Ученые приблизились к разгадке тайны старения
Привет. Что заставляет наше тело стареть?
Греческий философ Аристотель считал, что это сердце, но через несколько столетий мозг занял это место. Хотя его контроль над телесным старением, если он есть, так и не был до конца понятен. Поскольку у каждого органа есть свой собственный пул стволовых клеток для пополнения стареющей ткани, ученые уже давно думают, что тело имеет несколько «часов старения», работающих одновременно.
Как оказалось, это не совсем так
На этой неделе новое исследование бросило вызов классической теории старения. Команда из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна определила критический источник старения для небольшой группы стволовых клеток в гипоталамусе - «древней» области мозга, которая контролирует такие функции, как температура и аппетит.
Подобно фонтанам молодости, эти стволовые клетки выделяют маленькие жирные пузырьки, заполненные смесями небольших биологических молекул, называемых микроРНК. С возрастом эти клетки вымирают, а функция мышц животного, кожи и мозга снижается.
Однако, когда команда пересадила эти стволовые клетки из молодых животных в животных среднего возраста, они замедляли старение. Мыши-реципиенты были умнее, более общительны и имели лучшую функцию мышц. И, самое главное, они жили на 10-15 процентов дольше, чем мыши, которым были пересажены другие типы клеток.
Можно с уверенностью сказать, что результаты исследования представляют собой «прорыв» в исследованиях старения.
Мозг контролирует старение». Возможно придет день, когда мы имплантируем стволовые клетки или обрабатываем РНК стволовых клеток, которые будут улучшать наше здоровье и продлят нашу жизнь.
Гипоталамус: древний мозг
Невероятно думать, что крошечная группа клеток в одном мозговом регионе может стать ключом к старению.
Но для исследователей есть множество примеров на протяжении всей жизни человечества, которые подтверждают эту теорию.
Экспериментальное изменение нескольких из нейронов 302 у нематодного червя C. elegans часто бывает достаточно для изменения его продолжительности жизни.
Разумеется, мозг млекопитающих намного сложнее простого червя. Чтобы сузить проблему, ученые решили обнулить гипоталамус.
У гипоталамуса есть классическая функция, регулирующая физиологию всего тела, поэтому есть логические основания для предположения о том, что гипоталамус может быть вовлечен в процессы старения, которые никогда не изучались ранее.
Тем не менее, это была ставка с высоким риском. Гиппокамп - из-за его важности в сохранении памяти с возрастом - является самой популярной целью исследования. И хотя гипоталамус ранее был каким-то образом связан со старением, никто не знал, как именно.
Ставка исследователей окупилась. Еще в 2013 году ученые обнаружили, что молекула под названием NF-kappaB увеличилась в гипоталамусе по мере взросления животного. При убранной активности NF-kappaB у мышей, и у них отмечалось намного меньше возрастных симптомов по мере взросления.
Эффекты не ограничивались функцией мозга. Животные также лучше сохраняли свою мышечную силу, толщину кожи, целостность костей и сухожилий. Другими словами, путем изменения молекул в одной части мозга, команда замедлила признаки старения в периферическом теле.
Странные клетки
Но для ученых это только часть решения головоломки старения.
На клеточном уровне огромное количество факторов контролирует старение. Нет никакого ключа к старению, ни одна молекула не доминирует над процессом. При этом воспаление, которое регулирует NF-kappaB, является важным фактором. Как и длина теломер, защитные концевые колпачки ДНК и, конечно же, стволовые клетки.
По сравнению с другими тканями в организме, стволовые клетки в головном мозге крайне редки. Итак, представьте себе волнение ученых, когда всего несколько лет назад они узнали, что гипоталамус содержит эти самородки молодости.
Теперь мы можем объединить два направления исследований и спросить, как стволовые клетки в гипоталамусе регулируют старение.
В первой серии экспериментов команда обнаружила, что эти стволовые клетки, которые образуют V-образную область гипоталамуса, исчезают с возрастом у животных.
Чтобы выяснить, способствует ли снижение функции стволовых клеток старению, а в результате старости, исследователи использовали два разных типа токсинов для уничтожения 70 процентов стволовых клеток при сохранении зрелых нейронов.
Результаты были поразительными. В течение четырех месяцев эти мыши постарели гораздо быстрее: их мышечная выносливость, координация и производительность на беговой дорожке снизились. Мысленно у них были проблемы с навигацией по водному лабиринту и они проявляли меньший интерес к общению с другими мышами. Все эти физиологические изменения отражают ускорение старения.
И последствия были ужасными: животные умерли месяцами раньше, чем аналогичные трансгенные животные без воздействия токсинами.
Если ухудшение функции стволовых клеток является виной для старения, то снабжение престарелого мозга свежим источником стволовых клеток должно привести к обратному результату - оживлению животного.
Чтобы проверить эту идею, команда выделила стволовые клетки из гиппокампа новорожденных мышей и переделала их гены, чтобы они были более устойчивыми к воспалению.
Когда их трансплантировали мышам среднего возраста, через четыре месяца они показали лучшую когнитивную и мышечную функцию. Более того, они жили в среднем на 10 процентов дольше, чем мыши, которым были пересажены другие типы клеток. Для человека это означает продление 85-летней продолжительности жизни до 93 лет. Почти на 10 лет.
Но лучшее было еще впереди. Как может несколько клеток оказывать такое значительное влияние на старение? В серии последующих экспериментов команда обнаружила, что пул биологических молекул, называемых микроРНК, должен также участвовать в этом.
МикроРНК - это крошечные молекулы с гигантским влиянием. Они приходят в разных видах, носят довольно невообразимые имена, такие как «106a-5p», «20a-5p» и так далее. Но поскольку они могут действовать одновременно с несколькими генами, они сосредотачивают все силы в один большой удар. Один тип микроРНК может изменить способ работы клетки - активирует ли она определенные сигнальные пути или, например, создает определенные белки.
В то время как большинство клеток продуцируют микроРНК, ученые обнаружили, что стволовые клетки гипоталамуса обладают «уникальной, очень сильной» способностью накапливать эти молекулы в капли мембраны и расстреливать их как пузырьки.
Оказавшись вне клетки, МикроРНК отправляются в фантастическое путешествие по мозгу и телу, где они настраивают биологию других тканей.
Фактически, когда команда вводила очищенные маленькие пузырьки микроРНК в мышей среднего возраста, они также наблюдали широкие омолаживающие эффекты.
Исследователи объясняют: мы не знаем, воздействуют ли микроРНК непосредственно на остальную часть тела, или они сначала воздействуют на разные области мозга, а мозг продолжает регулировать старение в организме.
Вечно молодой
Тем не менее, данные в области изучения старения интригуют.
По словам биологов, исследование может привести к новым способам развития антистареющих методов лечения.
Более того, такое вмешательство может работать и с другими известными методами омоложения, такими как метформин, молодая кровь или молекулы, которые очищают неисправные клетки.
Возможно, что терапия стволовыми клетками может повысить способность гипоталамуса регулировать старение. Тем не менее, ученые все еще должны понять, как стволовые клетки связаны с другой основной ролью гипоталамуса, то есть высвобождением гормонов.
Конечно, инъекция клеток в мозг не является практическим лечением. Сейчас еще трудно определить, какие из тысяч видов старения контролируются микроРНК и тем, что именно они делают.
Сейчас цель состоит в том, чтобы провести проверить работу этих антивозрастных микроРНК у приматов и, в конечном счете, людей.
