Длина имеет значение
Исследователи Испанского национального онкологического исследовательского центра (CNIO) впервые доказали связь между длиной теломер и метаболизмом инсулина и глюкозы, которые оказывают сильное влияние на старение.
Это открытие позволяет предположить, что гены – не единственная причина долголетия видов. Исследователи показали, что можно увеличить продолжительность жизни мышей путем эпигенетического изменения длины теломер при отсутствии генетических модификаций.
Десять лет назад случайная находка привела к появлению первых мышей, рожденных с гораздо более длинными теломерами, чем обычно. Учитывая взаимосвязь между ними и старением – теломеры укорачиваются в течение жизни, и у более старых организмов они короче – ученые создали мышей, 100% клеток которых имели сверхдлинные теломеры. Результаты показывают только положительные последствия: животные дольше живут и меньше болеют, они защищены от рака и ожирения.
Теломеры образуют концы хромосом в ядре каждой клетки организма. Их функция заключается в защите целостности генетической информации в ДНК. Всякий раз, когда клетки делятся, теломеры немного укорачиваются, поэтому одной из основных характеристик старения является накопление коротких теломер в клетках. Поэтому укорочение теломер считается одной из основных причин старения.
Группа из CNIO уже показала в различных исследованиях, что сохранение длины теломер путем активации фермента теломеразы увеличивает продолжительность жизни без каких-либо побочных эффектов. Однако до настоящего времени все вмешательства основывались на изменении экспрессии генов с помощью той или иной техники. Фактически, несколько лет назад группа разработала генную терапию, которая способствует синтезу теломеразы, и получила мышиные модели, которые живут на 24% дольше без развития рака других болезней, связанных с возрастом.
На 13% длиннее, стройнее и здоровее
Новым является то, что у мышей, рожденных со сверхдлинными теломерами, не было генетических изменений. В 2009 году исследователи работали с индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками – клетками взрослого организма, которым была возвращена способность генерировать полноценный организм. Они обнаружили, что после определенного количества делений эти клетки приобрели теломеры, которые вдвое длиннее обычных. То же самое удалось повторить в нормальных эмбриональных клетках.
Исследуя это явление, группа обнаружила, что на стадии плюрипотентности на теломерном хроматине имеются определенные биохимические (эпигенетические) метки, которые способствуют их удлинению ферментом теломеразой. По этой причине теломеры плюрипотентных клеток при культивировании увеличивались вдвое по сравнению с нормальной длиной.
Вопрос заключался в том, могут ли эмбриональные клетки со сверхдлинными теломерами производить живых мышей. Несколько лет назад группа продемонстрировала, что такое возможно. Однако первые измененные животные были химерными, то есть только часть их клеток (30-70%) происходила из эмбриональных клеток со сверхдлинными теломерами. Их хорошее здоровье могло быть связано с функционированием остальных клеток с нормальными теломерами.
В новом исследовании авторам удалось получить сверхдлинные теломеры в 100% клеток мышей и доказать, что все особенности связаны с этим явлением. Для этого исследователи выделяли из химерных эмбрионов клетки только с длинными теломерами и получали эмбрионы только из этой популяции клеток.
Беспрецедентные результаты
Полученные в результате двойного отбора эмбриональных клеток мыши меньше болеют раком и живут дольше. Важным фактом является то, что они накапливают в своем организме меньше жира. Они также показывают более медленное метаболическое старение, имеют низкие уровни холестерина и ЛПНП и повышенную толерантность к глюкозе. Возрастные повреждения их ДНК меньше, а митохондрии, еще одна ахиллесова пята старения, функционируют лучше.
В заключение, эти результаты показывают, что более длинные теломеры у данного вида не оказывают негативного влияния, скорее наоборот: они несут полезные эффекты, такие как увеличение продолжительности жизни, замедленный метаболический возраст и меньшее количество раковых заболеваний.
Жировая ткань, печень и кожа взрослых мышей с нормальными (слева) и сверхдлинными (справа) теломерами. Голубым цветом помечены ядра, красным – теломеры. Клетки, которые получены от животных со сверхдлинными теломерами, являются более яркими, это указывает на более длинные теломеры во взрослой жизни.
Средняя продолжительность жизни мышей со сверхдлинными теломерами на 13% больше, чем у обычных мышей. Наблюдаемые метаболические изменения также актуальны, поскольку впервые обнаружена четкая связь между длиной теломер и метаболизмом. Генетический путь метаболизма инсулина и глюкозы определен как один из наиболее важных в отношении старения.
Однако наиболее поразительно для исследователей то, что доказана возможность увеличения продолжительности жизни без изменения генов организма. Биохимические изменения в теломерном хроматине, которые способствуют удлинению теломер в фазе плюрипотентности, являются эпигенетическими, другими словами, они изменяют работу генов, сохраняя их сущность.
Статья M. A. Muñoz-Lorente et al. Mice with hyper-long telomeres show less metabolic aging and longer lifespans опубликована в журнале Nature Communications.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам CNIO: CNIO researchers obtain the first mice born with hyper-long telomeres and show that it is possible to extend life without any genetic modification.