Старение клеток может быть замедлено оксидантами
Ученые выяснили, что снижение уровня оксидантов замедляют процессы старения, сообщает пресс-релиз Chalmers University of Technology
Cell ageing can be slowed by oxidants.
Статья Roger et al. Peroxiredoxin promotes longevity and H2O2-resistance in yeast through redox-modulation of protein kinase A опубликована в журнале eLife – ВМ.
В высоких концентрациях активные формы кислорода, известные как оксиданты, вредны для клеток всех организмов и связаны со старением. Но исследование технологического университета Чалмерса (Швеция) теперь показало, что низкие уровни окислителя перекиси водорода могут стимулировать фермент, который помогает замедлить старение дрожжевых клеток.
Одно из преимуществ антиоксидантов, таких как витамины C и E, заключается в том, что они нейтрализуют активные формы кислорода, известные как оксиданты, которые в противном случае могут вступать в реакцию с важными молекулами в организме и нарушать их биологические функции. Например, большие количества оксидантов могут вызвать серьезные повреждения ДНК, клеточных мембран и белков. Поэтому наши клетки разработали мощные защитные механизмы, чтобы избавиться от этих оксидантов, которые образуются в нашем нормальном метаболизме.
Раньше считалось, что оксиданты исключительно вредны, но в последнее время мы начали понимать, что они также имеют положительные функции. Новое исследование технологического университета Чалмерса показывает, что хорошо известный окислитель перекись водорода действительно может замедлять старение дрожжевых клеток. Перекись водорода – это химическое вещество, используемое, помимо прочего, для отбеливания волос и зубов. Это также один из окислителей, образующихся в результате метаболизма, который вреден при более высоких концентрациях.
Исследователи Чалмерса изучили фермент Tsa1, который входит в группу антиоксидантов, называемых пероксиредоксинами.
«Предыдущие исследования этих ферментов показали, что они участвуют в защите дрожжевых клеток от вредных оксидантов, – говорит Микаэль Молин, возглавляющий исследовательскую группу Департамента биологии и биологической инженерии Чалмерса. – Но пероксиредоксины также помогают продлить жизнь клеток, когда они подвергаются ограничению калорий. Механизмы, лежащие в основе этих функций, еще не полностью поняты».
Уже известно, что снижение потребления калорий может значительно продлить жизнь самых разных организмов, от дрожжей до обезьян. Несколько исследовательских групп, включая Микаэля Молина, также показали, что стимуляция активности пероксиредоксина, в частности, замедляет старение клеток у таких организмов, как дрожжи, мухи и черви, когда они получают с пищей меньше калорий, чем обычно.
«Теперь мы обнаружили новую функцию Tsa1, – говорит Сесилия Пиказо, научный сотрудник отдела системной и синтетической биологии в Чалмерсе. – Раньше мы думали, что этот фермент просто нейтрализует активные формы кислорода. Но теперь мы показали, что Tsa1 действительно требует определенного количества перекиси водорода для активации, чтобы участвовать в процессе замедления старения дрожжевых клеток».
Удивительно, но исследование показывает, что Tsa1 не влияет на уровень перекиси водорода в старых клетках дрожжей. Напротив, Tsa1 использует небольшие количества перекиси водорода, чтобы снизить активность центрального сигнального пути, когда клетки получают меньше калорий. Последствия этого в конечном итоге приводят к замедлению клеточного деления и процессов, связанных с формированием строительных блоков клеток. Также стимулируется защита клеток от стресса, что заставляет их стареть медленнее.
«Сигнальные пути, на которые влияет потребление калорий, могут играть центральную роль в старении, ощущая состояние многих клеточных процессов и контролируя их, – говорит Микаэль Молин. – Изучая это, мы надеемся понять молекулярные причины того, почему возникновение многих распространенных заболеваний, таких как рак, болезнь Альцгеймера и диабет, резко увеличивается с возрастом».
Тот факт, что исследователи подошли на шаг ближе к пониманию механизмов, лежащих в основе того, как оксиданты действительно могут замедлять процесс старения, может привести к новым исследованиям, например, поиску препаратов, стимулирующих пероксиредоксин, или проверке того, можно ли замедлить развитие возрастных заболеваний с помощью других препаратов, усиливающих положительное действие оксидантов в организме.
Исследователи Чалмерса показали механизм того, как фермент пероксиредоксин Tsa1 напрямую контролирует центральный сигнальный путь. Он замедляет старение за счет окисления аминокислоты другого фермента – протеинкиназы А, который важен для регуляции метаболизма. Окисление снижает активность протеинкиназы А, дестабилизируя часть фермента, которая связывается с другими молекулами. Таким образом, передача сигналов питательных веществ через протеинкиназу А снижается, что, в свою очередь, подавляет деление клеток и стимулирует их защиту от стресса.
Другие исследования также показали, что низкий уровень активных форм кислорода может быть связан с несколькими положительными последствиями для здоровья. Эти окислители образуются в митохондриях – «электростанциях» клетки, и процесс, называемый митогормезисом, можно наблюдать у многих организмов, от дрожжей до мышей. У мышей рост опухоли замедляется митогормезисом, тогда как у круглых червей оказалось возможным связать как пероксиредоксины, так и митогормезис со способностью метформина, лекарства от диабета 2 типа, замедлять клеточное старение.
(Гормезис, от греч. hórmēsis быстрое движение, стремление, – стимулирующее действие доз стрессоров, имеющими силу, недостаточную для проявления вредных эффектов стресса – ВМ).
Метформин также важен для поиска лекарств, которые могут снизить риск серьезного поражения пожилых людей Covid-19. Исследования в Китае и США дали многообещающие результаты, и одна из теорий заключается в том, что метформин может противодействовать ухудшению иммунной системы, вызванному старением.
Анна Юдина, «Научная Россия»
Портал «Вечная молодость» vechnayamolodost.ru
