Биологи экспериментально подтвердили способ, которым можно вернуть молодость всем тканям организма. Им удалось запустить работу фермента, который откручивает обратно часы клеточного времени и старения.
Преодолеть старение органов и тканей у мышей путем надстройки теломер в
стволовых клетках удалось ученым из медицинского факультета Гарварда (Harvard
Medical School, Бостон, США). Теломеры -- повторы коротких последовательностей
нуклеотидов на концах хромосом -- рассматривают как маркер старения. При каждом
делении клетки они укорачиваются из-за неспособности фермента ДНК-полимеразы
синтезировать копию ДНК с самого конца.Остается неудвоившийся конец, который не
попадает в дочернюю клетку.
теломеразаФермент, надстраивающий теломеры при делении клетки. Это обратная транскриптаза, использующая матрицу РНК для синтеза последовательности ДНК, с помощью которой удлиняется теломера.
Теломеры могут надстраиваться до прежней длины при помощи специального
фермента -- теломеразы, которая работает в стволовых и половых клетках.
Теломераза привлекает большое внимание специалистов, занимающихся проблемами
старения. Но использовать теломеразный механизм, чтобы повернуть вспять
деградацию тканей, до сих пор еще не удавалось.
Стареющие мутанты
Роналд Депиньо (Ronald A. DePinho) и его команда работали на мутантных
мышах. У них теломераза не работала даже в тех клетках, в которых должна -- в
стволовых и половых. Выделенные из них фибробласты могли делиться не более
четырех-пяти раз, после чего деградировали. А у самих мышей во вполне молодом
возрасте появлялись признаки старения: деградировали семенники, селезенка,
исчезла способность к размножению. В головном мозге затормозился нейрогенез:
снизилось число нейральных стволовых клеток и их превращение в нейроны и
глиальные клетки – олигодендроциты. А из-за недостатка последних длинные
отростки нейронов – аксоны потеряли часть своих изоляционных миелиновых
оболочек. В итоге мозг мутантов стал меньше и легче по сравнению с мозгом
нормальных мышей. Кроме того, у мутантов нарушилось обоняние (как обычно
происходит у старых животных), так как обонятельный эпителий деградировал.
Атрофия обратима
апоптозЗапрограммированная клеточная смерть. Форма гибели клетки, при которой она уменьшается в размерах, хроматин конденсируется и фрагментируется, мембрана уплотняется, и клеточное содержимое уничтожается без выхода в окружающую среду.
Дегенерацию удалось повернуть вспять, когда ученые биохимически
восстановили в клетках активность теломеразы. В культуре это привело к
удлинению теломер и возобновлению клеточных делений. Клетки смогли поделиться
еще не менее двадцати раз. У мышей при этом стали восстанавливаться ткани в
органах с активно размножающимися клетками: исчезли признаки апоптоза в клетках
семенников и кишечного эпителия, семенники и селезенка увеличились в размерах.
В мозге таких мышей чаще начали размножаться нейральные стволовые клетки. Пошел
и другой процесс -- нейральные клетки начали превращаться в нейроны и глиальные
клетки. Нейроны нарастили миелиновые оболочки на своих аксонах, из-за чего вес
мозга увеличился в среднем на 16%. Наконец, в экспериментах с обучением на
запаховые стимулы биологи убедились, что теломеразная активность восстановила
нарушенное обоняние.
миелиновая оболочкаЭлектроизолирующая оболочка, покрывающая аксоны многих нейронов. Ее образуют глиальные клетки, в центральной нервной системе — олигодендроциты. Они накручиваются на аксон, покрывая его множественными слоями мембраны. Изоляция намного увеличивает скорость проведения нервного импульса.
Эксперимент показывает, считают авторы, что стволовые клетки взрослого
организма, находящиеся в дремлющем состоянии, можно вернуть к активной жизни и
размножению, если активизировать восстановление теломер. В данном эксперименте
моделью послужили мутантные мыши с неработающей теломеразой, но то же самое
происходит и при возрастных изменениях в организме. Работа продемонстрировала
принципиальную возможность омоложения тканей путем активизации теломеразы. Хотя
на этом пути надо быть очень осторожными, так как теломераза активна в раковых
клетках. В данном эксперименте ученые не столкнулись с раковым перерождением
тканей, однако исключить такую возможность нельзя.
Статья о способе омоложения мышей опубликована в Nature.
