Продлить жизнь, не подвергая организм воздействию холода? Учёным удалось добиться этого в экспериментах с круглыми червями. Они обнаружили молекулярный механизм, который обычно активируется при понижении температуры, но, как выяснилось, может работать и без охлаждения. Более того, отдельные эксперименты показали, что этот механизм способен защищать человеческие клетки от накопления опасных белков.
Исследователям уже более ста лет известно, что пониженная температура может увеличивать продолжительность жизни некоторых животных, включая червей, мух, рыб и грызунов. Однако долгое время оставалось неясным, почему это происходит. Раньше эффект связывали главным образом с замедлением обмена веществ, но новые исследования показывают, что холод запускает определённые защитные процессы внутри организма.
Один из таких процессов обнаружила команда молекулярного биолога Давида Вильчеса из Кёльнского университета. Ранее учёные выяснили, что при понижении температуры клетки круглых червей Caenorhabditis elegans активнее избавляются от повреждённых и неправильно свёрнутых белков. В этом участвуют протеасомы — своеобразные клеточные системы утилизации, которые расщепляют ненужные белки.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, учёные установили, каким образом холод запускает эту защиту.
Оказалось, что при температуре 15 °C, которая способствует увеличению продолжительности жизни этих червей, в их мышцах усиливается выработка фермента CAT-4. Он стимулирует образование вещества под названием дигидробиоптерин, или BH2.
Это вещество поступает из мышц в другие ткани, где превращается в тетрагидробиоптерин (BH4). Последний помогает другому ферменту, PAH-1, производить аминокислоту тирозин. Вся эта последовательность реакций способствует поддержанию нормального состояния клеточных белков и препятствует накоплению их вредных скоплений.
Когда исследователи нарушали работу обнаруженного механизма, положительное влияние холода на продолжительность жизни червей уменьшалось. Это подтвердило, что эффект связан не только с температурой как таковой, но и с активной биологической реакцией организма.
Дополнительные эксперименты показали, что этот механизм уменьшает образование вредных белковых скоплений у червей, используемых в качестве модели болезни Хантингтона. При этом защитный сигнал начинается в мышцах, а действует и на другие ткани.
Но самое интересное выяснилось, когда учёные решили проверить, обязательно ли для запуска этого механизма понижать температуру.
Они генетически усилили выработку фермента CAT-4 в мышцах червей и обнаружили, что продолжительность их жизни увеличивается даже при обычной и более высокой температуре. Таким образом, часть полезных эффектов холода удалось воспроизвести без самого охлаждения.
Исследователи также проверили действие обнаруженного вещества на человеческих клетках. В клеточных моделях болезни Хантингтона и бокового амиотрофического склероза добавление BH2 уменьшало накопление аномальных белков, связанных с этими заболеваниями.
В другом эксперименте сочетание BH2 и тирозина снижало признаки запрограммированной клеточной гибели в человеческих двигательных нейронах с мутацией, связанной с боковым амиотрофическим склерозом. Это указывает на возможную роль обнаруженного механизма в защите нервных клеток.
Однако говорить о создании средства для замедления старения пока рано. Увеличение продолжительности жизни продемонстрировано на круглых червях, а эксперименты с человеческими клетками проводились в лабораторных условиях. Неизвестно, можно ли получить аналогичные результаты у людей и насколько безопасным окажется воздействие на этот механизм.
Тем не менее открытие показывает, что некоторые полезные эффекты холода связаны с конкретными молекулярными процессами, которыми потенциально можно управлять. В перспективе это может помочь разработать методы защиты клеток от возрастных нарушений без необходимости подвергать организм воздействию низких температур.
