Голого землекопа уличили в старении на клеточном уровне

Исследователи обнаружили у голого землекопа (Heterocephalus glaber) несколько типов клеточного старения, обусловленных программой эмбрионального развития, либо стрессовыми воздействиями, сообщается в статье в Proceedings of the National Academy of Sciences. Таким образом, уникальная продолжительность жизни и «вечно молодой» фенотип этих животных не определяется отсутствием клеточного старения.

Клеточное старение (процесс, который в английской терминологии обозначается как senescence — в отличие от aging, под которым подразумевают старение целого организма) в первую очередь определяется необратимой блокировкой клеточного цикла после ряда делений. Этот процесс в целом сопровождается снижением уровня метаболизма и энергообмена.

Клеточное старение может наступить в результате достижения клеткой предела Хейфлика, подразумевающего возможность поделиться лишь определенное число раз (репликативное старение), либо в результате воздействия стресса, например, повреждения ДНК или активации онкогенов. Механизмы «старения» также активируются в тканях в ходе эмбрионального развития.

Таким образом, этот процесс является естественным для всех организмов, и в ходе эволюции появился, вероятно, для борьбы с раком. Тем не менее, он вносит вклад в общее старение организма (aging) — с возрастом в многоклеточных организмах процент «состарившихся» клеток увеличивается. В экспериментах искусственное удаление таких клеток продлило жизнь мышам.

Исследователи из университета Рочестера под руководством Веры Горбуновой и Андрея Селуянова в сотрудничестве со Сколковским институтом науки и технологии в Москве проверили у голого землекопа наличие трех типов клеточного старения: онкоген-индуцированного, индуцированного повреждением ДНК, ассоциированного с эмбриональным развитием.

Эти млекопитающие известны уникальной для грызунов продолжительностью жизни (около 30 лет), на них не распространяется закон смертности Гомпертца, они отличаются практически полным отсутствием признаков старения на уровне организма и высокой устойчивостью к образованию опухолей. Ранее исследователи показали, что для голых землекопов не характерно репликативное старение клеток, а устойчивость к раку обусловлена у них другими механизмами (например, наличием особого гибридного белка-опухолевого супрессора, который вызывает арест клеточного цикла, что в данном контексте тоже можно назвать клеточным старением). В новой работе ученые обнаружили, что все остальные типы клеточного старения у этих животных работают.

Наличие у животных «эмбрионального старения» подтвердили по окраске клеток ногтевой пластинки, дермы кожи и волосяных фолликулов на наличие маркера клеточного старения — бета-галактозидазы. Трансформация первичных фибробластов кожи и эмбриональных клеток онкогенным белком Ras также привела к накоплению в клетках галактозидазы и остановке синтеза ДНК, как у голых землекопов, так и у контрольных мышей.

В следующем эксперименте фибробласты мыши и землекопа подвергли воздействию повреждающего ДНК гамма-излучения. Клетки обоих видов демонстрировали остановку клеточного цикла и накопление маркеров старения, однако если для клеток мыши было достаточно дозы в 10 грей, для клеток землекопа понадобилась в два раза большая доза. Несмотря на одинаковый уровень повреждения ДНК, клетки землекопа отказывались уходить в апоптоз, совершать запрограммируемое клеточное самоубийство, индуцированное значительным повреждением ДНК.

По мнению авторов, чтобы оценить вклад клеточного старения в старение организма у голых землекопов, нужно подсчитать количество сенесцентных («состарившихся») клеток в организме старого животного (у старых мышей, например, их количество составляет около 17 процентов). Однако так как землекопы слишком долго живут, найти достаточное для статистики количество старых особей довольно сложно, поэтому ученые до сих пор этого не сделали.

Ранее ученые обнаружили, что голый землекоп может без вреда для себя выживать значительное время без кислорода. В эксперименте животные выдержали 18 минут в атмосфере, содержащей чистый азот.

Дарья Спасская