Продолжительность жизни можно предсказать в раннем возрасте

Ученые нашли уникальную возможность предсказывать продолжительность жизни организма: вспышка активности в вырабатывающих энергию клеточных органоидах митохондриях может определить срок жизни у червей.

Открытие, результаты которого опубликованы в журнале Nature [1], позволяет предположить, что продолжительность жизни организма в большинстве случаев определяется на раннем периоде взросления. В отличие от других биомаркеров старения, митохондриальные вспышки (краткосрочные импульсы выработки активных форм кислорода) являются стабильным предсказателем множества генетических и других событий.

«Митохондриальные вспышки достаточно точно предсказывают оставшуюся продолжительность жизни животного, - рассказывает руководитель исследования Мен-Ци Донг (Meng-Qiu Dong), генетик, исследующая процессы старения на нематоде Caenorhabditis elegans в Национальном Институте Биологических Наук (National Institute of Biological Sciences) Пекнина (Китай), - Правда заключается в митохондриальной теории старения».

Митохондрии являются энергетическими органоидами клеток растений, животных и других эукариотических организмов. Согласно митохондриальной теории старения, во время выработки энергии митохондрии синтезируют активные формы кислорода – свободные радикалы, которые становятся причиной окислительного стресса и повреждают клетку. Митохондриальная теория старения, впервые выдвинутая в 1972 г. [2], остается противоречивой и недоказанной. К примеру, некоторые из долгоживущих организмов, таких как голые землекопы, выдерживают высокий уровень окислительных повреждений. Тем не менее, многие ученые полагают, что митохондрии остаются основными направляющими процесса старения.

Донг заинтересовалась открытием, сделанным в 2008 г [3], согласно которому митохондрии вырабатывают активные молекулы кислорода 10-секундными импульсами – «митовспышками» – каждые пару минут. В том исследовании ученые впервые могли наблюдать отдельные митохондрии и уровень их активности на протяжении жизни животного. В настоящем исследовании Донг сравнила интенсивность митовспышек у короткоживущих нематод, чья продолжительность жизни в среднем составляет 21 день, с долгоживущими червями, срок жизни которых – 20 дней и более. Она установила, что у всех животных в процессе жизни наблюдалось два момента, когда митовспышки происходили довольно часто: один «взрыв» при раннем взрослении, а другой – в процессе старения.

Начиная работу, исследователь ожидала, что важной окажется вспышка на позднем этапе жизни. Однако это оказалось ошибкой. Напротив, корреляция наблюдалась между продолжительностью жизни и частотой вспышек первого взрыва: у червей со средним сроком жизни 21 день наблюдались более частые вспышки в первый взрыв, чем у долгоживущих существ. Корреляция сохранялась у 29 генетических мутантов с различной продолжительностью жизни.

Кроме того, митовспышки могут послужить своего рода отчетом о ранней жизни животного. Например, у червей, подвергавшихся тепловому шоку или голоданию, наблюдалась тенденция к увеличению продолжительности жизни и, как и следовало ожидать, митовспышки возникали с большими интервалами. Даже у генетически идентичных червей, проживших разное время только в результате случайных событий, наблюдалась такая же корреляция между частотой митовспышек и продолжительностью жизни. Наиболее поразительные результаты были получены, когда Донг подвергала долгоживущих червей воздействию с целью увеличения выработки активных форм кислорода. Это укорачивало жизнь червей и повышало частоту митовспышек.

Как комментирует Жан Грубер (Jan Gruber), биогеронтолог из Yale-National University of Singapore College (Сингапур), он ожидал увидеть постепенное уменьшение митовспышек с течением жизни, и был особенно удивлен вспышке, которая происходит ближе к концу жизни: «Почему митохондрии затихают столь драматичным образом?».

Вспышка активности выработки свободных радикалов, способных повредить клетку.(фото: BILL LONGCORE/SCIENCE PHOTO LIBRARY)

По материалам NatureNews

Оригинальная статья: Nature doi:10.1038/nature.2014.14712

Литература:
1. Shen, E.-Z. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature13012 (2014).
2. Harman, D. J. Am. Geriatr. Soc. 20, 145–147 (1972).
3. Wang, W. et al. Cell 134, 279–290 (2008).