Ключ к замедлению старения и лечению возрастных хронических заболеваний

Ученые из Центра Диабета Джослин (Joslin Diabetes Center, США) использовали микроскопического круглого червя Caenorhabditis elegans для поиска нового сигнального пути, который помог бы создать лекарственные препараты, замедляющие старение организма и развитие возрастных хронических заболеваний. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.

Исследовательская команда изучала, каким образом терапия, увеличивающая продолжительность жизни червя C. elegans (включая ограничение потребления калорий и воздействие лекарственным препаратом рапамицином), влияла на экспрессию генов, синтезирующих коллаген и другие белки, образующие внеклеточный матрикс – основу соединительной ткани, обеспечивающую механическую поддержку клеток.

«Любое исследованное нами вмешательство в продолжительность жизни, например, генетическое, а также относящееся к диете или медикаментозное, увеличивало экспрессию коллагена и других генов внеклеточного матрикса и усиливало его ремоделирование», – говорит доктор Т. Кит Блэквелл (T. Keith Blackwell), один из авторов нового исследования. По его словам, воздействуя на экспрессию этих генов, можно увеличить продолжительность жизни. Так, гиперэкспрессия некоторых генов приводила к небольшому увеличению продолжительности жизни червя.

Полученные данные указывают на то, что синтез коллагена и других компонентов внеклеточного матрикса влияют на продолжительность жизни червя. Ученые полагают, что химические соединения, способствующие подобным изменениям, могут также замедлить процесс старения организма человека.

Червь C. elegans – удобная модель для исследования старения, поскольку генетики могут легко влиять на продолжительность его относительно короткой жизни. «По сути любой другой механизм, который можно обнаружить в этом крошечном черве, можно перенести с фундаментальной точки зрения на высшие организмы. Это – точный предиктор того, что механизм можно транслировать на человека», – говорит Блэквелл.

Главные структурные белки соединительной ткани – коллагены, составляют в итоге приблизительно треть белков человеческого организма. «Коллагены можно найти по всему организму, они выполняют функцию строительного каркаса человеческого организма и придают тканям эластичность и силу», – говорит ученый.

По мере старения организма структуры внеклеточного матрикса распадаются. Показано, что коллагены связаны с развитием разнообразных заболеваний человека – сердечно-сосудистых осложнений, сахарного диабета, заболеваний костной ткани и почек. «Внеклеточный матрикс был ключевым компонентом многих исследований диабетических осложнений, включая заболевания сетчатки, сердца, почек. Также большой интерес представляет изучение участия внеклеточного матрикса в действии инсулина и выживании инсулин-синтезирующих бета-клеток», – говорит Блэквелл.

Исследовательской команде из Центра Диабета Джослин потребовалось разделить два сигнальных пути C. elegans, которые находились на диете по принципу чередования периодов переедания и голода. В обоих сигнальных путях участвуют инсулин и инсулино-подобный фактор 1 (insulin-like growth factor 1, IGF-1), гормон, молекулярная структура которого очень похожа на инсулин. Один из сигнальных путей позволяет червю впадать в своего рода спящий режим, благодаря чему он переносит экстремальные температуры или недостаток пищи и другие виды стресса, а при нормальных условиях возвращается к нормальной жизни. Второй сигнальный путь, который был главной целью исследователей, в большей степени напоминает механизмы, протекающие в организме человека, и требует активации гена C. elegans, называемого SKN-1. Ген SKN-1 – это главный ген-регулятор, контролирующий многие защитные механизмы против действия стресса, и связанный с увеличением продолжительности жизни. Он соответствует группе регуляторных генов человека под названием Nrf1/2/3.

«Старение представляет собой комплексный процесс, в результате которого с течением времени снижается способность организма поддерживать состояние своих тканей, – комментирует Коллин Эвалд (Collin Ewald), один из авторов исследования. – Конечная цель исследования старения заключается в обнаружении процессов, которые способствуют здоровому старению путем гарантирования качества молодости в поздний период жизни. Другие лаборатории, исследующие методы воздействия на продолжительность жизни червя C. elegans, продемонстрировали повышенную экспрессию генов коллагена, но полученные результаты не были доведены до конца, и вместо этого ученые сосредоточились на изучении процессов, которые протекают между клетками». Независимые исследования показали, что, если мышам дать лекарственные препараты, которые позволяют им жить дольше, их мышечные сухожилия становятся более сильными и эластичными. Несмотря на полученные результаты, до этого момента ученые не пытались продемонстрировать, что ремоделирование внеклеточного матрикса может быть защитным механизмом против старения организма.

Данные, полученные исследовательской командой из Центра Диабета Джослин, помогут открыть новые направления в исследовании продолжительности жизни, и, возможно, даже приведут к созданию лекарственных препаратов против старения с улучшенными свойствами, способными предотвратить развитие или прогрессирование хронических заболеваний.

По материалам Joslin Diabetes Center

Оригинальная статья:
Collin Y. Ewald, Jess N. Landis, Jess Porter Abate, Coleen T. Murphy, T. Keith Blackwell. Dauer-independent insulin/IGF-1-signalling implicates collagen remodelling in longevity. Nature, 2014; DOI: 10.1038/nature14021