Как стресс продлевает жизнь

Когда стресс продлевает жизнь

11 декабря 2019

Окислительный стресс, перенесённый в раннем детстве, увеличивает продолжительность жизни – по крайней мере, у круглых червей.

Продолжительность жизни зависит от генов: у долгожителей-родителей будут дети, которые с определённой вероятностью тоже проживут долго (с другой стороны, хотя продолжительность жизни и зависит о генов, но всё же не очень сильно – год назад мы говорили о том что наследственные факторы определяют продолжительность жизни лишь на 7%). Продолжительность жизни также зависит и от условий, в которых мы живём (к таким условиям можно отнести и те, которые зависят от нас самих, вроде вредных привычек). Но при этом, если взять генетически абсолютно идентичных близнецов и растить их в абсолютно идентичных условиях, всё равно есть вероятность, что один проживёт дольше, а второй меньше.

Такой эксперимент легко поставить на нематоде Caenorhabditis elegans: один червь-гермафродит может произвести на свет сотни генетически идентичных потомков, которых легко держать в одинаковых условиях. Среди них будут такие, которые проживут всего три дня, и будут такие, которые проживут целых двадцать дней. Тут, очевидно, играют роль стохастические, случайные процессы, происходящие между молекулами и клетками.

Гены, как известно, не программируют судьбу, они лишь определяют вероятность, с которой организм получит тот или иной признак (если, конечно, не рассматривать случаи, когда особо важный ген просто отключается, что означает стопроцентную смерть). И даже в идентичных условиях и с идентичными генами всё равно остаётся поле для вариаций, потому что в силу физико-химических законов биомолекулы могут провзаимодействовать друг другом в одном случае так, а другом – чуть-чуть иначе. И в итоге такие случайные вариации в молекулярной кухне могут вполне заметно отразиться на состоянии организма в целом.

Исследователи из Мичиганского университета решили выяснить, что происходит с одинаковыми червями, почему они живут настолько разное время. Оказалось, что долгоживущие нематоды на ранних этапах развития испытывают больший окислительный стресс. Этот стресс возникает из-за так называемых активных форм кислорода – агрессивных молекул-окислителей, которые возникают как побочных продукт некоторых метаболических реакций.

У клеток есть специальные противоокислительные ферменты, которые нейтрализуют активные формы кислорода, потому что если дать им накапливаться, они начнут окислять белки, липиды, нуклеиновые кислоты, из-за них возникнут мутации, и ничем хорошим это не кончится. Степень стресса зависит от того, хорошо ли работают антиокислительные гены и в каких условиях живёт организм, но, видимо, большую роль тут играют и те стохастические процессы, о которых только что шла речь.

По всему выходит, что окислительный стресс должен сокращать жизнь, и в пользу этого есть ряд экспериментальных свидетельств. Однако в некоторых случаях, видимо, окислительный стресс идёт на пользу. В статье в Nature Урсула Джейкоб (Ursula Jakob) и её коллеги пишут о том, что если у молодых червей искусственно повысить уровень активных форм кислорода, то из червей получатся долгожители. Что за механизм тут работает, пока непонятно. Авторам работы удалось выяснить только то, что разницу между червями-долгожителями, «окисленными» в раннем детстве, и прочими червями можно увидеть в некоторых ферментах, которые занимаются модифицированием белков-гистонов. Это белки-упаковщики ДНК, некоторые участки ДНК они упаковывают очень плотно, так что информация в них недоступна для чтения; некоторые участки ДНК гистоны держат в свободном доступе. Химические модификации на гистонах влияют на то, как они работают, что и как упаковывают; соответственно, ферменты, которые занимаются модификациями гистонов, влияют на активность целого ряда генов.

Можно предположить, что такие ферменты, почувствовав на ранних этапах развития повышенный уровень активных форм кислорода, так влияют на гистоны, что в клетках активируются гены, обеспечивающие долгую жизнь. В клетках млекопитающих есть аналогичные ферменты, которые влияют на работу гистонов и которые при этом чувствительны к окислительному стрессу. Но можно ли удлинить жизнь млекопитающим с помощью окислительного стресса в детстве, станет ясно только после дальнейших исследований.

Источник

Владимир Анисимов: «Лекарство от старости. Какие вещества позволят нам жить дольше»

Статья из газеты: АиФ Здоровье №4 28/01/2016

Хорошо было бы выпить «живой воды» или съесть «молодильных яблок», на крайний случай принять какие-нибудь таблетки и надолго остаться молодым. Не стареть. Скажете, сказка?

Наш эксперт – сотрудник НИИ онкологии им. Н. Н. Петрова, президент Геронтологического общества при РАН, доктор медицинских наук, член-корреспондент РАН Владимир Анисимов .

На самом деле «таблетки от старости» уже изобретены, и недалёк тот день, когда врачи будут их нам назначать.

Против диабета и не только

В 70?х годах прошлого века наши учёные выдвинули идею, что препараты из группы бигуанидов, которые прописывают больным диабетом, могут продлевать жизнь. Были проведены исследования на лабораторных крысах, и оказалось, что у лекарства есть ещё один эффект – оно тормозит развитие опухолей.

Спустя четверть века сотрудники НИИ онкологии имени Н. Н. Петрова установили, что препарат из этой группы метформин увеличивает продолжительность жизни мышей и тормозит развитие у них рака молочной железы. В это же время американские и английские учёные объявили результаты своих исследований. Они проанализировали состояние здоровья и продолжительность жизни 70 тысяч пациентов с диабетом, которые принимали метформин. Риск развития рака у них был ниже на 35–40% по сравнению с теми, кто этот препарат не принимал, а жили они на 15% дольше.

Недавно американские учёные объявили о планах исследовать, как метформин влияет на пожилых людей без диабета, но с другими болезнями: атеросклерозом, раком… Наблюдение будет идти над 3 тысячами добровольцев старше 70 лет в 15 медицинских центрах. Но метформин уже признан Американским управлением по контролю за лекарственными препаратами (аналог нашего Фармкомитета) геропротектором. И в США уже назначается как лекарство, отодвигающее старение.

Кто на очереди?

Еще одно вещество – мелатонин – можно назвать геропротектором. Его открыли в 1958 году. Это гормон, который вырабатывается в нашем организме ночью, в тёмное время, и является регулятором сна и биоритмов. В 70?х годах прошлого века наши учёные установили, что мелатонин, введённый в виде препарата крысам и мышам, продлевает им жизнь.

Как средство, предупреждающее старение, мелатонин уже назначается в США. В России его, так же как и метформин, уже применяют в лечении онкологических заболеваний. А использование мелатонина как геропротектора, отодвигающего старение, – дело ближайшего будущего.

Питерские учёные испытывают сейчас ещё ряд препаратов, которые могут продлить нам жизнь. Среди них – аспирин в малых дозах, ресвератрол – полифенол, который содержится в виноградных косточках и красном вине… Такие же исследования идут и в США и других странах. Люди теперь живут дольше, и надо продлить их работо­способный период, а старость отодвинуть на самый край жизни.

Источник

Полезный стрессор

«Легкий беспорядок» в ДНК продлил жизнь дрожжам не хуже, чем голодание

Это еще одна форма стресса, которая в малых дозах может стать полезной для клеток

В течение жизни клетка может столкнуться со множеством стрессовых факторов: отравлением токсинами, нехваткой еды, гипоксией. Но, тем не менее, все они могут продлевать ее существование, если действуют в небольших количествах. Исследователи из Хьюстона нашли еще один вид стресса, который действует на клетки, – раскручивание ДНК. Оно запускает те же сигнальные пути, что и голодание – метод, признанный сейчас одним из самых перспективных в деле продления жизни.

Один из признаков стареющей клетки – переупаковка ДНК в ядре. При этом некоторые ее участки разворачиваются, делая расположенную на них информацию более доступной, но бо́льшая часть, напротив, плотно накручивается на гистоновые белки. Если же ДНК вдруг начинает активно раскручиваться, то для клетки это становится тревожным сигналом: это может либо быть следствием опасных мутаций, либо стать их причиной. В этот момент клетка должна перестать размножаться, запустить механизмы ремонта ДНК и восстановить ее изначальную структуру. Эти и другие процессы входят в реакцию клеток на стресс.

Помимо раскручивания ДНК стресс могут вызвать и другие факторы: свободные радикалы, образующиеся в результате дыхания, токсины (например, этиловый спирт), ионизирующая радиация, перепады температуры и так далее. Все они в больших количествах приводят к старению клеток и гибели организма. Однако давно известно, что в малых дозах все это, напротив, стимулирует рост и деление клеток, поскольку запускает в них механизмы внутреннего ремонта и таким образом увеличивает их жизнеспособность. Это эффект называют гормезисом, а факторы, вызывающие его, – горметинами.

Провести грань между малыми, полезными, и большими, губительными, дозами горметинов часто бывает непросто (как в случае алкоголя, например). Однако есть множество данных о том, как стресс продлевает жизнь – по крайней мере, у модельных организмов. Эталоном горметина, с которым сравнивают остальные факторы и по которому калибруют часы биологического возраста, сейчас считается ограничение калорий в ежедневной пище, то есть голодание.

Ученые из Хьюстона предположили, что раскручивание ДНК тоже может стать для клеток горметином, и проверили свою гипотезу на дрожжах. У них есть две копии генов, кодирующих основные гистоны. Вспомогательная копия поставляет около 15% всех гистонов клетки, а основная – оставшиеся 85%. Если выключить обе, дрожжи быстро погибают, потому что в отсутствие «катушек для наматывания» ДНК теряет свою пространственную структуру.

Поэтому исследователи сперва отдельно отключили основную копию и обнаружили, что это существенно сокращает жизнь клеток. Обычные дрожжи постарели (перестали делиться) примерно через 37 раундов размножения, а мутантные – уже через 30. А вот лишенные вспомогательной копии клетки неожиданно оказались более живучими и выдержали все 40 делений. Таким образом, небольшое раскручивание ДНК оказалось для клетки полезным стрессом.

Чтобы проверить, как именно отсутствие гистонов запускает стресс в клетке, ученые по очереди вносили в геном дрожжей дополнительные мутации. Если новая мутация по сравнению с отсутствием вспомогательной копии дополнительно продлевает жизнь, значит, она затрагивает новый механизм стресса. Если же дополнительного эффекта от мутации нет, значит, и ген, в котором она находится, и гистоны отвечают за один и тот же сигнальный путь.

Проверив несколько генов, исследователи обнаружили, что гистоны действуют через белок TOR, который уже известен как регулятор старения у разных организмов. Когда TOR активен, он запускает рост и деление клетки, при этом механизмы внутриклеточного ремонта теряют приоритет, что вскоре приводит к тому, что она изнашивается и стареет. Когда TOR не работает, рост и деление приостанавливаются, зато клетка получает возможность восстановить целостность своих молекул и органелл. Судя по всему, «легкий беспорядок» в укладке ДНК блокирует работу TOR, тем самым продлевая жизнь клетке. Показательно, что выключение вспомогательной копии гистонов повлияло на срок жизни дрожжей точно так же, как и мутация, имитирующая ограничение калорий.

Исследователи предположили, что этот механизм – возникновение легкого стресса в ответ на нехватку гистонов – может существовать не только у дрожжей, но и у многоклеточных животных. Они воспользовались статьями предшественников, которые изучали экспрессию генов в клетках нематоды, дрозофилы и мыши, несущих мутацию в гистоновых генах. Оказалось, что большинство генов, функции которых в основном связаны с сигнальным путем TOR, перестают работать при «гистоновом стрессе» как у дрожжей, так и у многоклеточных. Это означает, что в списке горметинов – кандидатов в способы продления жизни – появился еще один, сравнимый по силе и механизмам действия с ограничением калорий.

Источник

Может ли стресс продлевать жизнь

Принято считать, что стресс — это крайне опасное состояние, с которым непременно надо бороться. Стоит заметить, что все немного сложнее. Стресс — это по сути своей приспособительная реакция, которая позволяет нам мобилизировать силы нашего организма в опасной (стрессовой) ситуации. Конечно, если постоянно испытывать стресс, то наши внутренние запасы просто истощатся и тогда со здоровьем начнутся проблемы. Как и в большинстве случаев, если мы говорим о стрессе, то важен баланс. Но может ли стресс быть полезным настолько, чтобы продлевать жизнь? Исследователи из Мичиганского университета уверены, что да.

Может ли стресс быть полезен?

В чем польза стресса

Как сообщает портал Science Daily, группа ученых из США обнаружила, что стресс, испытываемый в раннем возрасте, повышает последующую устойчивость к стрессу в пожилом возрасте, что не снижает тем самым его негативное воздействие на организм. В данном исследовании эксперты сконцентрировались на том моменте, что в процессе стрессовых реакций в клетках накапливается слишком много свободных радикалов. Свободные радикалы — это элементы, повреждающие ДНК и другие внутренние структуры клеток, что вызывает их видоизменение и считается одной из причин старения на клеточном уровне.

Но наш организм не глупый и у него есть методы по борьбе со свободными радикалами. Однако когда клетки производят больше окислителей и свободных радикалов, чем то количество, с которым они могут справиться, тогда и начинается вредное воздействие. Изучая вид круглых червей под названием Caenorhabditis elegans, американские ученые Урсула Якоб и Дафна Базопулу обнаружили, что черви, которые производили больше свободных радикалов из-за стресса в молодом возрасте, жили дольше, чем черви, которые не испытывали стрессовых ситуаций.

Исследователи уже давно задаются вопросом, что определяет изменчивость продолжительности жизни, Одна часть — это генетика: если ваши родители живут долго, то и у вас есть хороший шанс прожить дольше. А вот другая часть, как считается — это окружающая вас среда. Но это не совсем так. — говорят ученые.

Отсортировав тысячи личинок круглых червей, ученые начали их выращивать, разделив на несколько групп по уровню стресса. От тех, кто жил в «тепличных условиях» до особей, которые постоянно подвергались различным «испытаниям». Авторы выявили важнейшее различие между ними — концентрацию модификатора гистонов. Это соединение чувствительно к свободным радикалам, возникающим при стрессе, а его уровень, заложенный на личиночной стадии, сохраняется на всю жизнь. И оно защищает организм от стресса. Чем его больше, тем устойчивей организм. А как вы считаете: полезен ли стресс? Напишите об этом в нашем чате в Телеграм.

Если бы продолжительность жизни определялась исключительно генами и окружающей средой, мы ожидали бы, что генетически идентичные организмы, выращенные в одинаковых условиях, умрут примерно в одно и то же время, но этого совсем не происходит. Некоторые черви живут только три дня, в то время как другие — 20 дней. Тогда возникает вопрос: что же, помимо генетики и окружающей среды, является причиной такой большой разницы в продолжительности жизни?

Когда исследователи подвергли всю популяцию молодых червей воздействию стрессовых факторов, средняя продолжительность жизни всей популяции значительно увеличилась. Конечно, данные этого исследования нельзя стопроцентно «перекладывать» на людей и необходимы дополнительные изыскания в данной области (чем ученые и планируют заняться). Однако же уже давно выдвигались предположения о положительном влиянии стресса на продолжительность жизни. И кажется, что у гипотезы находятся первые подтверждения.

Источник