Редкое деление клеток объяснило снижение заболеваемости раком у пожилых людей
Американские биологи обнаружили, что с возрастом стволовые клетки в организме человека начинают делиться реже и подтвердили это на образцах ткани из разных отделов кишечника. Оказалось, что чем реже клетка размножается, тем меньше мутаций накапливают ее потомки. Этим исследователи предлагают объяснять тот факт, что после определенного возраста у пожилых людей возникает все меньше опухолей. Работа опубликована в журнале Proceedings of National Academy of Sciences.
Развитие опухоли начинается с точечных мутаций в клетках. Давно известно, что чем старше организм, тем этих мутаций больше: поэтому рак считается возрастным заболеванием и встречается у пожилых людей чаще, чем у молодых. Однако после определенного возраста (по некоторым подсчетам, после 70 лет) частота заболеваемости раком снижается, что по сути парадоксально, так как мутации не могут никуда исчезнуть.
Кристиан Томасетти (Cristian Tomasetti) и его коллеги из Медицинской школы университета Джонса Хопкинса предложили свою модель такой зависимости. Они предположили, что число мутаций с возрастом растет нелинейно, и в какой-то момент рост замедляется: это могло бы объяснить данные по заболеваемости раком.
Тем не менее, непонятно, какой именно механизм образования мутаций мог бы с возрастом утратить силу. Например, один из источников поломок в ДНК — «промахи» работы системы репарации, но с возрастом эта система не начинает работать лучше. Другой источник — ошибки полимераз, ферментов, которые копируют ДНК, но и эти белки не становятся «аккуратнее» со временем.
Ученые предположили, что дело в скорости деления стволовых клеток: чем чаще они размножаются, тем чаще полимеразы копируют ДНК — и, следовательно, чаще ошибаются. Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи взяли образцы ткани из прямой кишки у молодых (20-29 лет) и пожилых (80-89 лет) людей. Полученные препараты они окрасили на маркеры, характерные для делящихся клеток: таким образом удалось зафиксировать в среднем 219 делящихся стволовых клеток в молодых тканях и всего 151 — в старых.
Ученые перепроверили свои данные еще несколькими способами. Они пробовали окрашивать клетки по-другому, передавать препараты независимым экспертам и брать образцы из других отделов желудочно-кишечного тракта — пищевода и двенадцатиперстной кишки. Во всех экспериментах ученые показали, что с возрастом делящихся клеток становится гораздо меньше.
Затем авторы работы провели аналогичные исследования на мышах: известно, что у них частота развития опухолей не изменяется с возрастом. В соответствии с этим никакого различия в количестве делящихся клеток ученым обнаружить не удалось: у пожилых мышей их было столько же, сколько и у молодых.
То, что количество стволовых клеток с возрастом уменьшается, известно достаточно давно, а теперь авторы работы выяснили, что они еще и реже размножаются. Ученые отмечают, что вслед за этим было бы интересно изучить, что происходит с длиной теломер: если стволовые клетки реже делятся, то, возможно, и теломеры у них укорачиваются медленнее после определенного возраста. Это могло бы быть важным открытием, потому что сейчас теломеры все чаще используют в качестве маркера биологического возраста, чтобы оценивать риск заболеваний или смерти у отдельных людей.
Между старением и раком существует сложная, до конца не изученная связь. Несмотря на то, что мы воспринимаем опухоли как естественных спутников старости, ученые подсчитали, что рак — единственная альтернатива старению на клеточном уровне.
Полина Лосева
Они нам кажутся почти в два раза легче своего реально веса
Исследователи из Великобритании предложили людям сравнить вес их собственных ладоней и грузов, подвешенных к рукам, чтобы выяснить, насколько верно люди оценивают массу своего тела и его частей. Проведенные эксперименты показали, что испытуемые сильно занижают вес собственных кистей — в одном из экспериментов он оказался на 49,4 процента ниже, чем реальный. Результаты опубликованы в Current Biology. Когда мы берем какой-то предмет, его ощущаемый вес связан с чувством усилия — величиной двигательных команд, которые направляются мышцам. За восприятие веса самого нашего тела и его частей тоже отвечает центральная нервная система, но нет конкретных сенсорных рецепторов, которые были бы в этом задействованы. Воспринимаемый вес тела может меняться из-за усталости, анестезии и других факторов. Пациенты, перенесшие инсульт с параличом конечности, часто жалуются на то, что конечность стала тяжелее. Протезы тоже кажутся людям более тяжелыми, хотя часто весят меньше реальной руки или ноги. Элиза Ферре (Elisa R. Ferrè) из Лондонского университета и ее коллеги решили выяснить, как люди воспринимают вес собственной кисти. В трех экспериментах участвовали 60 человек. До начала испытаний каждый участник опускал кисть левой руки, опирающейся на предплечье, на 30 секунд, чтобы оценить ее вес. Затем к уже лежащей на подушке руке крепили браслет, на который подвешивали грузы разной массы. Участники должны были сказать, что ощущалось тяжелее — кисть или груз. Грузом выступали пакетики с рисом, всего их было 16 штук, а их масса составляла от 100 до 600 грамм. В экспериментах ученые использовали психофизическую лестницу. Среднюю массу кисти, согласно ранее проведенным исследованиям, ученые взяли за 400 грамм. Первый подвешенный груз отличался на 200 грамм, то есть его масса составляла 200 либо 600 грамм — в зависимости от того, была лестница нисходящей или восходящей. Массу следующего груза выбирал алгоритм: если участник считал, что груз тяжелее ладони, следующий подвешенный груз был легче, и наоборот. Так спустя какое-то количество испытаний масса грузов начинала колебаться вокруг некоторой цифры — предполагаемой (участником) массы кисти. В первом эксперименте 20 участников просто сравнивали вес кисти и вес груза. Всего с ними провели три блока по 20 испытаний. В конце эксперимента ученые измерили реальную массу кистей участников, посчитав объем вытесненной рукой воды. Средняя масса кисти составила 327,9 грамм. Участникам, однако, казалось, что их кисть весит гораздо меньше: средний ощущаемый вес кисти оказался в среднем на 49,4 процента ниже, чем реальный, — то есть кисть, по мнению испытуемых, весила менее 200 грамм (p < 0,0001). Во втором эксперименте участвовало еще 20 человек. Теперь после серии испытаний ученые попросили людей в течение десяти минут делать упражнения с ручным тренажером, чтобы их кисть устала. Усталость люди оценивали по стобалльной шкале; до начала испытаний она составляла в среднем 10 баллов, а после упражнений — 70. И до, и после упражнений участники воспринимали свои ладони более легкими, чем есть на самом деле. Однако уставшая рука казалась им немного тяжелее, и ощущаемый вес был уже на 28,8 процента ниже реального (p < 0,01), по сравнению с 43,9 процента до упражнений (p < 0,0001). В третьем эксперименте другие 20 участников пытались взвесить свою руку и мешочки с рисом, однако теперь в каждом испытании они чувствовали поочередно и вес кисти, и вес груза. Независимо от того, что они взвешивали первым, рука все равно казалось им легче, чем она есть на самом деле — в среднем на 33,4 процента (p < 0,001) Исследователи предположили, что такое искажение восприятия, возможно, помогает нам сравнивать массы двух предметов, которые мы берем в обе руки. Если один предмет весит 400 грамм, а другой 500, и к ним добавляется еще и масса самих рук (около 3 килограмм), то распознать, что тяжелее, а что легче, будет сложно. Таким образом, перцептивное «вычитание» веса собственных конечностей может улучшить восприятие веса самих предметов. Также авторы считают, что занижение ощущаемого веса тела — механизм, который помогает нервной системе модулировать активность, или, наоборот, отдых. А воспринимаемый вес предметов можно изменить в виртуальной реальности. Например, если предмет движется медленнее, чем рука, он будет казаться немного тяжелее. А еще более тяжелыми виртуальные объекты станут, если надеть на запястья вибрирующие ремешки.