Исследователям университета Калифорнии в Лос-Анджелесе, работающим под руководством профессора Дэвида Уокера (David Walker), удалось значительно улучшить состояние здоровья и замедлить старение плодовых мух дрозофил с помощью манипуляций над их митохондриями. Авторы надеются, что предложенный ими подход в будущем позволит отсрочить развитие болезней Паркинсона и Альцгеймера, рака, инсульта, сердечно-сосудистых заболеваний и других возрастных болезней.
Митохондрии являются энергетическими центрами клетки, регулирующими рост клетки, а также определяющими ее судьбу. По мере старения в организме происходит накопление поврежденных митохондрий, и если клетки не в состоянии избавится от них, такие митохондрии становятся токсичными и способствуют развитию целого ряда возрастных патологий.
При проведении экспериментов авторы обнаружили, что по достижении дрозофилами среднего возраста, составляющего примерно 1 месяц из 2-месячного жизненного цикла насекомых, их изначально маленькие круглые митохондрии меняют свою форму, увеличивая в размерах и вытягиваясь.
Это навело исследователей на мысль, что именно изменение формы лишает клетку способности эффективно избавляться от поврежденных митохондрий и приводит к их накоплению в цитоплазме. Для проверки своей гипотезы они на неделю повысили экспрессию белка Drp1 в митохондриях 30-дневных насекомых, что привело к расщеплению увеличенных органелл на части. В результате в клетках сохранились только здоровые митохондрии нормальной формы, а все поврежденные органеллы были уничтожены и выведены из клеток с помощью механизма аутофагии (расщепления внутри лизосом). Внешне это проявилось повышением активности, энергичности и выносливости насекомых. При этом самки прожили в среднем на 20%, а самцы на 12% дольше обычной продолжительности жизни насекомых.
Митохондрии (зеленого цвета) дрозофил в возрасте 10 (вверху слева), 28 (вверху справа) и 37 дней (два нижних изображения). На правом нижнем изображении после повышения уровня белка Drp1 митохондрии вернулись в состояние, характерное для более молодого возраста.
Эти данные свидетельствуют об исключительной важности белка Drp1 для процесса старения. Известно, что его концентрация по мере старения значительно снижается, по крайней мере, в клетках дрозофил и мышей.
Параллельно этому авторами было установлено, что важная роль в обращении вспять процесса клеточного старения принадлежит гену Atg1. Инактивация этого гена полностью лишала клетки способности элиминировать поврежденные митохондрии даже при условии повышения экспрессии белка Drp1.
Одной из специфичных проблем, которую позволяет решить предложенный авторами подход, является повышение проницаемости кишечника, развивающееся примерно за неделю до смерти дрозофил. Подобные возрастные изменения были выявлены также у круглых червей, мышей и обезьян. В своих экспериментах авторы продемонстрировали, что повышение экспрессии Drp1 позволяет отложить развитие этого состояния у дрозофил.
Помимо этого в рамках своих экспериментов на дрозофилах в возрасте, примерно соответствующем сорока человеческим годам, исследователи продемонстрировали, что увеличить продолжительность жизни и улучшать состояние здоровья насекомых может путем нейтрализации белка Mfn, наделяющего митохондрии способностью сливаться и формировать крупные конгломераты.
Долгосрочной целью данной работы является создание новых лекарственных препаратов, способных воспроизводить эффекты белка Drp1 в отношении поврежденных и деформированных митохондрий для увеличения продолжительности жизни людей, а также продления периода сохранения хорошего здоровья.
Статья Anil Rana et al. Promoting Drp1-mediated mitochondrial fission in midlife prolongs healthy lifespan of Drosophila melanogaster опубликована в журнале Nature Communications.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of California, Los Angeles:
UCLA biologists slow aging, extend lifespan of fruit flies.
