Ученые создали модель, которая имитирует условия жизни голого землекопа — закрытая клетка, где концентрации кислорода и углекислого газа приблизительно одинаковы. После нахождения в такой клетке обмен веществ у мышей стал ближе к голому землекопу: температура тела упала, количество поглощаемой пищи и вдыхаемого кислорода снизилось. При этом животные не испытывали стресса, а их раны стали затягиваться даже быстрее, чем в обычных условиях. Работа опубликована в журнале Biogerontology.
Голый землекоп известен не только своей уникальной продолжительностью жизни (более 30 лет, что в десять раз выше, чем у обычной мыши), но и тем, что многие признаки старости обходят его стороной: он редко страдает болезнями, которые характерны для пожилых грызунов, а его репродуктивные способности с возрастом практически не снижаются.
Что именно делает землекопа устойчивым к большинству возрастных изменений, до сих пор не известно. Возможно, один из ключей лежит в его месте обитания: землекопы живут в прохладных подземных тоннелях — вероятно, именно поэтому температура их тела ниже, чем у других грызунов. Кроме того, тоннели плохо проветриваются, и содержание кислорода в них может снижаться на 10 процентов: с обычных 23 процентов до 20, а количество углекислого газа, наоборот, увеличиваться — до 0,17 процентов.
Денис Толстун (Denis Tolstun) из Государственного института геронтологии в Киеве и его коллеги из Украины и Израиля решили проверить, как подобные условия жизни подействуют на обычных лабораторных мышей. Для этого они взяли три группы животных: молодых (3-4 месяца), взрослых (12-16 месяцев) и пожилых (24-26 месяцев) и провели с ними два типа экспериментов. Один соответствовал острой гипоксии — животных держали несколько часов в сосуде с закрытой крышкой, другой имитировал хроническую гипоксию: животные три месяца провели в клетке, содержание кислорода и углекислого газа в которой поддерживали на 10 процентов ниже и выше нормы соответственно.
В эксперименте с острой гипоксией исследователи обнаружили, что количество кислорода, которое мыши потребляют в единицу времени, упало в три раза, равно как и количество выдыхаемого углекислого газа. Из этих данных ученые сделали вывод о том, что обмен веществ в организме животных замедлился. Кроме того, температура поверхности тела мышей за три часа упала на доли градуса — как у молодых, так и у пожилых животных.
Долгое нахождение в душной клетке также повлияло на мышей одинаково вне зависимости от их возраста. Количество поглощаемого и выдыхаемого газов снизилось вдвое за первые десять дней, а дальше вышло на плато и оставалось неизменным. Температура тела также упала на несколько градусов, а затем стабилизировалась на этом уровне.
В условиях духоты животные стали есть на 40-50 процентов меньше, чем обычно, хотя еды им предоставляли вдоволь, и сбросили 25-30 процентов массы тела. В то же время, мыши не испытывали постоянного стресса — по крайней мере, на клеточном уровне. Количество белков теплового шока, которые сопровождают внутриклеточный стресс, осталось неизменным, несмотря на жизнь в духоте. С точки зрения поведения исследователи тоже не заметили изменений — ни в уровне активности мышей, ни в количестве сна.
Чтобы проверить, насколько физиологические процессы в организме мышей страдают от нехватки кислорода, исследователи нанесли на их кожу раны. Однако заживление ран в условиях гипоксии заняло не больше времени, чем обычно, а, наоборот, на несколько дней меньше.
Таким образом, под действием духоты обмен веществ в организме мышей перестроился и стал больше напоминать голого землекопа: температура тела и поглощение кислорода снизились, не угнетая при этом базовые физиологические процессы. Правда, до сих пор неясно, этим ли объясняется долголетие землекопов — некоторые ученые считают, что дело не в скорости самого обмена веществ, а в скорости утилизации его токсичных побочных продуктов.
Тем не менее, авторы работы полагают, что у их метода есть еще один важный плюс: его можно применять не только на животных, но и на людях для имитации ограничения калорий. В условиях гипоксии мыши потребляли меньше пищи, но делали это равномерно, без периодов голодания и переедания, не демонстрируя признаков стресса — а значит, можно себе представить, что и для людей это однажды станет удобным способом соблюдать диету.
Раньше считалось, что голые землекопы совсем не подвержены старческим болезням, но это утверждение уже много раз опровергли. Сначала у них обнаружили опухоли, а потом выяснили, что отдельные клетки в их организме все же стареют. Зато у голых землекопов нашли другую суперспособность — выживать в бескислородных условиях, в атмосфере чистого азота.
Поправка
В первоначальном варианте текста сообщалось, что в местах обитания голого землекопа концентрация кислорода (а углекислого газа - растет) падает не на 10 процентов, а до 10 процентов. Редакция приносит свои извинения.
Полина Лосева