Реальность населения, которое стареет ускоренными темпами, делает приоритетным понимание того, что происходит в организме с течением времени на молекулярном уровне. Известно, что белковый комплекс mTOR участвует во многих процессах, являясь ключевым агентом во многих функциях организма и особенно в обмене веществ.
В новой работе на животных моделях было обнаружено, что при незначительном повышении активности mTOR старение наступает раньше, и продолжительность жизни животных может быть сокращена до 20%.
Учитывая центральную роль mTOR в метаболизме, это исследование дает некоторые подсказки для понимания того, почему заболевания, связанные со старением, появляются или усугубляются у людей с высоким индексом массы тела, показателем, связанным с ожирением и воспалением. Это также проливает свет на то, почему ограничение калорийности – тип диеты, связанный с увеличением продолжительности жизни животных, – может способствовать здоровому старению, поскольку определенные гены, активируемые при ограничении потребления питательных веществ, взаимодействуют с mTOR.
Кроме того, это новый исследовательский инструмент, созданный «для изучения взаимосвязи между увеличением количества питательных веществ и старением различных органов», — говорит ведущий автор Алехо Эфеян, руководитель группы метаболизма и клеточной сигнализации в Национальном центре исследований рака (CNIO).
Статья опубликована в Nature Aging. Первым автором является Ана Ортега-Молина, которая в настоящее время руководит лабораторией метаболизма при раке и старении в Центре молекулярной биологии Северо Очоа (CBM). Другими соавторами являются Рафаэль де Кабо из Национального института по проблемам старения (NIA) в Бетесде, США, Консуэло Боррас и Даниэль Монлеон из Университета Валенсии и Мария Казанова-Асебес, руководитель группы иммунитета к раку в CNIO.
Преждевременное старение у животных, которые «считают», что едят больше, чем на самом деле
Активность белкового комплекса mTOR регулируется в соответствии с количеством питательных веществ, доступных в клетке. Авторы этого исследования разработали систему, которая обманывает mTOR и, таким образом, регулирует его активность по желанию на животных моделях.
Внутри клеток происходит непрерывный приход и уход химических сигналов, которые передаются благодаря белкам (конечно, клетки также общаются друг с другом посредством межклеточной сигнализации). Белковый комплекс mTOR является ключевым звеном в крупной системе клеточных коммуникаций, участвующей в использовании энергии: клеточном метаболизме. Мы также знаем, что mTOR влияет на продолжительность жизни, хотя мы еще не до конца понимаем, каким образом.
Чтобы манипулировать активностью mTOR по своему усмотрению, команда CNIO сосредоточилась не на самом mTOR, а на белке, который должен посылать сигнал, указывающий на количество питательных веществ, доступных в клетке. Исследователи генетически модифицировали этот белок, чтобы заставить его лежать и сигнализировать mTOR о том, что в клетке больше питательных веществ, чем есть на самом деле.
Таким образом, химический сигнальный путь mTOR активируется так, как будто животные едят больше, хотя на самом деле их рацион не меняется.
Когда животные с этим белком, который обманывает mTOR, достигают зрелости, функционирование клеток начинает давать сбои и обнаруживаются характерные симптомы старения: кожа истончается, а в поджелудочной железе, печени, почках и других органах происходят повреждения. Клетки иммунной системы начинают восстанавливаться, но их поражает количество повреждений. Они накапливаются и вместо восстановления вызывают воспаление, которое еще больше усугубляет проблемы в этих органах.
Результатом этого порочного круга является то, что продолжительность жизни этих животных, у которых mTOR работает интенсивнее, чем обычно, сокращается на 20%, что в человеческих масштабах эквивалентно примерно 16 годам.
Исследование стремилось разорвать этот круг, блокируя иммунный ответ, вызывающий воспаление. Затем повреждения в органах улучшились настолько, что у людей это составило бы несколько лет жизни.
По этой причине авторы заявляют, что воздействие на хроническое воспаление является «потенциальной терапевтической мерой, которая контролирует ухудшение здоровья», — говорит Ортега-Молина
Результаты также могут быть применимы к людям
То, что происходит при воздействии на информацию, которую получает mTOR, имитируя избыток питательных веществ, напоминает изменения, происходящие при естественном старении. Группа CNIO сравнила свою модель с колониями естественно стареющих мышей, как своих собственных, так и принадлежащих Национальному институту по проблемам старения (NIA).
Например, активность лизосом, которые являются органеллами, с помощью которых клетка удаляет и перерабатывает свои отходы, снижена как у животных естественного возраста, так и у генетически модифицированных животных.
При избытке питательных веществ имеет смысл, что клетка отключает активность утилизации лизосом, потому что эта переработка работает особенно при отсутствии питательных веществ. »
Алехо Эфеян, руководитель группы метаболизма и клеточной сигнализации Национального центра исследований рака
Это снижение лизосомальной активности также происходит при старении человека, что подтверждено группой из Университета Валенсии при сопоставлении образцов крови молодых людей и семидесятилетних.
Новый инструмент
Эфеян считает, что эта новая модель на животных предлагает «достаточную плодородную почву для того, чтобы задать больше вопросов о том, как увеличение количества питательных веществ или их передача сигналов облегчает процессы в различных органах, которые позволяют нам понять, в частности, их старение. Или, например, исследовать связь с нейродегенеративными заболеваниями, потому что в центральной нервной системе происходит некоторое воспаление. Этим инструментом может воспользоваться гораздо больше людей «.
