Когда дело доходит до замедления старения человека, теломеры уже давно являются заманчивой мишенью. Эти сложные повторяющиеся последовательности ДНК, покрывающие концы хромосом, отсчитывают годы, укорачивая каждый раз, когда клетка делится, что в конечном итоге приводит к гибели клетки.
жюри еще не вынесено о том, может ли обращение вспять этого укорочения стать молекулярным источником молодости, но новое исследование на рыбках данио обнадеживает. Когда исследователи удлинили теломеры в клетках кишечника этих крошечных полупрозрачных рыбок, они обратили вспять признаки старения во всем организме.
«Это действительно хорошая статья, — говорит Рональд ДеПиньо, биолог-онколог из Онкологического центра им. М. Д. Андерсона, изучающий теломеры и старение. Авторы исследования, опубликованного в этом месяце в Природа Старениепредполагают, что их данные могут поддержать старую теорию о том, что кишечник каким-то образом контролирует старение во всех тканях. ДеПиньо еще не полностью продан, но он говорит, что ясно, что орган играет важную роль в здоровом старении.
Во время эмбрионального развития фермент теломераза удлиняет теломеры, чтобы позволить клеткам чаще делиться. Но ген теломеразы в значительной степени выключен в большинстве клеток взрослых людей; он снова включается только в быстро делящихся раковых клетках.
Исследователи давно интересуются теломеразой как средством против старения. Некоторые данные свидетельствуют введение мышам теломеразы может обратить вспять симптомы старения, сдерживая все, начиная от появления седых волос и заканчивая снижением когнитивных функций. Но лечение людей теломеразой было бы рискованным из-за возможности вызвать рак, а также из-за сложности проникновения фермента в каждую клетку тела. Недавние исследования на людях также показали, что хотя короткие теломеры вызывают воспаление, длинные теломеры несут более высокий риск рака.
Чтобы выяснить, будет ли более целенаправленное лечение теломеразой более эффективным, Мигель Годиньо Феррейра, исследователь старения из Университета Лазурного Берега, и его коллеги обратились к рыбкам данио. Феррейра говорит, что эти пловцы — размером с пенни — являются хорошей моделью старения, потому что их теломеры по своей природе примерно такой же длины, как у людей. (Теломеры мыши намного длиннее.)
Ученые отключили ген теломеразы у рыб, из-за чего у них преждевременно развились повреждения ДНК и проблемы с обменом веществ, возникающие при старении. Их продолжительность жизни также сократилась на целых 70%.
Ученые обнаружили, что эти эффекты старения были особенно заметны в желудочно-кишечном тракте рыб. Это имело смысл, говорит Феррейра: клетки в кишечнике часто делятся, чтобы регенерировать слизистую оболочку органа, и поэтому, как правило, имеют более короткие теломеры, чем большинство других типов клеток.
Затем исследователи сравнили желудочно-кишечный тракт этих рыб с желудочно-кишечными трактами рыб, которым они вводили фрагменты матричной РНК, кодирующей фермент, который реактивирует отключенный ген теломеразы в кишечнике. Эти рыбы также получили фрагмент ДНК, кодирующий дополнительный ген теломеразы в том же органе. Это удлинило теломеры в кишечнике и восстановило способность клеток размножаться и заменять поврежденные ткани. Гены, связанные со старением, были отключены, и в стенке кишечника стало меньше утечек.
Обработка теломеразой также улучшила метаболизм, который замедлился из-за старения у рыб без теломеразы. Набор бактерий, живущих в кишечнике рыбок данио, известный как микробиом и связанный с воспалением и метаболическими проблемами у стареющих людей, также изменился, чтобы стать более похожим на те, которые обнаруживаются у молодых рыб.
Но омолаживающие эффекты не ограничивались кишечником. У рыбок данио, у которых теломераза вырабатывалась только в кишечнике, было меньше повреждений ДНК в почечном мозге, который вырабатывает кровь и иммунные клетки; даже клетки семенников самцов сохраняли способность к пролиферации.
В среднем обработанные рыбы жили на 40% дольше, чем те, у которых полностью отсутствовала теломераза, и оставались более здоровыми в старости с большей пролиферацией клеток в почках и семенниках. Когда исследователи изучили кишечник нормальной пожилой рыбы, у которой был сконструирован дополнительный ген теломеразы в кишечнике, дополнительное количество фермента также значительно улучшило их общее состояние здоровья и устранило признаки старения в их кишечнике.
Неудивительно, что удлинение теломер в кишечнике может увеличить продолжительность жизни рыб, учитывая, что мыши без теломеразы, как правило, имеют повреждения кишечника, говорит Мария Бласко, исследователь теломер из Испанского национального центра исследования рака. Она говорит, что хотела бы посмотреть, будет ли теломераза иметь такой же эффект у стареющих рыб, у которых нет проблем с кишечником.
Феррейра добавляет, что люди с мутациями в гене теломеразы также склонны к проблемам с кишечником, включая воспалительные заболевания кишечника. Но неясно, почему активация теломеразы в кишечнике также улучшает другие органы рыбы. Он подозревает, что когда процесс старения в кишечнике останавливается, этот орган может высвобождать сигнальные молекулы, влияющие на весь организм, останавливая воспаление, повреждающее ДНК в других органах. Некоторые данные свидетельствуют о том, что кишечные бактерии производят вредные химические вещества, которые проникают через утечки в стареющей ткани кишечника и повреждают остальную часть тела; запуск пролиферации клеток в кишечнике с помощью теломеразы может предотвратить эти утечки.
ДеПиньо говорит, что результаты подразумевают, что когда определенный орган выходит из строя, это вызывает проблемы в других, отдаленных органах, включая широкое воспаление или неправильное сочетание кишечных бактерий. Однако неясно, говорит он, является ли кишечник единственным органом, чья недостаточность — или улучшение с помощью лечения теломеразой — может иметь отдаленные последствия для старения и общего состояния здоровья. Следующим шагом, по его словам, будет выяснение того, как именно кишечник влияет на остальную часть тела, что может позволить разработать целевое лечение человека в будущем.