Новое исследование показало, что, когда мыши стареют, работа «биологических часов» — или циркадных ритмов — в стволовых клетках продолжается. Меняются только приоритеты: в клетках пожилых животных меньше «внимания» уделяется поддержке состояния ткани и больше — борьбе со стрессом и восстановлению повреждённой ДНК.
Учёные утверждают, что результаты работы могут объяснить, почему мыши стареют медленнее, когда их переводят на низкокалорийную диету. Предположительно, ограничение калорий задерживает изменения в циркадных функциях, которые происходят в клетках во время старения.
Исследовательская группа, в которую вошли учёные из Института исследований биомедицины (Institute for Research in Biomedicine, IRB) Барселоны и Калифорнийского университета в Ирвайне (University of California, Irvine) сообщает о результатах в двух статьях, опубликованных в журнале Cell.
Открытие, как представляется, противоречит общепринятой теории, что по мере старения стволовые клетки теряют свой циркадный ритм, то есть циклическую 24-часовую активность определённых групп генов.
Вместо этого старые стволовые клетки «сохраняют суточный ритм, но теперь выполняют ещё один набор функций для решения проблем, которые возникают с возрастом», — говорит старший автор исследования профессор Сальвадор Аснар Бенита (Salvador Aznar Benitah), который возглавляет группу, изучающую стволовые клетки и рак в IRB.
«Циркадное перепрограммирование»
Учёные исследовали изменения в стволовых клетках, взятых из кожи, мышц и печени молодых мышей в возрасте 3 месяцев и у более старых мышей в возрасте от 18 до 22 месяцев.
Команда обнаружила: несмотря на то, что гены, которые контролировали циркадный ритм, были одинаково активны и у старых, и у молодых мышей, они влияли на различные клеточные процессы.
Например, у молодых животных циркадный ритм-аппарат регулировал нормальные клеточные процессы, связанные с защитой и поддержанием тканей. Эти процессы включали в себя репликацию ДНК, заживление ран и аутофагию, сложный механизм, который устраняет отходы, а также балансирует источники энергии в критические моменты, например, в ответ на стресс.
Однако у старых мышей циркадный ритм-аппарат занимался другими вещами, такими как контроль клеточных механизмов для борьбы со стрессом, включая восстановление повреждённой ДНК и ответ на воспаление.
Исследователи отмечают, что, хотя они и не обнаружили, что вызывает «циркадное перепрограммирование», которое происходит во время старения мышей, они, к их удивлению, обнаружили, что оно различно и специфично для каждого типа ткани.
По мнению авторов работы, это означает, что каждая ткань в организме стареет по-разному, и что это необходимо учитывать при исследовании проблемы старения.
Ограничение калорийности замедляет старение
Команда провела ещё один эксперимент, в котором мыши, на протяжении 6 месяцев находившиеся на низкокалорийной диете, сравнивались с мышами, которые питались нормально.
Исследователи обнаружили, что циркадные ритмические функции у мышей из первой группы оставались практически неизменными в течение всего периода, тогда как у мышей с нормальной диетой они со временем менялись, демонстрируя признаки «циркадного перепрограммирования».
Профессор Аснар Бенита говорит, что «низкокалорийная диета в значительной степени способствует предотвращению последствий физиологического старения».
Предыдущие исследования на дрозофилах продемонстрировали, что ограничение калорийности может увеличить продолжительность жизни. Однако это новое исследование первым показало, что оно оказывает эффект на роль циркадного ритма в старении клеток.
Может ли эффект быть таким же и у людей?
Профессор Аснар Бенита объясняет, что сохранение циркадного ритма «молодых» стволовых клеток важно, потому что в конечном итоге эти клетки служат для обновления и сохранения очень выраженных дневных циклов в тканях».
Однако исследователи отмечают, что эти полученные данные ничего не говорят о том, поможет ли ограничение калорий замедлить старение у людей.
«Такие диеты [вряд ли] станут широко распространёнными, потому что они влекут за собой постоянный голод и поэтому требуют большой силы воли. Кроме того, такие режимы питания обеспечивают организм минимумом энергии для выполнения своих основных функций, что в долгосрочной перспективе может оказывать негативное воздействие на повседневную жизнь людей», — объясняет профессор Аснар Бенита
Этот видеоролик демонстрирует результаты двух исследований:
