Ученые выведали у природы ключевой путь к старению

Уже не одно десятилетние ученые пытаются ответить на фундаментальный вопрос биологии о том, каким образом низкокалорийная диета увеличивает продолжительность жизни и улучшает состояние здоровья в пожилом возрасте. Этот факт подтвержден на большом количестве видов – от пауков до обезьян. Но как такая диета работает на самом глубинном уровне, оказывая влияние на метаболизм и физиологию и замедляя связанное со старением неуклонное ухудшение состояния клеток и тканей, в значительной степени, остается тайной.

Ученые из Университета Висконсин-Мэдисон (University of Wisconsin-Madison) описали молекулярный путь, играющий определяющую роль в процессе старения, в статье в журнале Cell. Их исследование не только помогает объяснить каскад событий, последовательно вносящих вклад в этот процесс, но и обеспечивает рациональную основу для разработки лекарственных препаратов, способных замедлить старение и улучшить состояние здоровья в пожилом возрасте.

«Мы все ближе и ближе подходим к пониманию того, каков механизм действия низкокалорийной диеты», - говорит Томас Пролла (Tomas A. Prolla), профессор генетики UW-Madison и старший автор статьи в Cell. «Это исследование – первое прямое подтверждение существования механизма, лежащего в основе замедления процесса старения, наблюдаемого при ограничении потребления калорий».

Работа фокусируется на ферменте, известном как Sirt3, одном из ферментов семейства сиртуинов, вовлеченных в процесс старения, транскрипцию генов, запрограммированную клеточную смерть (апоптоз) и устойчивость к стрессам в условиях ограничения калорий. У млекопитающих, включая человека, установлено семь сиртуинов, которые, как представляется, оказывают разностороннее влияние на судьбу клеток и физиологию.

Фремент Sirt3 менее изучен, чем другие члены этого семейства, но новое исследование предоставляет «первое очевидное доказательство того, что сиртуины замедляют процесс старения у млекопитающих», считает старший автор статьи Джон Дену (JohnM. Denu).

Фермент Sirt3 воздействует на митохондрии, внутриклеточные структуры, вырабатывающие энергию и являющиеся источником высоко реактивных форм кислорода – свободных радикалов, повреждающих клетки и способствующих старению. В условиях низкокалорийной диеты уровни Sirt3 поднимаются, изменяя метаболизм и приводя к уменьшению выработки митохондриями свободных радикалов.

«Между низкокалорийной диетой и митохондриями прослеживается самая прямая и непосредственная связь», - говорит Пролла, изучающий влияние такой диеты на процесс старения и здоровье более десяти лет. «Sirt3 играет удивительно важную роль в перепрограммировании митохондрий на функционирование в условиях изменившегося при низкокалорийной диете метаболизма».

Исследование проводилось на мышах с возрастной потерей слуха, явлением, ассоциированным с повреждением свободными радикалами клеток улитки, структуры внутреннего уха, преобразующего звуковые колебания в нервные импульсы. Возрастная потеря слуха характерна и для людей. Недавно это проиллюстрировано тем, что тоны звонков ультразвуковых сотовых телефонов слышат только очень молодые люди, так как клетки, улавливающие наиболее высокие частоты, страдают первыми.

«Потеря слуха связана с потерей определенного типа клеток улитки», - отмечает Пролла, установивший в своей предыдущей работе генетическую связь между этими явлениями. «И потерю слуха можно предотвратить путем ограничения калорий».

В сопутствующих экспериментах на выращенных в культуре клетках исследователи показали, что повышенные уровни Sirt3 защищают клетки от стресса и смерти, индуцированных свободными радикалами.

«Чтобы обеспечить защиту от окислительного повреждения достаточно фермента Sirt3», - утверждает Дену.

Хотя сиртуины уже достаточно давно и широко изучаются, и многие ученые признают их роль в старении, новое исследование – первое, позволяющее окончательно связать их с замедлением процесса старения у млекопитающих. По мнению Дену, понимание молекулярных основ того, как работают ферменты, способные, как Sirt3, замедлять процесс старения, в конечном итоге приведет к рациональной разработке препаратов, активирующих их молекулярные пути.

news.gradusnik.ru