Американские геронтологи выяснили, что разбавление плазмы крови физиологическим раствором само по себе оказывает укрепляющий эффект на ткани печени, мышц и мозга мышей. Похожее действие на клетки оказала и сыворотка крови людей, которые прошли плазмаферез — терапевтическую фильтрацию крови. Это означает, что рискованное и этически сомнительное переливание крови от молодых доноров может уступить место фильтрации собственной крови человека, хотя ее омолаживающее действие еще предстоит доказать. Работа опубликована в журнале Aging.
Идею о том, что кровь молодых организмов может облегчить здоровье старых, многие ученые до сих пор считают спорной. Во второй половине ХХ века проводилось много экспериментов с мышами разного возраста, в котором животных сшивали попарно боками (такая конструкция называется парабиоз). В нескольких случаях, когда одно из животных было старым или больным, а второе — молодым и здоровым (гетерохронический парабиоз), здоровье старой особи становилось лучше. Парабиоз помогал при облучении и мышечной дистрофии, а в некоторых экспериментах даже продлевал старым особям жизнь.
Однако выяснить, чем именно обеспечивается этот эффект, оказалось сложнее. Возможно, дело просто в том, что органы молодой особи работают за двоих. Это проверить достаточно просто: нужно перестать сшивать особей и начать переливать между ними кровь. В таких экспериментах иногда действительно получалось добиться положительных результатов — до такой степени, что переливание сейчас пытаются использовать как средство от болезни Альцгеймера.
Другое возможное объяснение состоит в том, что в молодой крови содержатся какие-то вещества, которые действуют на ткани и органы старого животного. Но поскольку кровь состоит из сотен веществ, то поиски одного конкретного — задача непростая, которая до сих пор не решена.
Наконец, третий ответ заключается в том, что эффект парабиоза связан не с молодой, а со старой кровью. В ней содержатся свои вещества, которые «старят» организм, и можно предположить, что вливание молодой крови разбавляет раствор, снижает их концентрацию и, следовательно, тормозит их действие.
Группа исследователей под руководством Ирины Конбой (Irina Conboy) из университета в Беркли давно занимается исследованием гетерохронического парабиоза. На этот раз они решили проверить, достаточно ли разбавить кровь для достижения подобных эффектов. Для своей работы они взяли две группы мышей: молодых (2-3 месяца) и старых (22-24 месяца). Каждое животное подверглось сложной процедуре: у него небольшими порциями забирали кровь и меняли на физиологический раствор с эритроцитами и тромбоцитами от изохронного донора (то есть того же возраста, что и получатель). В итоге каждая мышь потеряла около половины плазмы крови, сохранив при этом все кровяные тельца. В качестве контроля ученые использовали классическое переливание крови от изохронного донора.
Через шесть дней после процедуры авторы работы оценили интенсивность регенерации мышц после травмы. Оказалось, что индекс регенерации, равно как и диаметр новых мышечных волокон (чем толще, тем крепче) у пожилых животных после однократного разбавления крови сравнялся с таковым у молодых. Тогда исследователи проверили, есть ли подобные свойства у человеческой крови. Они взяли образцы крови пациентов до и после плазмафереза — распространенной процедуры «очистки» крови, которую применяют, например, при аутоиммунных болезнях. Авторы работы обработали культуру мышечных клеток мыши этими образцами сыворотки и обнаружили, что до плазмафереза сыворотка подавляет деление клеток, а после него количество делящихся миоцитов возрастает почти в четыре раза.
Похожие результаты исследователи получили и для нейрогенеза. Они подсчитали количество делящихся клеток в гиппокампе мышей и оказалось, что разбавление крови позволяет старым мышам догнать по этому параметру молодых. У молодых же животных разбавление крови лишь несущественно усилило нейрогенез. То же произошло и в печени: индексы ожирения и фиброза — признаков старения ткани — у пожилых мышей снизились в два раза, хоть и не сравнялись с таковыми у молодых животных.
Таким образом, эффект от разбавления крови удалось пронаблюдать у производных всех трех «слоев тела» (зародышевых листков): внешнего — в мозге, внутреннего — в печени и промежуточного — в мышцах. Это означает, что гетерохронический парабиоз может просто избавлять старый организм от неблагоприятного действия собственных молекул, а не привносить что-то новое. Список таких молекул, от которых может понадобиться избавление, довольно велик: в нем множество провоспалительных молекул и других сигнальных веществ. Впрочем, авторы работы допускают, что дело не только в разбавлении: падение концентрации веществ может запускать сложные механизмы регуляции по принципу обратной связи, в результате чего концентрация продолжит снижаться.
Если эти предположения подтвердятся, то средством «омоложения» нового поколения окажется не сомнительное этически, рискованное и недешевое переливание крови от молодых доноров, а хорошо известный медикам плазмаферез. Впрочем, до клинических испытаний и о его эффективности говорить рано.
Мы уже рассказывали о том, что портить здоровье организма могут не только «старые вещества» в крови, но и старые (сенесцентные) клетки. Поэтому пересадка таких клеток сокращает жизнь (даже если это стволовые клетки), а избавление от них, наоборот, может жизнь продлевать. Недавно метод очистки от старых клеток прошел клинические испытания при диабете.
Полина Лосева
Для этого растению понадобилось 15 минут
Японские ученые отследили механизм работы белков семейства LAZY, занимающих ключевое место в восприятии силы тяжести растениями. В покое белки экспонированы на поверхности статолитов — органелл, имеющих высокую плотность и лежащих из-за этого в нижних частях клетки. Но наклон ростков резуховидки Таля приводил к тому, что статолиты перемещались в новые нижние участки клетки, оставляя отпечаток из белков LAZY. Белки, перенесенные с мембраны статолитов на цитоплазматическую мембрану, маркируют новое направление роста и изгиба корня. Исследование опубликовано в журнале Science. У корней большинства высших растений выражен гравитропизм, то есть движение в сторону источника силы тяжести. За гравитропизм корней отвечают клетки-статоциты, входящие в состав корневого чехлика. В них находятся органеллы статолиты — родственники хлоропластов, заполненные крахмалом и лежащие в нижней части клетки из-за более высокой, чем у цитоплазмы, плотности. Статолиты маркируют направление изгиба и роста корня, поскольку клетка экспортирует фитогормон ауксин в ту сторону, куда указывают органеллы, а ауксин вызывает растяжение клеток (по такому принципу поворачиваются растения подсолнечника в течение дня) и стимулирует их деление. Все эти детали были известны еще 50 лет назад, но механизмы, связывающие оседание статолитов и направление транспорта ауксина, за прошедшее время так и не были расшифрованы. Впрочем, было установлено, что белки семейств LAZY и RLD имеют отношение в гравитропизму, ведь корни растений, у которых выключены эти гены, перестают расти вниз. Молекулярные биологи и физиологи растений из нескольких университетов США и Японии при участии Миё Тэрао Морита (Miyo Terao Morita) из Национального института фундаментальной биологии в Окадзаки сосредоточились на изучении работы двух белков семейства LAZY — LZY3 и LZY4 — в корневом чехлике резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana). Анализ аминокислотной последовательности LZY3 и LZY4 показал, что у белков нет трансмембранного домена для заякоривания в мембране, зато есть гидрофобные и положительно заряженные участки для взаимодействия с фосфолипидами внутреннего слоя мембраны. Точечные мутации в этих участках белков нарушали гравитропизм у ростков резуховидки. Поскольку белок с таким строением неспособен прочно фиксироваться в мембране, но при этом критически важен для гравитропизма, то, предположили биологи, он может слабо прикрепляться попеременно к плазматической мембраной и к гликолипидам внешней мембраны статолитов. И действительно, LZY3 и LZY4 были обнаружены на поверхности обеих мембран. Далее ученые при помощи конфокальной микроскопии отследили, как меняется распределение LZY4 в живой клетке после наклона ростков на 90-135 градусов. Уже спустя три минуты статолиты оказывались в нижней части клетки. Через 15 минут обнаружились метки LZY4 на прилежащем участке плазмалеммы, а первые признаки изменения формы корня появились через полчаса с начала эксперимента. Помимо воздействия гравитацией, ученые подвигали амилопласты внутри живых клеток при помощи оптического пинцета, чтобы исключить, что полярность клетки управляется какими-либо другими органеллами, имеющими высокую плотность. Как и в эксперименте с наклоном ростка, через несколько минут флуоресцентная метка, пришитая к LZY4, переходила с пластид на плазматическую мембрану. После оседания LZY на мембране с ним связывались белки семейства RLD, которые, в свою очередь, привлекают на мембрану белки-экспортеры ауксина. Таким образом, японские ученые описали еще один механизм механорецепции живыми организмами. По словам авторов статьи, принцип работы LAZY-зависимых сенсоров, чувствующих направление силы притяжения, но не ее величину, похож на работу «аналогового» инклинометра. Человеческие же проприорецепторы, полукружные канальцы и отолитовые органы работают как акселерометры, детектирующие линейное или угловое ускорение при движении головы, внутренних органов или мышц. Подробнее о принципе их работы можно прочитать в нашем материале «Премия за самочувствие». Градиент ауксина в корне влияет на только на его рост в физиологических условиях, но и, к примеру, на заживление ран.