Сложности поиска пилюли бессмертия (5)

Ресвератрол и другие активирующие сиртуины соединения

(Продолжение. Начало статьи см. здесь.)

Сиртуины составляют семейство НАД+-зависимых деацетилаз/АДФ-рибозилтрансфераз/деацилаз, вовлеченных в регулирование реакций на питательные вещества и другие аспекты клеточной биологии. Чрезмерная экспрессия Sir2 – наиболее важного члена семейства сиртуинов – увеличивает репликативную продолжительность жизни почкующихся дрожжей Saccharomyces cerevisiae через подавление накопления внехромосомных рДНК плазмид, приводящее к перемещению неповрежденного протеома в дочернюю клетку, что, в свою очередь, принудительно запускает сайленсинг субтеломерной ДНК и, возможно, другие механизмы. Некоторые, но не все, исследователи продемонстрировали, что гиперэкспрессия сиртуинов у червей и мух-дрозофил умеренно увеличивает продолжительность жизни этих организмов. Интересно, что Sir-2.1, являющийся гомологом Sir2, может увеличивать продолжительность жизни C.elegans независимо от активности деацетилазы. У млекопитающих наиболее близким гомологом Sir2 является SIRT1. Гиперэкспрессия этого белка в головном мозге (но не во всем организме) увеличивает продолжительность жизни, вероятно посредством активизации функции гипоталамуса в процессе старения. Глобальная гиперэкспрессия другого сиртуина, SIRT6, увеличивает продолжительность жизни исключительно самцов мышей, по крайней мере частично за счет предотвращения развития рака легких, являющегося основной причиной смерти самцов использованной в работе линии мышей. Гиперэкспрессия SIRT2 стабилизирует уровни регулирующего процесс митоза белка BubR1 у прогероидных (модель преждевременного старения) мышей линии BubR1H/H и увеличивает как медиану, так и максимальное значение продолжительности жизни самцов этой линии. Однако исследователи не располагают данными о потенциальных эффектах хронической гиперэкспрессии SIRT2 на животных дикого типа. Все больше новых научных данных свидетельствует в пользу того, что уровни НАД+ могут снижаться по мере старения, нарушая активность сиртуинов, и что способность гиперэкспрессии сиртуинов увеличивать продолжительность жизни частично противодействует этому эффекту посредством поддержания функционирования сиртуинов на фоне сокращения пула НАД+ в стареющих организмах.

Ресвератрол и некоторые другие полифенолы изначально идентифицированы как активаторы Sir2/SIRT1, увеличивающие среднюю и максимальную продолжительность жизни дрожжей. Следует отметить, что ресвератрол оказывает очень разнообразные функционально важные эффекты на множество клеточных мишеней. Воздействие ресвератрола на нематод и дрозофил (100 мкмоль для червей и 10-100 мкмоль для дрозофил) также увеличивало продолжительность жизни в зависимости от наличия функционального Sir-2.1 или dSir2 соответственно. Однако согласно результатам исследования Bass et al., терапия ресвератролом (1-1000 мкмоль) не оказывала значимых эффектов на продолжительность жизни дрозофил. В том же исследовании было показано, что терапия ресвератролом в дозе 100 мкмоль индуцировала только небольшое и спорадическое увеличение продолжительности жизни как нематод дикого типа, так и мутантных моделей sir-2.1. На основании этого можно предположить, что наблюдаемое увеличение продолжительности жизни под действием ресвератрола может быть независимым от Sir-2.1. Ресвератрол защищает нематод от окислительного стресса, индуцированных радиацией повреждений и токсичности амилоида, а также обеспечивает защиту дрозофил от радиационного облучения. Терапия ресвератролом увеличивает среднюю и максимальную продолжительность жизни медоносных пчел и короткоживущих рыб Nothobranchius furzeri и Nothobranchius guentheri.

Есть данные, согласно которым ресвератрол и другие активирующие сиртуины соединения аллостерически активируют Sir2/SIRT1. Однако другие исследователи установили, что эти соединения не способны усиливать активность SIRT1 в отношении нативных пептидов in vitro. В этом контексте было высказано предположение, что индуцированная ресвератролом повышенная активность SIRT1 зависит от присутствия ненативных флуорофоров, конъюгированных с пептидной последовательностью, изначально используемой для скрининга активаторов SIRT1. В то же время, согласно недавно полученным данным, ресвератрол и другие активирующие сиртуины соединения непосредственно связываются с SIRT1 и аллостерически усиливают его деацетилазную активность в отношении немеченых пептидных субстратов. Помимо этого продемонстрирована способность ресвератрола посредством ингибирования каталитической активности человеческого фермента tyrosyl transfer-RNA (tRNA) synthetase (TyrRS), стимулировать НАД+-зависимую активацию поли(АДФ-рибозо)полимеразы (PARP1), выполняющей важные роли в восстановлении повреждений и транскрипции ДНК.

Ресвератрол защищает мышей от ряда повреждающих эффектов диеты с высоким содержанием жиров/калорий, оказывая выраженное подавляющее действие на рост и развитие многих типов рака, а также откладывая или предотвращая развитие болезни Альцгеймера. Более того, ресвератрол защищает грызунов и человека от сахарного диабета 1 и 2 типа и заболеваний сердечно-сосудистой системы, а также оказывает противовоспалительную и противовирусную активность. Добавление в корм ресвератрола (в дозе 0,016–0,1% от общей массы корма или 25 мг/кг/день) увеличивало продолжительность жизни мышиных моделей ожирения, болезни Альцгеймера, болезни Гентингтона и бокового амиотрофическаго склероза. Терапия ресвератролом (2-8 мг/кг/день) увеличивала продолжительность жизни мышей, подвергшихся воздействию липополисахарида, и снижала индуцируемую катехоламином смертность крыс, страдающих ожирением (20 мг/кг/день). Более того, ресвератрол (10 мг/мл, внутрибрюшинная инъекция) увеличивал выживаемость мышиной модели индуцированного сепсисом поражения почек и восстанавливал почечную микроциркуляцию. Добавление ресвератрола в корм (18 мг/кг/день) также улучшало выживаемость крысиной модели гипертонии. Важен тот факт, что воздействие ресвератрола (100-1200 мг/кг/день в пище) не увеличивает продолжительность жизни мышей, употребляющих нормальных корм. Содержащие ресвератрол добавки индуцируют изменения генной экспрессии в некоторых тканях мышей, схожие с изменениями, ассоциированными с низкокалорийной диетой.

Прием добавки с ресвератролом (150 мг/день) в течение 30 дней вызывает у мужчин с ожирением метаболические изменения, в том числе снижение скорости метаболизма в покое и во время сна, внутрипеченочное содержание липидов, концентрацию глюкозы в крови, уровни маркеров воспаления и систолическое давление крови. В скелетной мускулатуре употреблявших ресвератрол людей регистрировались повышенная активность AMPK, увеличение уровней белков SIRT1 и PGC-1-альфа, а также улучшение митохондриального окисления жирных кислот. Напротив, прием в ресвератрола (75 мг/день) в течение 12 недель не страдающими ожирением женщинами в постклимактерическом периоде с нормальной толерантностью к глюкозе не вызывал регистрируемых изменений композиции тела, чувствительности к инсулину, скорости метаболизма в покое, уровней липидов в плазме и маркеров воспаления. Более того, употребление ресвератрола не оказывало эффекта на его предполагаемые молекулярные мишени, в том числе AMPK, SIRT1, NAMPT и PPARGC1A, ни в скелетной мускулатуре, ни в жировой ткани.

Недавно проведенное Cai et al. исследование продемонстрировало нелинейное дозо-зависимое защитное влияние на человека и мышей. На фоне богатой жирами диеты прием низких доз ресвератрола (~0,07 мг/кг/день) более эффективно уменьшал количество аденом и общую опухолевую нагрузку у мышей линии Apcmin, являющейся моделью кишечного канцерогенеза, чем прием высоких доз (14 мг/кг/день). Интересно, что самки мышей, получающие низкую дозу ресвератрола, демонстрировали значительно более выраженное повышение экспрессии и активации AMPK в слизистой оболочке кишечника, чем животные из группы, получавшей более высокую дозировку. В соответствии с этим образцы ткани толстого кишечника человека, подвергавшиеся воздействию низких диетических концентраций ресвератрола (0,01-0,1 мкмоль) ex vivo, продемонстрировали быструю активацию AMPK и повышенную активность аутофагии при низких концентрациях и менее выраженный эффект или полное его отсутствие при воздействии более высокими дозами (1-10 мкмоль). Этот необычный эффект может помочь в объяснении противоречивых данных о воздействии ресвератрола на человека. В будущем при планировании клинических исследований с использованием ресвератрола следует уделять особое внимание дозировке и уровням препарата в сыворотке крови, а также тщательной оценке эффектов, оказываемых ресвератролом на его предполагаемые молекулярные мишени.

Другие искусственно синтезированные активирующие сиртуины соединения также продемонстрировали способность увеличивать продолжительность жизни и продолжительность здоровой жизни мышей. Так, SRT1720 (100 мг/кг/день) увеличивал продолжительность жизни взрослых самцов мышей линии C57BL/6J, содержавшихся на нормальном рационе, на 8,8% (p=0,096) и на 21,7% (p=0,0193) – содержавшихся на богатом жирами рационе, без увеличения максимальной продолжительности жизни в обоих случаях. Терапия SRT1720 улучшала физиологические параметры животных, получавших богатый жирами корм, снижая выраженность жировой дегенерации печени, увеличивая чувствительность к инсулину, улучшая двигательную активность, а также индуцируя формирование профиля генной экспрессии, схожего с профилем, ассоциированным с употреблением нормального корма. Добавление в корм SRT1720 ингибировало экспрессию провоспалительных генов в печени и мышечной ткани мышей, получавших стандартный корм, и откладывало развитие возрастной болезни обмена веществ. Аналогичным образом добавление в корм SRT2104 (100 мг/кг) увеличивало как среднюю, так и максимальную продолжительность жизни получавших нормальный корм самцов мышей линии C57BL/6J на 9,7% (p<0,05) и 4,9% (p<0,001) соответственно и повышало чувствительность их тканей к инсулину, а также координацию движений с одновременным подавлением воспаления. Краткосрочная терапия SRT2104 обеспечивала сохранение костной и мышечной массы в экспериментальной модели атрофии. Эти данные свидетельствуют о том, что ресвератрол и другие активирующие сиртуины соединения могут оказывать положительное влияние на состояние здоровья, в особенности на фоне потребления богатой жирами пищи, а некоторые из этих соединений могут обеспечивать умеренное увеличение продолжительности жизни при потреблении нормальной пищи. Однако для более детальной оценки их влияния на долголетие самок и мышей других линий требуется проведение дальнейших исследований. В этом отношении в настоящее время существует большой интерес к оценке эффектов предшественников НАД+ в качестве препаратов для лечения болезни обмена веществ и потенциальных антивозрастных средств.

Продолжение: Другие потенциальные антивозрастные препараты