Заработай в интернет-проекте мой бизнес онлайн

У червя Caenorhabditis elegans старение легко замедлить или ускорить, но трудно изменить его траекторию

Рис. 2. Большинство факторов, влияющих на продолжительность жизни C. elegans, не меняют форму кривой выживания, а меняют только ее масштаб по горизонтальной (временной) оси, как показано на рисунке слева вверху. Поэтому любую кривую можно получить из любой другой путем простого растяжения или сжатия (слева посередине). Лишь немногие факторы меняют форму кривой, как показано на рисунке справа вверху. По-видимому, это означает, что влияние всех потенциальных причин смерти (Cause of death 1, 2 … n) опосредуется неким общим, системным свойством организма, которое можно условно назвать «стойкостью» или «сопротивляемостью» (Resilience). Различные факторы, влияющие на продолжительность жизни (температура — Temperature, качество пищи — Food quaity, мутации — Genetic mutants), на самом деле влияют только на темп изменения этого свойства со временем. Внизу — реальные кривые выживания C. elegans при разных температурах (красная линия — 33°C, синяя — 27°C, зеленая — 25°C, черная — 20°C) в обычном масштабе (слева) и после «временного масштабирования» (справа). По горизонтальной оси — дни. Рисунки из обсуждаемой статье в Nature и популярного синопсиса к ней

Обладают ли другие факторы, влияющие на продолжительность жизни C. elegans, таким же свойством? Авторы стали проверять эти факторы один за другим и в большинстве случаев получили положительный ответ.

Так, для многих животных показана связь старения с окислительным стрессом. Добавляя в питательную среду различные количества оксиданта (трет-бутилгидропероксида), авторы обнаружили, что это действует так же, как повышение температуры: кривые выживания сжимаются во времени, в точности сохраняя свою форму. К такому же эффекту приводят различные мутации генов, влияющих на работу сигнального каскада с участием инсулина / инсулиноподобного фактора роста 1. Об этом каскаде известно, что его активность влияет на продолжительности жизни у многих животных, включая мышей, дрозофил и C. elegans. Форма кривой выживания при этом, как выяснилось, тоже не меняется — только масштаб по временной оси. «Временное масштабирование» старения происходит и в том случае, если кормить червей мертвыми (убитыми ультрафиолетом) бактериями E. coli, а не живыми. Черви на такой диете живут дольше, но форма кривой выживания остается неизменной.

Впрочем, два исключения из правила все же нашлись. Мутация гена eat-2, нарушающая пищевое поведение червей, и мутация гена nuo-6, нарушающая работу митохондрий и делающая червя вообще заторможенным (такие черви потребляют меньше кислорода, медленнее двигаются, но зато дольше живут), как оказалось, все-таки меняют форму кривой выживания, делая ее более пологой (иными словами, возрастает разброс по продолжительности жизни). Однако даже у этих мутантов другие воздействия, влияющие на продолжительность жизни, в том числе изменения температуры, приводят только к «временному масштабированию».

Из этого авторы делают вывод, что «временное масштабирование» — это типичная реакция динамики смертности на средовые и генетические воздействия. Получается, что влияние почти любого фактора на динамику смертности можно описать одним-единственным числом, отражающим величину масштабирования. Одна из возможных интерпретаций обнаруженной закономерности состоит в том, что существует некое системное свойство организма, которое можно условно назвать «сопротивляемостью» или «устойчивостью» (resilience, r), от которого зависит вероятность смерти от любой из множества возможных причин. Эта «переменная состояния» r снижается по определенной траектории: dr/dt = −k·F(r), где F(r) — некая неизвестная функция, описывающая базовую траекторию старения, то есть снижения r. При этом большинство генетических и средовых воздействий, меняющих продолжительность жизни, влияют только на k, что и приводит к временному масштабированию.

Авторы также проверили, что будет, если фактор, меняющий темп старения, будет действовать не в течение всей жизни червя, а только на каком-то ее этапе. Для этого они помещали червей сначала в одни температурные условия, а затем в другие. Полученные результаты согласуются с предположением о том, что температура непосредственно влияет на k, причем это влияние обратимо и не имеет никакой инерции. Иными словами, пока червь живет при температуре 30°C, он стареет по «быстрой» траектории, характерной для данной температуры, но стоит понизить температуру до 20°C, как траектория старения сразу меняется на «медленную», и остаток жизни червь будет стареть уже со скоростью, характерной для 20°C. Необходимо уточнить, что обратимым является только влияние температуры на k, но не на итоговую продолжительность жизни. Дни, проведенные при высокой температуре, сокращают жизнь червя необратимо. За эти дни он успевает сильно постареть, и это уже никак не вернуть. Можно замедлить темп снижения r, уменьшив температуру, но никакого омолаживания при этом, конечно, не произойдет. Старение будет продолжаться с той точки, которая была достигнута к концу периода высокой температуры.

Остается неясным, в какой мере всё это приложимо к другим животным, включая человека. Всё-таки C. elegans — существо довольно специфическое. Его развитие очень жестко детерминировано, судьба каждой эмбриональной клетки в точности предопределена (см.: Развитие червей начинается с хвоста, «Элементы», 23.11.2006). Может быть, с этим связана и предопределенность траектории старения у C. elegans. Если поразглядывать рис. 1, то можно заметить, что у трех разных выборок Homo sapiens, (современные японки, шведки 1881 года рождения, охотники-собиратели аче) форма линий выживания заметно различается: у японок она самая выпуклая, у охотников-собирателей — самая пологая. Эти различия, не сводимые к временному масштабированию, очевидно, объясняются уровнем развития медицины и прочих благ цивилизации, которые снижают смертность во всех возрастах, кроме самых поздних.

Источник: elementy.ru

Заработай в интернет-проекте мой бизнес онлайн

НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ