Можно ли остановить и повернуть вспять процесс старения? Исследование профессора Джуничи Хаяши (Jun-Ichi Hayashi) из университета Цукуба (Япония) свидетельствует о том, что это возможно, по крайней мере, в культуре здоровых клеток человека. Показано также, что некоторые возрастные изменения связаны с работой двух генов, участвующих в производстве глицина, простейшей из аминокислот.
Профессор Хаяши и его команда искали решения спорных вопросов, связанных с одной из популярных теорий старения.
Митохондриальная теория старения построена на предположении, что возрастные митохондриальные нарушения являются следствием накопления мутаций в митохондриальной ДНК.
Аномальная работа митохондрий является одним из признаков старения многих видов, в том числе человека. Митохондрии играют роль «клеточной электростанции», они производят энергию в ходе процесса, называемого клеточным дыханием. Предполагалось, что повреждение митохондриальной ДНК приводит к изменению в последовательности ДНК. Накопление этих изменений (мутаций) ведёт к уменьшению продолжительности жизни и раннему началу старения. Очевидными признаками становятся изменение массы тела, выпадение волос, искривление позвоночника, остеопороз.
Однако имеются и свидетельства, противоречащие митохондриальной теории. Работа учёных Университета Цукуба позволяет полагать, что возрастные митохондриальные дефекты — не следствие накопления мутаций в митохондриальной ДНК.
В статье, опубликованной в журнале Nature, сообщается, что была изучена работа митохондрий в клеточных линиях фибробластов человека, полученных от молодых (в возрасте от плода до 12 лет) и пожилых (возраст 80—97 лет) людей. Исследователи сравнили митохондриальное дыхание и количество повреждений ДНК в митохондриях этих двух групп. Как и ожидалось, клеточное дыхание было менее интенсивно в клетках «пожилой группы», но никакой разницы в степени повреждения ДНК в исследуемых группах клеток зафиксировано не было.
Это заставило предположить, что задействована другая форма генетической регуляции, эпигенетическая. Если это так, то генетическое перепрограммирование клетки и возвращение её в состояние эмбриональной стволовой клетки удалит эпигенетические изменения, связанные с митохондриальной ДНК. Для того чтобы проверить это, исследователи перепрограммировали клеточные линии человека, полученных из фибробластов молодых и пожилых людей в эмбриональные стволовые клетки. Эти клетки затем развились обратно в фибробласты, и тогда была изучена их митохондриальная дыхательная функция.
Опыт показал, что старые клетки «омолодились», их энергетическая система заработала так же эффективно, как система молодых клеток.
Затем исследователи приступили к поиску генов, которые связаны с возрастными митохондриальными нарушениями. Найдены два гена, которые регулируют производство глицина в митохондриях, CGAT и SHMT2. Исследователи показали, что регулирование этих генов может как вызвать дефекты, так и восстановить функции митохондрий в клеточных линиях фибробластов.
Добавление глицина в течение 10 дней в культуру 97-летней линии клеток фибробластов восстановило их дыхательную функцию. Дальнейшие исследования могут привести к появлению препаратов на основе глицина, которые будут противодействовать многим нарушениям, связанным со старением.