Изменение гена общего клеточного белка продлевает здоровую продолжительность жизни на 30%.

Помимо увеличения продолжительности жизни плодовых мушек ученые добились улучшения работы многих систем организма, включая функцию мозга. Этот результат доказывает потенциальную возможность качественно омолодить организм для обеспечения здорового старения.Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе обнаружили, что белок F-актин играет важную роль в процессе старения, влияя на функцию цитоскелета клетки. Установлено, что старение изменяет экспрессию F-актин. Как результат, нарушается функция цитоскелета и повышаются риски развития возрастных заболеваниях, таких как рак и нейродегенерация.Исследователи не только определили, как распространённый клеточный белок влияет на старение, но и изменили гены, которые вырабатывают его у плодовых мушек, продлив их здоровую жизнь на 25–30%. Это открытие открывает путь к более здоровому старению у людей.Цитоскелет обеспечивает большинству клеток форму, структуру и внутреннюю организацию. В свою очередь, цитоскелет зависит от типа белка актина, называемого филаментарным или F-актином. Он образует сети из тонких гибких нитей, которые влияют на форму, жёсткость и движение клеток. Исследования показали, что старение изменяет экспрессию актина, нарушая функции цитоскелета, что может привести к возрастным заболеваниям, включая рак и нейродегенеративные заболевания.В новом исследовании, проведённом учёными Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, изучалась роль актина в старении мозга. Выяснилось, что когда F-актин накапливается в мозге, он препятствует очищению клеток и приводит к накоплению отходов, которые ухудшают функционирование нейронов и способствуют снижению когнитивных функций. Однако учёные также обнаружили, что изменение некоторых генов у плодовых мушек предотвращало накопление F-актина и увеличивало продолжительность здоровой жизни мух примерно на 30%.«С возрастом мухи становятся более забывчивыми, и их способность к обучению и запоминанию снижается в среднем возрасте, как и у людей, — сказал Дэвид Уокер (David Walker), автор исследования и профессор кафедры интегративной биологии и физиологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. — Если мы предотвратим накопление F-актина, это поможет мухам лучше учиться и запоминать в пожилом возрасте, что говорит о том, что накопление не является чем-то безобидным».Аутофагия (в переводе с древнегреческого «самопоедание») — это система переработки клеток в организме. Этот жизненно важный процесс расщепляет и очищает старые, повреждённые или аномальные белки и другие клеточные вещества. Появляется всё больше доказательств того, что с возрастом аутофагическая активность снижается, в том числе в мозге.Исследователи провели эксперимент на модели дрозофилы — плодовой мушки — и изучили F-актин в мозге естественно стареющих животных. Они сравнили мозг молодых, средних и старых мух и обнаружили значительное повышение общего уровня F-актина в мозге с возрастом.Чтобы определить, отражают ли наблюдаемые ими уровни F-актина возраст или являются универсальными, исследователи изучили мух, находящихся на диете с ограничением белка. Было доказано, что такой подход замедляет старение и способствует долголетию. Они обнаружили, что у мух, находящихся на диете с низким содержанием белка, продолжительность жизни была значительно выше, чем у мух, находящихся на диете с высоким содержанием белка. Кроме того, они обнаружили F-актин в мозге мух, находящихся на богатой диете в молодом и среднем возрасте, чего не наблюдалось в мозге мух, находящихся на диете с ограничением белка.Затем мухам давали рапамицин — низкомолекулярное соединение, которое, как было доказано, продлевает жизнь. Кормление мух рапамицином значительно увеличило продолжительность их жизни по сравнению с контрольной группой. Кроме того, у старых мух, которых кормили рапамицином, в мозге было значительно меньше F-актина, чем у контрольных особей того же возраста. Все эти результаты в совокупности позволяют предположить, что возрастное снижение уровня F-актина отражает здоровое старение плодовых мушек и может быть компенсировано стратегиями, направленными на увеличение продолжительности жизни.«Но это корреляция, а не прямое доказательство того, что F-актин способствует старению мозга, — сказал Уокер. — Чтобы установить причинно-следственную связь, мы обратились к генетике».Поскольку геном плодовой мушки был полностью расшифрован, исследователи смогли воздействовать на гены стареющей мушки, которые, как известно, играют роль в накоплении актиновых филаментов. Они обнаружили, что подавление гена ортолога домена гомологии 2 формина (Fhos) в нейронах плодовой мушки предотвращает накопление F-актина в мозге.«Когда мы снизили экспрессию Fhos в стареющих нейронах, это предотвратило накопление F-актина в мозге, — сказал Эдвард (Тед) Шмид, который работал в лаборатории Уокера в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и является ведущим автором исследования. — Это действительно позволило нам расширить наши исследования, потому что теперь у нас был прямой способ воздействовать на накопление F-актина в мозге и изучать, как это влияет на процесс старения».Хотя генетическая «подстройка» была нацелена только на нейроны, исследователи заметили, что она улучшила общее состояние здоровья мух. Они прожили на 25–30% дольше и продемонстрировали признаки улучшения работы мозга и маркеры улучшения здоровья других органов. Предотвращение накопления F-актина защищало когнитивные функции, что позволяет предположить, что его накопление приводит к возрастному ухудшению когнитивных функций.Более тщательное исследование показало, что F-актин нарушал работу системы утилизации отходов в клетках. Исследователи обнаружили, что предотвращение накопления F-актина вызывало усиление аутофагии в мозге старых плодовых мушек. Если они удаляли F-актин и отключали аутофагию, старение не замедлялось. Оказалось, что основным механизмом, с помощью которого F-актин ускорял старение мозга, было нарушение аутофагии. Исследователи также показали, что нарушение F-актина в мозге старых плодовых мушек восстанавливало аутофагию мозга до уровня, наблюдаемого в молодости, и обращало вспять некоторые клеточные маркеры старения мозга.Конечно, эти результаты нужно применить на людях, что может оказаться более сложной задачей. Но именно для этого и нужны исследователи, верно?«Большинство из нас, работающих в области старения, сосредоточены на том, чтобы выйти за рамки продолжительности жизни и перейти к тому, что мы называем продолжительностью здоровой жизни, — сказал Уокер. — Мы хотим помочь людям наслаждаться хорошим здоровьем и высоким качеством жизни, продлевая при этом продолжительность жизни. Наше исследование улучшило когнитивные функции и работу кишечника, уровень активности и общую продолжительность здоровой жизни плодовых мушек — и даёт надежду на то, что мы сможем добиться этого и у людей».Источник: Nature Communications 25.10.2024