0
5950
Газета Печатная версия

12.05.2020 18:53:00

Почему слон живет намного дольше человека?

Жизнь и смерть на клеточном уровне

Тэги: биология, зоология, анатомия, генетика


биология, зоология, анатомия, генетика Различия в геномах определяют и продолжительность жизни разных видов животных. Фото Pixabay

Все многообразие клеточных типов определяется выбором геномных программ, реализуемых в ходе эмбрионального развития и последующей жизни. Понимание этого непреложного факта подтвердилось в ходе изучения органоидов – аналогов органов и тканей, получаемых из стимулированных стволовых клеток (iPSC – induced Pluripotent Stem Cells).

Индуцированные стволовые клетки по своим характеристикам сравнимы с эмбриональными, которые образуют в зародышевом мешке бластоцеле внутреннюю клеточную массу (ICM – Inner Cell Mass). Оба типа стволовых клеток обладают плюрипотентностью, то есть способностью давать клетки разных видов и способных выполнять самые разнообразные функции (даже в такой, казалось бы, простой системе, как сетчатка глаза, сегодня насчитывают до 60 типов клеток).

Разные типы клеток существуют в организме различное время: слизистый эпителий сменяется каждые 3–4 дня, а клетки костей живут до семи лет. Остеокласты постоянно разрушают костную ткань, а их противники остеобласты столь же постоянно ее перестраивают. Естественно, что процесс остеогенеза развивается бурно в детстве и юношестве, но затем приостанавливается и начинает идти вспять.

То же происходит с наращиванием мышечной массы, которая в зрелом возрасте сменяется саркопенией, то есть ее уменьшением. Рождение клеток и постепенное их отмирание отражает жизненный цикл организмов, состоящих из клеточных элементов.

На протяжении длительного времени идут нескончаемые споры относительно природы молекулярных процессов старения клеток и организмов. Поначалу вроде бы побеждали генетики, особенно после обнаружения в клетках, подвергнувшихся радиации, нарастания агрессивных кислородных радикалов (ROS). Эти радикалы вызывают порывы цепей ДНК и мутации. Увеличению мутационного груза мы и обязаны своей старостью.

Нет, говорят оппоненты, в клетках изначально заложены программы старения и отмирания, что подтверждается многочисленными опытами, открытием протеасом, аутофагии и апоптоза. В протеасомах отработавшие свое или нефункциональные протеины подвергаются «разборке» на аминокислоты. Это помогает клетке избавиться от «мусора», накапливающегося в цитоплазме. Тому же служит и аутофагия, или «самопожирание», более крупных образований. В конце концов клетка умирает в результате запрограммированной смерти – апоптоза. В ходе этого процесса ДНК подвергается фрагментации и в результате не может восстановиться. В живой клетке ДНК постоянно фрагментируется после разрывов в одной или обеих цепях, целостность которых восстанавливается в ходе починки-репарации.

Генетики воспарили, когда открыли гены, кодирующие белки репарации и теломеразы. Мутации первых приводят к прогерии, или преждевременному старению. Теломераза – фермент, восстанавливающий в половых клетках длину ДНК, которая сокращается с каждым клеточным делением, но не уменьшается в постоянно делящихся раковых клетках. Теломеры, представляющие собой концевые участки хромосом, являются, таким образом, счетчиком клеточных делений, число которых в норме не превышает определенного порога. Исчерпание этого ресурса и ведет к смерти клеток, в том числе и стволовых, в результате чего организм приближается к естественному концу.

Более 10 лет назад ученые Стэнфорда задавались вопросом: почему почвенный червячок C. elegans живет две недели, а морские черепахи – 400 лет? У них, конечно же, разные по размеру геномы. Но у слона геном всего на миллиард «букв» больше, чем у человека, а живет он намного дольше сапиенса.

Тогда в Стэнфорде были открыты два механизма старения мышей, а в конце 2019 года его ученые сообщили о волнообразных изменениях белков сыворотки крови у человека. Для этого они проследили колебания 2925 протеинов плазмы у 4263 человек от 18 до 95 лет, выявив изменение их уровней, которые с возрастом проявляют все большую гетерогенность, отличаясь в три раза у пожилых по сравнению с молодыми.

Наибольшие изменения в белковом спектре связаны с полом человека. У женщин изменения затрагивают фолликуло-стимулирующий гормон яичников и хорионических гонадотропин, по которому устанавливают беременность, а у мужчин – PSA (специфический антиген простаты). У мужчин в целом нарастание гетерогенности белковых маркеров старения оказывается в три раза больше, чем у женщин. Этим, возможно, и объясняется тот непреложный факт, что самцы всех видов живут меньше самок.

Приложение к журналу Nature поместило описание результатов выявления связи рецептора аутофагии у C. elegans, представленного белком р62 с продолжительностью жизни червяка. Авторы выяснили, что подъем уровня белка увеличивает продолжительность жизни этой нематоды на 20–30%. Червячки при этом выглядят моложе и активнее за счет более эффективного избавления клеток от накопившегося в них молекулярного «мусора».

Проблема, однако, в том, что мутации в гене р62 довольно часто обнаруживаются в опухолевых клетках, и это лишний раз подтверждает давно высказанную мысль о том, что старение угнетает клеточное деление, а следовательно, снижает риск перерождения клеток. Но в полном соответствии с законом Менделя у 75% человек. Такая же картина с малярией, от которой защищает мутантный гемоглобин, у 25% проявляющийся как серповидно-клеточная анемия…


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Всем испуганно рад

Всем испуганно рад

Елена Семенова

Дмитрий Воденников о кричащей полоске света и потайной двери, через которую можно выйти небольшой труппой кукольного театра

0
3211
Здоровый маразм и материализованный абсурд

Здоровый маразм и материализованный абсурд

Алексей Макаревич

0
779
Предки современных людей взяли у своих соседей по роду самое худшее

Предки современных людей взяли у своих соседей по роду самое худшее

Игорь Лалаянц

Все беды – от неандертальцев

0
3508
На дне океана обитают существа, которые останутся, даже если на поверхности планеты жизнь исчезнет

На дне океана обитают существа, которые останутся, даже если на поверхности планеты жизнь исчезнет

Иван Сапрыкин

Океанология – технологичная наука

0
14616

Другие новости