Преодолевшие старение. Часть II.

Ольга Волкова, «Биомолекула»

Человек живет долго. С каждым десятилетием всё дольше. Но у него есть медицина. Слон живет столько же, а кит гораздо дольше – не пользуясь системой здравоохранения. Но они большие... Недавно человеку посчастливилось поближе познакомиться с очень маленьким и очень странным долгожителем. Он обитает в душном подземелье, не поддерживает постоянную температуру тела, формирует касты – как муравей. Подслеповат, как крот, голокож, как человек. Вот, пожалуй, и все аналогии. Дальше – сплошная уникальность. Не чувствует ожоги, не знает, что такое рак, атеросклероз и нейродегенерация, не проявляет классических признаков старения, переживает 30-летний рубеж... будучи мелким грызуном. С какими же секретами голого землекопа и его пушистых родственников-долгожителей предстоит работать человеку, чтобы продлить собственную здоровую жизнь?

О феномене пренебрежимого старения и перспективах изучения животных, его демонстрирующих, речь шла ранее: «Старческие капризы природы: почему люди прекращают стареть, а мыши не успевают жить» [1] и «Преодолевшие старение. Часть I. Кому выпал эволюционный джекпот?» [2]. Пожалуй, к самым интересным объектам биогеронтологических изысканий можно отнести млекопитающих, стареющих чрезвычайно медленно или почти не стареющих в человеческом понимании этого процесса. Но если экспериментировать с крупными, живущими более 100 лет организмами нереально, то мелкие, быстро размножающиеся и формирующие крупные популяции в естественных условиях и неволе животные были бы настоящим подарком для ученых.

И похоже, подходящих кандидатов уже нашли: долгой для своей весовой категории жизнью славятся некоторые роющие («подземные») грызуны, относящиеся к семействам Spalacidae (слепыш) и Bathyergidae (дамарский землекоп и голый землекоп, хотя последний стои́т на пороге выделения в семейство Heterocephalidae [3]). Эти животные (рис. 1) лишь изредка покидают душные и тесные системы подземных ходов и камер, то есть испытывают хронический дефицит кислорода и мирятся с избытком аммиака, углекислого газа и продукта его взаимодействия с водой – угольной кислотой. Условия можно назвать экстремальными, но относительно стабильными и выгодными с точки зрения безопасности: встречи с хищниками чрезвычайно редки. Ничтожность влияния врагов и негативных «наземных» экофакторов на мир этих грызунов эволюция учла, отобрав признаки, способствующие долгой здоровой жизни в условиях пониженной комфортности: замедленный обмен веществ, устойчивость к стрессам, раку, нейродегенерации.

Рисунок 1. Три подземных «богатыря». Слева направо: чемпион по продолжительности жизни – голый землекоп (Heterocephalus glaber, максимальная продолжительность жизни (МПЖ) превышает 32 года), слепыш (Spalax judaei, МПЖ 21 год) и дамарский землекоп (Fukomys damarensis, МПЖ в неволе 20 лет). Фотографии с сайтов lpzoo.org, paratiritis-news.com, houstonzoo.org соответственно.

Особенно сильно природа поэкспериментировала над голым землекопом (см. врезку «Досье на голого землекопа»), обитателем восточноафриканских полупустынь и обладателем исключительного для млекопитающих плато на кривой смертности (рис. 2) [1]. А человек решил извлечь из этого пользу, изучив условия жизни грызуна и связав их с его уникальными свойствами.

Кому, как не голому землекопу, нужно было уделить внимание в поиске факторов долгожительства? И с чего начать, как не с прочтения его генома? Однако биологи поступили разумно: кто-то секвенировал и сравнивал результаты с другими животными, кто-то погрузился в изучение уникальных «устойчивостей» землекопа. А некоторые команды сконцентрировались на подобных свойствах другого роющего грызуна – слепыша – и тоже не разочаровались.

Еще в начале 1990-х ДНК-фингерпринтинг выявил крайне низкое генетическое разнообразие внутри колоний голого землекопа – примерно как у однояйцевых близнецов. Это закономерное следствие инбридинга, не снижающего, однако, жизнестойкости потомства. Потому вполне вероятно, что морфологические различия между особями формируются эпигенетическими механизмами, но какими – пока не известно. Геном голого землекопа впервые секвенировали в 2011 году [9, 10]. Оказалось, что при общем высоком сходстве с ДНК мышей и крыс (даже в порядке расположения генов) он обладает и рядом особенностей. Ниже перечислены те из них, которые могут иметь отношение к долголетию этого грызуна и потому требуют усиленного изучения (см. врезку «Геном голого землекопа»).

Теоретически вклад в долголетие голого землекопа могут вносить любые, если не все генетические особенности, связанные с работой митохондрий и моделированием теломер, с обменом и утилизацией макромолекул, балансом метаболических процессов и темпами деления клеток. И продлять жизнь они могут в том числе посредством устойчивости к раку и нейродегенерации.

В том же 2014 секвенировали геном другого африканского землекопа – дамарского (в лаборатории Fukomys damarensis (рис. 1) доживает до 20 лет) – и сравнили его с геномом землекопа голого, а также сопоставили транскриптомы этих двух и нескольких родственных им видов подземных грызунов. Так удалось выявить общие генетические особенности зверьков-долгожителей и уникальные адаптации Heterocephalus glaber (перечислены в досье) [6]. Некоторые геномные находки подтвердились при изучении белков и клеточной физиологии землекопов.

Итак, что же отличает африканских грызунов-долгожителей?

Пока сложно делать общие выводы, ведь не все описанные молекулярные особенности изучались у большой выборки грызунов с разной МПЖ, да и того же слепыша. Вполне вероятно, что общий фундамент долголетия составляют механизмы устойчивости клеток землекопов ко всевозможным стрессовым факторам – от АФК и патологических белков до микотоксинов и ксенобиотиков. Это отчетливо проявляется, например, в исключительной невосприимчивости к раку и пожизненно стабильном поддержании мозговых функций этих животных. Особенности метаболизма глюкозы тоже могут влиять на продолжительность их жизни. Что же касается его величества Землекопа Голого, то большинству упоминаний о нём сопутствует слово «стабильность»: стабильная экспрессия большинства генов, стабильный протеом, стабильный уровень окисленных биомолекул, стабильная работа митохондрий и антиоксидантов, стабильный состав тела, стабильный темп метаболизма, стабильная работа органов. Вполне вероятно, что это свойство характерно и для его «товарищей» по подземелью.

Важный, если не определяющий, вклад в долголетие землекопов вносит устойчивость к неоплазии – ведь основная причина смерти мышей и многих других млекопитающих – рак. Например, у некоторых линий мышей и крыс смертность от рака достигает 70–90%. В то же время ни об одном случае развития этой патологии у голых землекопов не сообщалось. Их фибробласты репликативно не стареют (гены теломеразы экспрессируются у этих грызунов всю жизнь), однако в культуре делятся чрезвычайно медленно. Между скоростью деления репликативно не стареющих фибробластов in vitro и продолжительностью жизни существует обратная корреляция [24]. Потому главные вопросы, на которые должен «ответить» голый землекоп: какие механизмы столь надежно контролируют его клеточный цикл, и только ли они обеспечивают нечувствительность к раку? У других грызунов-долгожителей, судя по всему, тоже найдутся интересные ответы.

Противораковая защита состоит из многих взаимосвязанных звеньев: она предполагает и строгую регуляцию прохождения контрольных точек клеточного цикла, и репарацию повреждений ДНК, и репликативное старение, и апоптоз, и даже настройку интенсивности убиквитинзависимой утилизации белков. Межвидовые различия в любом из этих процессов объясняют разницу в предрасположенности животных к онкозаболеваниям и (частично) в средней продолжительности их жизни (рис. 5) [24]. Мыши и крысы десятилетиями верой и правдой служили биомедицинской науке [25], но они далеко не лучший объект для изучения онкорезистентности, поскольку восприимчивы к развитию рака гораздо больше, чем люди, не говоря уже о землекопах. Значит, какие-то профилактические механизмы у них не работают, и исследователи упускают важные антипролиферативные факторы. Известно, в частности, что у человека в контроле клеточного деления задействованы оба важнейших пути – pRb и p53, а у мышей и крыс роль первого минорна, то есть подстраховки практически нет – и это при том, что теломераза в их соматических клетках активна. Экспериментально установлено, что для малигнизации мышиных фибробластов достаточно нарушить две клеточные системы, а человеческих – целых шесть. Соответственно, мышиная модель мало пригодна для предсказания человеческих процессов, и отсутствие подходящих животных до сей поры прилично ограничивало темпы онкологических исследований. Если классические модельные грызуны незаменимы для отработки терапии, то недостающие знания по профилактике могут дать именно животные-долгожители, у которых механизмы онкозащиты работают как часы на протяжении всей жизни [26].

Общая реальность для подземных грызунов – гипоксия. Причем гипоксия пульсирующая – то больше кислорода, то меньше, а то и совсем нет. Не удивительно, что в организмах таких грызунов, помимо высокой васкуляризации, эффективного дыхания и активного кроветворения, выработаны разные клеточные страховочные механизмы, часть которых так или иначе связана с канцерогенезом.

Дальний родственник голого землекопа – слепыш (Spalax, blind mole-rat) – подземный грызун, распространенный на Среднем Востоке (рис. 1). Он тоже отличается долгожительством (20 лет – не предел) и онкорезистентностью: спонтанные опухоли за 50 лет у этих животных не наблюдали ни разу, да и к индуцированному раку они экстремально устойчивы.

Доктор Вера Горбунова и ее коллеги из Рочестерского унивеститета (Нью-Йорк) и других институтов США и Израиля в поисках объяснения такой устойчивости проанализировали in vitro рост фибробластов двух видов слепышей – Spalax judaei и Spalax golani. Клеточные популяции активно удваивались лишь 7–20 раз, затем «притормаживали» и начинали секретировать β-интерферон (IFN-β), который вызывал массовый клеточный некроз – происходило самоочищение популяции на пороге онкогенеза. Такого единомоментного «конца» исследователи ни разу не наблюдали при выращивании фибробластов 20 других видов грызунов. Этот феномен не был связан ни с условиями культивирования, ни с укорочением теломер (клетки слепыша репликативно не стареют). Зато подтвердилось участие в некротическом ответе белков – контролёров клеточного цикла p53 и pRb [27].

Интересно, что бόльшая часть клеток гибла именно от некроза (казалось бы, неточного процесса), в то время как у фибробластов мышей IFN-β вызывал апоптоз. Авторы работы связывают это с адаптивной точечной мутацией гена белка p53 у слепышей, позволяющей в условиях характерной для подземных туннелей гипоксии отключать клеточное деление, создавая условия для репарации, но не запускать апоптоз. Не исключено, что некроз – даже более эффективная превентивная процедура, ведь она позволяет зачистить подозрительное место качественнее, уничтожив «неблагонадежное» окружение, подвергшееся опухолевой сигнализации. Та же группа ученых показала, что фибробласты слепыша и даже их культуральная среда вызывали гибель различных линий опухолевых клеток, включая человеческие [26].

Еще интереснее то, что поведение культур фибробластов слепыша и голого землекопа сильно различается: предотвращение переразмножения фибробластов последнего достигается за счет сверхчувствительности к уплотнению популяции (см. ниже). Клетки голого землекопа на стресс предпочитают отвечать традиционным апоптозом – как клетки мышей и человека. Получается, что одной и той же цели даже родственные организмы-долгожители могут достигать разными способами (правда, в описанных случаях стратегии таки сходятся на pRb-пути).

У слепыша обнаружен целый спектр обусловленных адаптацией к гипоксии изменений структуры генов или их экспрессии. Причем многие из этих генов напрямую связаны с канцерогенезом. Упомянутая мутация гена опухолевого супрессора p53, например, вполне обычна для человеческих злокачественных опухолей, но, увы, приводит она к иному результату... Ген главного фактора роста эндотелия сосудов VEGF у Spalax экспрессируется по максимуму, причем конститутивно – как в опухолях. У онкобольных высокий уровень этого фактора в крови связывают с неблагоприятным прогнозом: провоцируемый им ангиогенез обеспечивает условия для отдаленного метастазирования [28, 29]. Слепышу же он просто облегчает снабжение тканей кислородом. С другой стороны, анализ транскриптома Spalax выявил много работающих генов, связанных с устойчивостью одновременно и к раку, и к гипоксии [27]. В частности, почти три десятка уникальных аминокислотных замен в транскрипционном факторе Nrf2 (у млекопитающих он очень консервативен) в сочетании с высоким базальным уровнем его синтеза могут вносить вклад в превосходную устойчивость клеток слепыша к канцерогенам и иным стрессовым факторам.

Как ни странно, проблему формирования и развития опухолей нельзя решить, сконцентрировавшись на «внутренней» жизни клеток: они ведь не в вакууме обитают, а в насыщенном их же продуктами биоматриксе, через который передают друг другу сигналы, удаляют отходы, оценивают «микроклимат». Внеклеточный матрикс – это не простой бульон, а каркас для поддержания тканевой архитектуры и барьер, защищающий клетки от инвазии повреждающих агентов. Основа матрикса – трехмерная сеть волокон коллагена и эластина, пространство между которыми заполнено «желе», содержащим в основном гиалуроновую кислоту, гликопротеины и протеогликаны. Матрикс играет важную роль в процессах ангиогенеза, воспаления, регенерации, а также адгезии, роста и метастазирования опухолей. Не удивительно, что компоненты матрикса грызунов-долгожителей привлекли особое внимание биологов.

Углеводные цепи протеогликанов матрикса очень часто представлены гепарансульфатом. Гепарансульфатные протеогликаны, взаимодействуя с другими компонентами матрикса, образуют своеобразное депо для факторов роста и цитокинов. Соответственно, разрушение гепарансульфатного каркаса гепараназой (HPSE) сопровождается высвобождением этих молекул и низкомолекулярных фрагментов самогό гепарансульфата. Последние, судя по всему, повышают выработку интерлейкинов и прочих провоспалительных цитокинов лейкоцитами и клетками селезенки [30]. Ну а факторы роста могут сигнализировать клеткам, что пора делиться. Избыток такой сигнализации способен провоцировать рост опухоли и ее метастазирование через новую сосудистую сеть (один из факторов – как раз ангиогенный VEGF). И хотя в норме цели у гепараназы благие – ускорить заживление ткани и рост сосудов, – в случае с онкопатологией она работает во вред: гепарансульфата много в базальной мембране сосудов, служащей препятствием для проникновения оторвавшихся от первичной опухоли клеток в другие ткани. Давно отмечена повышенная и ухудшающая прогноз продукция этого фермента многими опухолями.

Гепараназу сейчас рассматривают как перспективную мишень не только противораковой [31, 32] и противовоспалительной, но даже антидиабетической терапии. Дело в том, что лейкоциты секретируют этот фермент для облегчения миграции из кровяного русла в ткани. А диабет I типа (аутоиммунный) как раз связан с Т-лимфоцитарными атаками на продуцирующие инсулин клетки поджелудочной железы. Гепарансульфат защищает эти клетки от мигрантов и свободных радикалов, гепараназа же разрушает эту защиту. Показано также, что она может проникать прямо в ядро T-лимфоцитов и активировать гены, связанные с T-клеточной дифференцировкой [33].

У слепыша (Spalax judaei) гепараназа синтезируется гораздо интенсивнее, чем у людей, и ее пре-мРНК сплайсируется несколькими альтернативными способами. Стандартный вариант фермента режет гепарансульфат «с аппетитом» – так же, как и человеческий вариант (гомология их генов высока – 85%). Однако у слепыша в условиях пульсовой гипоксии образуются и альтернативные белки, в том числе почти лишенные гепараназной активности (варианты 7 и 36). Несмотря на это первый из них не оказывает противораковый эффект (не связано ли это с описанной способностью гепараназы напрямую регулировать транскрипцию?), а вот второй... Введение конструкции, продуцирующей вариант 36, в клетки меланомы на 80% сокращало выход фрагментов гепарансульфата: нерабочий белок грызуна доминировал над активным меланоцитарным. Видимо, альтернативные варианты нужны слепышу для модуляции работы стандартного фермента при изменении условий. В экспериментах in vivo вариант 36 заметно снижал метастатическую активность меланомы и в разы замедлял рост глиомы у мышей [34]. Таким образом, альтернативный сплайсинг гепараназы слепыша можно включить в арсенал стратегий ингибирования ее человеческого аналога.

Совсем недавно внимание биологов привлекло еще одно внеклеточное вещество – α-2-макроглобулин (A2M) плазмы крови, ингибитор всех классов протеиназ. Дело в том, что в печени голого землекопа его ген «считывается» в 140 раз чаще, чем в мышиной, да и у человека этого белка меньше [35]. Вероятно, на заре эволюции землекопов подземный образ жизни способствовал закреплению у них высокого уровня A2M как главного защитника от бактериальных протеиназ. У грызунов A2M – главный белок острой фазы (у нас основным считается С-реактивный белок). Человеческий A2M обратимо связывает цитокины и факторы роста, обеспечивая их гомеостаз в тканях, а также инактивирует всевозможные, в том числе опухолевые, протеиназы. Взаимодействие с протеиназами открывает у макроглобулина сайт связывания с рецептором LRP1 (CD91), контакт с которым запускает быстрое очищение крови и тканей от A2M-протеиназных комплексов (путем рецепторзависимого эндоцитоза).

С возрастом количество A2M у человека снижается, соответственно, падает и качество «уборки». Предполагают, что этот белок играет значительную роль в онкогенезе, воспалении, нейродегенерации и старении: показано, что его рецептор, LRP1, задействован в липидном обмене, очистке крови от альцгеймеровского амилоида, гормона лептина и стимулирующих прогрессирование рака факторов (в том числе VEGF). Описана и вспомогательная роль A2M в «обличении предателей» – презентировании раковых антигенов. Этот белок претендует на роль шаперона, предотвращающего белковую агрегацию, и «снабженца» клеток цинком – незаменимым помощником многих ферментов, гормонов и транскрипционных факторов (дефицит цинка связывают с развитием возрастзависимых заболеваний). Так или иначе, структурные различия макроглобулинов голого землекопа и человека уже установлены, осталось самое сложное – оценить их влияние на продолжительность жизни. Авторы работы [35] осторожно напоминают об улучшении когнитивных функций в нашумевшем эксперименте с вливаниями «молодой» крови старым мышам. Тогда эффект связывали с активацией белка Creb в дряхлеющем гиппокампе [36], однако было бы интересно установить и роль A2M в подобных процессах...

Пожалуй, лучше всего описана противораковая стратегия, связанная с высокомолекулярной гиалуроновой кислотой внеклеточного матрикса голого землекопа.

Полисахарид гиалуроновая кислота (ГК, гиалуронан) создает на поверхности клеток связанный с мембранными рецепторами защитный покров, организуя протеогликаны и другие поверхностные белки и поддерживая запас воды. Средняя молекулярная масса ГК в нормальных биологических жидкостях и тканях человека высока – около 1–8 МДа. Защитную функцию этого полимера ослабляют свободные радикалы, которые он вынужден активно улавливать, например, при воспалении. Потому для поддержания тканевого гомеостаза и обновления внеклеточного матрикса жизненно необходим быстрый обмен ГК, оптимальный баланс между синтезом и деградацией, иначе накапливаются ее низкомолекулярные фрагменты. Эти фрагменты нарушают архитектуру матрикса и конкурируют за связывание как с рецепторами высокомолекулярного гиалуронана, так и с альтернативными структурами, что приводит к изменению кластеризации рецепторов, структуры цитоскелета и внутриклеточной сигнализации [37]. Таким образом, ГК можно рассматривать как сенсор деструктивных процессов в клеточном микроокружении. Изменение баланса низко- и высокомолекулярного полимера – стимул, приводящий в движение многочисленные механизмы клеточного ответа, часто лишь усиливающие воспаление и переводящие его в разряд хронического [38].

Надо отметить, что между воспалением и раком существует явная связь, и недавно возрос интерес к ГК как возможному помощнику макрофагов и фибробластов в конструировании проопухолевой воспалительной среды [39]. Во-первых, обволакивание раковых клеток гиалуронаном защищает их от иммунных атак. Во-вторых, показано, что количество ГК повышается как при заживлении ран, так и прогрессировании карцином (кишечника, легких, груди, простаты, мочевого пузыря), однако одновременно повышается и экспрессия генов гиалуронидаз, что совместно с гиперпродукцией свободных радикалов макрофагами ведет к нарезанию длинных ГК-цепей на низкомолекулярные фрагменты. По их количеству в сыворотке крови можно, например, отличить метастатический рак молочной железы от неметастатического.

Связывание мелких фрагментов ГК с рецепторами типа CD44 и RHAMM/HMMR активирует сигнальные пути, стимулирующие не только воспаление, но и выживание, миграцию и инвазию опухолевых клеток (рис. 6) [40]. Снижение молекулярной массы ГК наблюдается и в хрящах пожилых людей, и в коже после УФ-облучения (В-типа), и в опухолях простаты [37]. А вот увеличение размера молекул ГК характерно как раз для наших любимых землекопов...

В 2009 году Андрей Силуанов, Вера Горбунова и их коллеги обнаружили, что фибробласты голого землекопа проявляют двухуровневое контактное торможение деления – в отличие от одноуровневого у мышей и человека [41]. Контактное торможение – ключевой антираковый механизм, блокирующий деление клеток при достижении определенной их плотности (в культуре – обычно при формировании монослоя). Этот механизм ломается у клеток злокачественных опухолей, и они беспрепятственно наслаиваются друг на друга. Так вот фибробласты голого землекопа в культуре прекращают делиться при гораздо меньшей плотности, чем такие же клетки мышей. Этот процесс, названный ранним контактным ингибированием (РКИ), протекает при условии исправности p53- и pRb-путей или хотя бы одного из них: если утрачивается «выключатель» клеточного цикла pRb, то запускается апоптоз за счет страхующей системы p53 (это свойственно и мышам, и людям), а если портится только последняя – апоптоз происходит всё равно (это исключительное свойство голого землекопа). Но такая ситуация, видимо, складывается нечасто. Здесь стόит добавить, что у землекопа по сравнению с мышами базальный уровень синтеза белка p53 в фибробластах в 50 раз выше, и при стрессовых воздействиях он «подскакивает» активнее.

Известно, что у мышей и человека контактное торможение опосредуется мембранными рецепторами с дальнейшей индукцией p27Kip1 – ингибитора циклин-зависимых киназ (из семейства Cip/Kip-ингибиторов), который в ядре мешает фосфорилированию белка Rb, блокируя этим переход клетки из фазы G1 в фазу S, то есть запрещая ей делиться. У голого землекопа p27 тоже делает свое дело – но если отключено раннее торможение деления, которое обеспечивается ингибитором p16Ink4a из другого семейства, Ink4. Получается, что «обычное» p27-торможение лишь дополнительно страхует грызуна-долгожителя от канцерогенеза в случае сбоя в работе p16-зависимой системы РКИ (рис. 7, слева).

Но природа настолько прониклась симпатией к этому зверьку, что подарила ему еще один «антираковой щит». Если каким-то образом заставить работать в фибробластах землекопа комплекс онкогенов, то справиться с гиперпролиферацией посредством описанных систем супрессии ему не удастся – онкогены этому мешают. Однако, в отличие от экспрессирующих онкогены мышиных клеток, фибробласты землекопа быстро прекращают делиться, проявляя все признаки так называемого клеточного кризиса: дефекты хроматина, многоядерность, незавершенные деления и т.п. В таком состоянии клетки могут находиться довольно долго. Но подозревают, что если их много, то в конце концов патологическую зону подчищает некроз [42].

В 2013 году выяснилось, что непосредственное отношение к феномену РКИ имеет гиалуроновая кислота, причем характерная именно для голого землекопа – экстремально высокомолекулярная (ЭВМГК), в пять раз превышающая по размеру молекулы ГК человека и мыши (в случае фибробластов кожи – 6–12 против 0,5–3 МДа) [43]. ЭВМГК накапливается в тканях землекопа благодаря низкой активности его гиалуронидаз и высокой процессивности гиалуронансинтазы 2 (HAS2) с уникальной структурой активного центра. Более того, клетки этого грызуна более восприимчивы к «гиалуроновому» сигналингу. Если же активировать гиалуронидазы или нокаутировать HAS2, среда для культивирования фибробластов теряет повышенную вязкость, а клетки становятся способными к малигнизации (мы помним, что низкомолекулярная ГК способствует пролиферации и воспалению). Однако физического присутствия ЭВМГК недостаточно для РКИ – необходима полноценная работа сигнального пути, связывающего ГК-рецепцию с индукцией генетического локуса INK4 (кодирующего опухолевые супрессоры p15Ink4b, Arf и p16Ink4a). Судя по всему, этот путь включает ГК-рецептор CD44 и белок цитоскелета NF2 (мерлин). Предполагают, что склонность к накоплению ЭВМГК изначально развилась у землекопов для поддержания эластичности кожи, что просто необходимо в тесных подземных туннелях, и затем это свойство легло в основу противораковой защиты и долголетия этих млекопитающих. Интересно, что ЭВМГК производят и клетки слепыша.

Поскольку локус INK4 в числе наиболее часто мутирующих при раке у людей, понимание механизмов его экспрессии сложно переоценить. Кроме того, он участвует в развитии репликативного, онкогениндуцированного и преждевременного стрессиндуцированного старения, а возможно, и возрастных болезней (интересно, что при старении повышается экспрессия гена p16, но не p15, хотя локус один, и сами они – потомки одного дуплицировавшегося в древности гена). Однако в нашем контексте особенно важно, что потеря работоспособности локуса делает невозможным и раннее контактное ингибирование у землекопа.

Совсем недавно было обнаружено, что INK4-локус этого грызуна содержит ранний терминатор трансляции и кодирует дополнительный, четвертый, продукт – гибрид p15Ink4b и p16Ink4a [44]. Этот новый белок, названный pALTInk4a/b (рис. 7, справа), содержится как в культивируемых клетках, так и в разных живых тканях землекопа, но ни у человека, ни у мыши обнаружить его не удалось. Синтез pALTInk4a/b клетками индуцируется в течение РКИ и при стрессовых воздействиях: УФ- и γ-облучении, утрате сцепления с субстратом и активации онкогенов. Гиперпродукция «четвертого» белка с большей вероятностью блокирует цикл клеток землекопа и человека, чем гиперпродукция p15Ink4b или p16Ink4a. Соотношение разных продуктов локуса, видимо, тканеспецифично и меняется в зависимости от интенсивности и набора стимулов.

Недавно было показано, что обычное контактное ингибирование (наряду с сывороточным голоданием, гипоксией и рапамицином) подавляет путь mTOR, а следовательно, и героконверсию – переход обратимого ареста клеточного цикла в глубокое сенесцентное состояние с патологическим профилем клеточной секреции [45]. Потому нельзя исключить вклад РКИ, действующего через необычный INK4-локус, в предотвращение не только рака, но и старения как такового у голого землекопа. Дополнительный ингибитор циклин-зависимых киназ, вероятно, служит добавочным «слоем» защиты и позволяет животному тонко регулировать работу контрольных точек клеточного цикла, обеспечивая баланс между пожизненной способностью к клеточной пролиферации и супрессией опухолей. Очевидно, что разные этапы синтеза, метаболизма и сигналинга гиалуроновой кислоты могут быть перспективными целями для терапевтических воздействий уже в организме человека.

Итак, подземные грызуны-долгожители выработали множественные, многоуровневые механизмы защиты от рака при сохранении функции теломеразы. Долголетие повышает шансы развития опухолей, а опухоли мешают жить долго. У животных с пренебрежимым или замедленным старением удивительным образом сочетается экстремально долгая молодость с экстремальной устойчивостью к раку. Очевидно, что важную роль в продлении жизни играет активность сигнальных путей транскрипционных факторов Nrf2 и p53. По всей видимости, строжайший, многоуровневый контроль клеточного цикла и качества внутри- и внеклеточных биомолекул – залог успеха многих пренебрежимо стареющих организмов. Возможно, что-то из спектра «животных» ответов на риск малигнизации и прочих возрастзависимых заболеваний удастся адаптировать для нужд медицины человеческой – пусть вначале в виде «костылей», фармпрепаратов, но всё же...

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru

08.02.2015