Удаление митохондрий обратило клеточное старение

Британские исследователи обнаружили, что удаление синтезирующих энергию митохондрий из клеток устраняет проявления их старения. Отчет о работе опубликован в EMBO Journal.

Репликативное старение клеток, или сенесценция — это состояние, при котором клетки, подвергающиеся повреждающим воздействиям, перестают делиться. Оно служит природным механизмом защиты от развития рака, но способствует возникновению возрастных изменений организма и связанных с ними заболеваний. Такие изменения возникают в результате синтеза сенесцентными клетками сигнальных молекул, активирующих воспалительные реакции и оксидативный стресс (повреждение клеточных структур активными формами кислорода). Механизмы, ответственные за сенесценцию, до конца не уточнены не были.

Сотрудники Ньюкаслского университета усовершенствовали методику стимуляции митофагии — уничтожения клеткой поврежденных митохондрий. Это позволило им полностью удалить митохондрии из клеточной культуры. В течение месяца наблюдения в клетках отсутствовало митохондриальное дыхание и синтез митохондриальных белков.

Затем эту методику применили к различным моделям сенесцентных клеток. Выяснилось, что удаление из них митохондрий резко снижает синтез типичных для сенесценции белков, в том числе ингибиторов циклин-зависимой киназы р21 и р16, а также связанной с сенесценцией бета-галактозидазой (SA β-Gal). Также в клетках уменьшилась продукция провоспалительных и прооксидантных факторов. В то же время удаление митохондрий стимулировало гликолиз и продукцию АТФ. 

Кроме того, ученым удалось установить непосредственный механизм запуска сенесценции. Оказалось, что в ответ на повреждение ДНК важный регулятор синтеза белка mTORC1 (комплекс 1 мишени рапамицина у млекопитающих) активирует формирование новых митохондрий, зависимое от регуляторного белка PGC-1β (коактиватор 1β активируемого пролифератором пероксисом рецептора γ).

В эксперименте на животных подавление биогенеза митохондрий назначением рапамицина или выключением гена PGC-1β уменьшало возрастной рост числа сенесцентных клеток в печени и связанные с этим провоспалительные изменения.

«Теперь мы на шаг ближе к разработке терапии клеточного старения, мишенью которой станут митохондрии», — заявила ведущий автор исследования Клара Коррея-Мелло (Clara Correia-Melo).

Митохондрии — органеллы клетки, проводящие аэробное окисление для выработки АТФ. Поскольку митохондрии непосредственно контактируют с кислородом, они становятся основной мишенью его активных форм.

Олег Лищук