В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Structural & Molecular Biology, ученые из Университета Питтсбурга (University of Pittsburgh) раскрыли механизм развития стареющих, или «зомби-клеток».
«Зомби-клетки»
Стареющие клетки, утратившие способность к делению, накапливаются с возрастом и являются ключевыми факторами возрастных заболеваний, таких как рак, деменция и сердечно-сосудистые заболевания.
По мнению ученых, зомби-клетки все еще живы, но они не могут делиться, поэтому они не помогают восполнять ткани. Хотя клетки-зомби не функционируют должным образом, они активно выделяют химические вещества, которые способствуют воспалению и повреждают соседние клетки. Когда здоровая человеческая клетка делится, образуя 2 идентичные клетки, небольшой фрагмент ДНК состригается с кончика каждой хромосомы, так что теломеры постепенно становятся короче с каждым делением. Однако остается неясным, может ли клетка в течение жизни человека делиться так часто, что ее теломеры полностью разрушаются, вызывая переход в зомбиподобное состояние. Исследователи десятилетиями знали, что укорочение теломер вызывает старение выращенных в лаборатории клеток, но они могли только предположить, что повреждение ДНК на теломерах может превратить клетки в зомби. До сих пор проверить эту гипотезу было невозможно, потому что инструменты, используемые для повреждения ДНК, были неспецифическими и вызывали повреждения по всей хромосоме.
Раскрыт механизм накопления стареющих клеток
По утверждению ученых, новый инструмент создает окислительное повреждение исключительно на теломерах. Авторы исследования использовали специальный белок, который связывается исключительно с теломерами. При активации светом краситель производит химически активные молекулы кислорода, повреждающие ДНК. Поскольку белок, улавливающий краситель, связывается только с теломерами, инструмент создает повреждения ДНК именно на концах хромосом.
Используя человеческие клетки, выращенные в чашке Петри, исследователи обнаружили, что повреждение теломер переводит клетки в состояние зомби всего через 4 дня. Ученые обнаружили новый механизм индукции стареющих клеток, который полностью зависит от теломер. Результаты также объясняют, почему дисфункциональные теломеры не всегда короче функциональных. Солнечный свет, алкоголь, курение, неправильное питание и другие факторы генерируют реактивные молекулы кислорода, которые повреждают ДНК. У клеток есть пути восстановления для устранения повреждений ДНК, но теломеры чрезвычайно чувствительны к окислительным повреждениям. Исследователи обнаружили, что окислительное повреждение теломер нарушало репликацию ДНК и индуцировало сигнальные пути стресса, которые приводили к старению.
Практическая значимость работы
Полученные результаты помогут в разработке новых препаратов, называемых сенолитиками, которые уничтожают клетки-зомби, способствуя здоровому старению и защите от возникновения рака.
Авторы другого исследования утверждают, что стресс ускоряет иммунное старение.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
