцию теломер с регуляторами митохондрий и антиоксидантной защитой посредством гена р53», - говорит де Пиньо. «Открытие этого нового пути старения объединяет множество идей, высказанных людьми, и дает нам более глубокое понимание процесса старения».

Объединяя несколько основных путей старения под эгидой дисфункции теломер, замечает он, эти открытия могут дать новые мишени для терапии. Эти механизмы могут также лежать в основе относительно внезапного и быстрого угасания организма, ведущего к концу жизни.

«Мы думаем, что дисфункция теломер, ослабляющая защиту от свободных радикалов, или активных форм кислорода, - говорит де Пиньо, - подвергает теломеры ускоренным темпам повреждения, которые не могут быть восстановлены, приводя тем самым к еще большему ухудшению состояния органов. Фактически, это приводит в движение спираль смерти».

Источник: www.lifesciencestoday.ru