Печень — самая крупная и очень важная железа позвоночных (к которым относимся и мы), занимающаяся, среди прочего, обезвреживанием попадающих в организм чужеродных веществ, в том числе откровенных ядов. Очевидно, в такой сложной рабочей обстановке она регулярно травмируется. К сожалению, регулярную замену печени целиком за последние пятьсот миллионов лет наладить не удалось, однако в ходе эволюции она обрела способность после различных повреждений неплохо восстанавливаться, постепенно самообновляясь. Однако, как известно, с возрастом способность организма к самовосстановлению и самообновлению снижается. Причём у различных органов, тканей и систем это происходит по-разному. Учёные из Германии и Швеции решили разобраться, как обстоит с этим дело у нашей печени.
Междисциплинарная группа биологов, физиков, математиков и клиницистов во главе с доктором Олафом Бергманном (Olaf Bergmann) из Центра регенеративной терапии (Center for Regenerative Therapies Dresden) Технического университета Дрездена (TUD) проанализировала печень нескольких человек, умерших в возрасте от 20 до 84 лет. Удивительно, но анализ показал, что большая часть клеток печени всех испытуемых была более или менее одного возраста.
«Независимо от того, 20 вам или 84, ваша печень остаётся в среднем чуть моложе трёх лет», — рассказывает доктор Бергманн.
Результаты показывают, что приспособление печени к потребностям организма жёстко регулируется путём постоянной замены клеток и что процесс этот поддерживается даже у пожилых людей.
Однако не все клетки в нашей печени так молоды. Часть из них может дожить до 10 лет, прежде чем обновиться. Эта субпопуляция клеток печени несёт больше ДНК, чем типичные клетки.
«Большинство наших клеток имеют два набора хромосом, но некоторые клетки накапливают больше ДНК с возрастом. В конце концов, такие клетки могут нести четыре, восемь или даже больше наборов хромосом», — объясняет доктор Бергманн.
«Когда мы сравнили типичные клетки печени с клетками, более богатыми ДНК, мы обнаружили фундаментальные различия в их обновлении. Типичные клетки обновляются примерно раз в год, в то время как клетки, богатые ДНК, могут находиться в печени до десяти лет, — добавляет он. — Поскольку объём этой субпопуляция с возрастом становится больше, это может быть защитным механизмом, предохраняющим нас от накопления вредных мутаций. Нам нужно выяснить, наблюдаются ли подобные механизмы при хронических заболеваниях печени, которые в некоторых случаях могут перерасти в рак».
Группа доктора Бергманна специализируется на ретроспективном радиоуглеродном датировании и использует эту технику для оценки биологического возраста тканей человека.
«Археологи уже много лет успешно используют радиоуглеродный анализ для оценки возраста образцов; один из примеров — датировка туринской плащаницы, — рассказывает доктор Бергманн. — Радиоактивный распад радиоуглерода происходит очень медленно. Он обеспечивает достаточное разрешение для археологов, но не подходит для определения возраста человеческих клеток. Тем не менее, мы всё-таки можем использовать радиоуглерод в наших исследованиях».
Наземные ядерные испытания, проведённые в 1950-х годах, ввели огромное количество радиоуглерода в атмосферу, в растения и в животных. В результате клетки, сформированные в этот период, имеют более высокое количество радиоуглерода в своей ДНК.
После официального запрета наземных ядерных испытаний в 1963 году количество атмосферного радиоуглерода начало падать, а с ним — и количество радиоуглерода, включённого в ДНК животных. Значения атмосферного и клеточного радиоуглерода очень хорошо коррелируют.
«Даже если это незначительные количества, которые не вредны, мы можем обнаружить их в образцах тканей и измерить их количество. Сравнивая значения с уровнями атмосферного радиоуглерода, мы можем ретроспективно установить возраст клеток».
Группа Бергманна также исследует механизмы регенерации других тканей, считающихся более или менее статичными, например — образующих сердце и мозг. Ранее команда использовала свой опыт в ретроспективном радиоуглеродном датировании, чтобы показать, что формирование новых клеток мозга и сердца не ограничивается пренатальным временем, а продолжается на протяжении всей жизни. В настоящее время учёные исследуют, могут ли новые клетки сердечной мышцы человека всё ещё генерироваться у людей с хроническими заболеваниями сердца.
«Наши исследования показывают, что изучение клеточного обновления непосредственно у людей технически очень сложно, но оно может дать беспрецедентное понимание основных клеточных и молекулярных механизмов регенерации органов человека», — заключает Бергманн.
