Спячка позволила желтобрюхим суркам притормозить эпигенетическое старение

Впадая в спячку, сурок не только пережидает холода, но и продлевает себе жизнь. К такому выводу пришли ученые, которые изучили образцы крови, взятые у нескольких десятков сурков в разное время года. Оказалось, что их эпигенетический возраст меняется неравномерно — а спячка если не помогает уменьшить его, то по крайней мере не дает ему расти. Исследование опубликовано в журнале Nature Ecology & Evolution.

Для большинства млекопитающих продолжительность жизни коррелирует с размером: крупные и тяжелые виды живут дольше, чем маленькие и легкие. Но из этого правила есть немало исключений — мелкие млекопитающие-долгожители, вроде летучих мышей, некоторых белок и голого землекопа. Как им удается обойти общее правило, не во всех случаях понятно. Кто-то научился убегать от хищников, кто-то обзавелся особенными механизмами защиты от рака, но способов продлить жизнь теоретически может быть и больше.

Так, многие из таких млекопитающих умеют входить в торпор — состояние, в котором температура их тела падает, а физиологические процессы замедляются. Некоторые в таком состоянии проводят целые месяцы — это называют гибернацией или спячкой (о том, что такое спячка и как она устроена, мы писали в тексте «Отморозки»).

В течение спячки животные изредка прогреваются обратно, восстанавливая температуру до обычной, а потом «засыпают» опять. Такое резкое разогревание для клеток оборачивается окислительным стрессом — похожим на тот, который они испытывают в ходе активной жизни и который, как считается, приводит к старению. Поэтому ученые предположили, что точечное разогревание во время торпора может работать для клеток как закалка и запускать механизмы реакции на стресс, которые впоследствии тормозят и старение в целом.

Проверить эту гипотезу взялась группа исследователей под руководством Стива Хорвата (Steve Horvath) из Университета Калифорнии. Хорват известен как автор первых эпигенетических часов — то есть набора меток на ДНК, по наличию или отсутствию которых можно оценить биологический возраст отдельной клетки или организма в целом. Поэтому отслеживать старение животных в спячке авторы работы взялись с помощью эпигенетических часов.

Исследователи работали с желтобрюхими сурками (Marmota flaviventer), которые проводят в спячке по 7-8 месяцев в году, из них 88,6 процентов времени — в состоянии торпора. Ученые обработали 149 образцов крови, взятых у 73 сурчих на разных этапах жизни. На основании этих данных они построили эпигенетические часы для сурков — модель, которая предсказывала их возраст с точностью до нескольких месяцев.

Затем исследователи предположили, что возраст может меняться не равномерно в течение жизни сурка. Когда они внесли в свою модель точные даты взятия образцов, то заметили, что средний эпигенетический возраст сурчих колеблется: он возрастает в сезон активности и снижается за время гибернации.

Чтобы проверить свои предположения, авторы работы отдельно проанализировали данные по тем сурчихам, от которых было по два образца в одном сезоне и хотя бы один — в следующем. Сравнивая эпигенетический возраст образцов, они вычислили среднюю скорость накопления эпигенетических меток, и в активном сезоне она оказалась существенно выше, чем во время спячки.

Правда, омолаживающий эффект гибернации у сурчих появился только после двух лет, то есть к моменту полового созревания. Ученые полагают, что это связано с тем, что молодые сурки позже уходят в спячку и меньше времени проводят в состоянии торпора.

Авторы работы пишут, что объяснить омолаживающий эффект спячки можно с помощью разных механизмов. Помимо нагревания и охлаждения клеток, в него могут внести вклад и низкая подвижность животных, и снижение аппетита (что аналогично ограничению калорий, модному среди геронтологов способу продления жизни в эксперименте). Какой именно из них здесь оказывается ключевым, еще предстоит выяснить.

Раньше мы писали о том, что эпигенетические часы позволили найти признаки старения у голого землекопа (которого часто называют нестареющим животным), а также у человеческих зародышей — еще задолго до рождения.

Полина Лосева