Ученые выяснили, как работает центр управления старением

Считается, например, что с возрастом начинает портиться работа белков, митохондрий, накапливаются генетические повреждения, ломается механизм регуляции генов, портятся белки-гистоны, в которые «упакована» ДНК, – из-за этого возникают болезни, а в конце концов эти повреждения приводят и к гибели организма.

Одни из самых популярных гипотез старения – это накопление в клетках активных форм кислорода и укорачивание длины теломер (повторов коротких последовательностей нуклеотидов на концах хромосом). Но почему эти процессы запускаются в определенное время? Существует предположение, что в организме человека находится «центр управления» старением, откуда и подаются различные сигналы.

В 2013 году команде под руководством профессора Дуншэна Цая (Dongsheng Cai) из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке (США) удалось сделать удивительное открытие. Ученые пришли к выводу, что таким центром является гипоталамус – отдел головного мозга, который контролирует работу гормональной системы, отвечает за рост, развитие, репродуктивную функцию и метаболизм. Но до сих пор так и оставалось непонятным, как именно гипоталамус руководит старением.

Этим вопросом профессор Цай и его коллеги и решили заняться. Им удалось сделать интересные выводы, о которых они сообщают в новом выпуске журнала Nature.

Вот, что показало их исследование. Они обнаружили в гипоталамусе мышей небольшую популяцию нейрональных стволовых клеток (эти клетки есть у всех взрослых млекопитающих, и они дают начало новым нейронам). В процессе эксперимента выяснилось, что с возрастом количество нейрональных стволовых клеток в гипоталамусе уменьшается. А от того, насколько быстро идет этот процесс, и зависит скорость старения всего организма.  

«Наше исследование показывает, что количество нейрональных стволовых клеток в гипоталамусе в течение жизни сокращается. И чем быстрее происходит это сокращение, тем быстрее происходит и старение», - говорит профессор Цай.

Но самое удивительное, как оказалось, процесс потери этих клеток можно замедлить.

«Этот процесс обратим. Если восполнить популяцию нейрональных стволовых клеток гипоталамуса, то старение можно замедлить», - добавляет Цай.

А вот как проходил сам эксперимент.

Вначале ученые заметили, что мыши начинают терять свои нейрональные стволовые клетки примерно в десятимесячном возрасте – до того, как проявляются видимые признаки старения. К двухлетнему возрасту практически вся популяция этих клеток исчезает.

Затем авторам удалось выяснить, что, если удалить нейрональных стволовые клетки из гипоталамуса молодых животных, то они начинают стареть быстрее.

На следующем этапе эксперимента в мозг стареющих мышей ученые ввели популяцию нейрональных стволовых клеток, которую взяли у молодых животных.  

Удивительно, но спустя четыре месяца у этих грызунов наблюдались улучшения когнитивных способностей и мышечной функции в сравнении с обычными мышами из контрольной группы того же возраста. Более того, жили они в среднем на десять процентов дольше, чем их сородичи.

Профессор Цай объясняет такое замедление старения тем, что введенные нейрональные стволовые клетки продуцируют микроРНК. Это небольшие последовательностях из 19-24 нуклеотидов. Они не кодируют белки, но выполняют важные регуляторные функции – связываются с матричной РНК (мРНК) и, таким образом, вмешиваются в процесс синтеза белков. В последнее время ученые получают все новые и новые данные об их роли в организме, в том числе и в регуляции процессов старения.

И действительно, когда ученые ввели стареющим мышам в мозг микроРНК, то увидели, что у животных улучшились когнитивные функции, память, способность ориентироваться в пространстве, социальные навыки.

Как говорит профессор Цай, сейчас их основная задача понять, какие еще механизмы замедления старения, кроме продуцирования микроРНК, лежат в основе действия нейрональных стволовых клеток.

Ученые надеются, что в конце концов, их исследования помогут продлить жизнь людям, причем, жизнь без болезней, свойственных старости.