Старение — это многофакторный процесс постепенного нарушения и потери важных функций организма, в частности, способности к размножению и регенерации. Вследствие старения организм становится менее приспособленным к условиям окружающей среды, теряет свою устойчивость к болезням и травмам. Старение сопровождает человека на всем протяжении его жизни. Каждый человек генетически индивидуален, поэтому всем свойствен индивидуальный темп и характер старения. Вместе с тем, от условий и образа жизни зависит либо повышение, либо замедление темпа старения.
В настоящее время известно более 300 теорий, объясняющих процесс старения, однако больше всего доказательств имеет теория накопления повреждений. Разные виды животных стареют с разной скоростью, и специфические регуляторные пути, такие как сигнальный путь инсулина и инсулиноподобного фактора роста, могут регулировать продолжительность жизни индивидуумов в пределах вида путем перепрограммирования метаболизма клеток в ответ на изменения окружающей среды.
Ученые из Пущино, совместно с коллегами из Испании, Великобритании, Финляндии и Украины, проводили поиск новых факторов, которые регулируют продолжительность жизни Drosophila melanogaster. Результаты их исследований опубликованы в июньском номере журнала Journals of Gerontology: Biological Sciences.
В работе было проведено сравнение мРНК-транскриптомов (совокупность всех матричных РНК клетки) и метаболомов (совокупность всех клеточных метаболитов) двух линий дрозофил дикого типа, широко используемых в исследованиях старения: короткоживущие мушки Dahomey и долгоживущие мушки Oregon-R. «В ходе наших экспериментов мы обнаружили у мушек Dahomey черты, присущие короткоживущим индивидуумам и видам, такие как активация метаболизма жиров и патологическое изменение катаболизма углеводов, повышение уровня полиненасыщенных жирных кислот в мембранах, липоксидативный стресс, снижение экспрессии митохондриальных генов и активация регуляторной системы TOR – Target of Rapamycine, которая усиливает клеточный метаболизм. Более того, у мушек Dahomey оказалась более активной сигнализация октопамина. Октопамин - это биогенный амин, родственный норадреналину, который регулирует следующие процессы у насекомых: агрессию у самцов, процесс откладывания яиц у самок, а также поиск пищи, ее поедание и усвоение, и стрессовый ответ на голодание у обоих полов. Мы обнаружили, что наблюдаемые нами изменения в метаболизме мушек Dahomey укладываются в регуляторную схему, подчиненную октопамину. Предполагается, что мушки Dahomey, изначально обитавшие в пустынных областях западной Африки с ограниченным доступом к пище, генетически приспособлены к более суровым условиям и активной добыче пропитания, чем Oregon-R, как раз за счет наследуемого уровня повышенной сигнализации октопамина. Как показывают наши эксперименты, мушки Dahomey живут в условиях голодания дольше, чем Oregon-R. Более того, у мушек Dahomey есть еще одна генетическая особенность, которая побуждает их активно питаться: специфический вариант гена фуражировки (foraging). У этого гена есть два варианта: "домосед" ("sitter") и "скиталец" ("rover"). Вариант "скиталец", обнаруженный у Dahomey, заставляет мушек больше двигаться в присутствии пищи и усиливает усвоение сахаров. В лабораторных условиях доступ к пище не ограничен, и благодаря сочетанному действию октопаминовой сигнализации и гена "скитальца", мушки Dahomey потребляют больше питательных веществ, чем это нужно для их нормального функционирования. Это увеличивает образование повреждений в их клетках и ускоряет процесс старения» - рассказала пресс-службе ИТЭБ РАН автор статьи, научный сотрудник лаборатории радиационной молекулярной биологии, кандидат биологических наук Нина Губина.
Таким образом, ученые выявили новый сигнальный путь, ассоциированный с процессом старения, и подчеркнули необходимость системного подхода и ограниченность выводов, полученных при исследовании только одного или немногих физиологических параметров. Как выяснилось, различие в продолжительности жизни между мушками Dahomey и Oregon-R определяется не значительным изменением одного метаболического пути, а совокупностью небольших изменений в нескольких метаболических путях. Тем не менее, эти метаболические пути находятся под контролем единого регулятора – октопамина, и манипулирование этим сигнальным путем может стать эффективным методом для одновременного изменения сразу нескольких метаболических процессов и скорости старения.
Работа поддержана Европейским исследовательским Советом (260632 - ComplexI&Aging to A.S.);
Академией Финляндии (252048 to A.S);
Биотехнологическим и биологическим научно-исследовательским Советом (BB/M023311/1 to A.S.);
Центром международной мобильности (CIMO) (TM-12–8391 and TM-13–8919 to N.G.);
Министерством экономики и конкурентоспособности Испании, Институтом здоровья Карла III (PI14/00328 to R.P. and PI17/01286 to P.N.);
Автономным правительством Каталонии (2017SGR696 and SLT002/16/00250 to R.P.);
Министерством образования и науки Украины (grant number 0117U006426 to O.L.);
Фондами FEDER Европейского Союза (“A way to build Europe” to R.P.);
Докторантура - Программа в области медицины и наук о жизни Университета Тампере (to T.R). Р. С. является сэр Генри Уэллсом, докторантом, финансируемым Wellcome (204715/Z/16/Z).
Источник:
N Gubina, A Naudi, R Stefanatos, M Jove, F Scialo, DJ Fernandez-Ayala, T. Rantapero, I. Yurkevych, M. Portero-Otin, M. Nykter, O. Lushchak, P. Navas, R. Pamplona, A. Sanz. Essential physiological differences characterize short-and long-lived strains of Drosophila melanogaster. Journals of Gerontology: Biological Sciences. 2018, Vol. XX, No. XX, 1–9
https://doi.org/10.1093/gerona/gly143
Материал подготовила:
Алсу Дюкина
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru
Галерея
