Процесът на стареене е естествена тема специално вниманиеучени. Преди няколко години се шумеше около „ензима на безсмъртието“ теломераза и гена, който го кодира. От самото начало обаче беше ясно, че по-голямата част от този ензим е вътре ракови клетки. Сега изследователите са се опитали да открият ефекта на протеините, които спират растежа, върху процеса на стареене. ракови тумори– и гените, които ги кодират.

Изследователи от клиниката Mayo в Минесота (САЩ) проведоха експерименти с животни, които позволиха по-задълбочено разбиране на функциите на гените p16 и p19, известни със способността си да инхибират растежа на раковите тумори. Изследователите вече знаеха, че и двата гена също влияят върху процеса на стареене - както при животните, така и при хората, но доскоро не беше ясно как точно се случва това.

Както знаете, генът е химическа „инструкция“, според която в клетката се произвежда определен протеин. Експериментите показват, че свръхпроизводството на протеина, кодиран от гена p16, води до бързо стареене на тъканите. Предишни експерименти с тъканни култури показаха, че протеинът, кодиран от p19, също води до подобен ефект.

Но в същото време беше очевидно, че без „стареещи гени“ животинското тяло не може да съществува дълго време. Мишки с увредени гени p16 и p19 - тоест гризачи, при които съответните протеини просто не могат да бъдат произведени правилно - просто не са подходящи за изучаване на механизма на стареене. Такива животни умират от рак много преди старостта. За да заобиколят този проблем, учените кръстосаха линия от "краткотрайни" мишки с мишки, които остаряваха още по-бързо в резултат на мутация в още един ген, BubR 1.

За щастие, в резултат на кръстосването на нежизнеспособни същества се родиха много по-издръжливи мишки, върху които продължиха по-нататъшни изследвания. Многобройни експерименти, проведени върху мишки с увреден и работещ p16, потвърдиха, че този ген задейства процеса на стареене. В допълнение, експерименти показват, че p19 спира процеса на стареене при живи мишки.

Друг важен извод от това изследване е, че появата на първите признаци на стареене и по-нататъчно развитиетози процес се оказа поне, отчасти поради натрупването на стареещи клетки в тъканите и органите. Тези протеини, между другото, имат прекалено активен „ген на стареенето“ p16, в резултат на което произвеждат твърде много от съответния протеин. Количеството на този важен за организма протеин се оказва толкова голямо, че уврежда околните клетки, влияе негативно върху функциите на органите и тъканите и в крайна сметка причинява характерни симптомистареене.

Благодарение на това откритие учените очакват да придобият по-задълбочено разбиране на биохимичната природа на много от симптомите, свързани със стареенето - и по-специално слабостта - тоест загубата на мускулна масаи влошаване на зрението – или по-точно помътняване на очната леща, причинено от катаракта. Едно по-задълбочено изследване на тези процеси, надяват се учените, ще създаде условия, при които развитието на всички тези процеси може да се забави.

Учените са идентифицирали гени, които определят остаряването на човека

След като са изследвали около 40 хиляди гена на три различни организма, учените от ETH Zurich откриха гени, участващи в процеса на физическо стареене (Peter Rüegg, Намерени гени за по-дълъг, по-здравословен живот). Освен това се оказа, че ако повлияете само на един от тези гени, продължителността се увеличава. здравословен животлабораторни животни. Вероятно подобен подход би бил ефективен, ако се приложи върху хора, заключават изследователите.

В търсене на вечна младост човечеството от векове се опитва да намери отговор на въпроса как и защо остаряваме. Напредъкът през последните десетилетия, особено в областта на молекулярната генетика, значително ускори търсенето на генетичната основа на процеса на стареене.

Досега експериментите бяха ограничени до отделни моделни организми, като нематодния червей C. elegans. Изследванията показват, че продължителността на живота на това същество се влияе от около 1% от неговите гени. Изследователите обаче отдавна предполагат, че такива гени са възникнали по време на еволюцията във всички живи същества - от дрождите до хората.

Учени от Цюрих, заедно с консорциума JenAge от Йена (Германия), систематизираха геномите на три различни организма в търсене на гени, свързани с процеса на стареене, които присъстват във всички три вида, и по този начин изолира гена на общия прародител.

Въпреки факта, че такива гени (те се наричат ​​ортологични) се намират в различни организми, те са тясно свързани помежду си. Те се намират и в човешкото тяло.

За да открият тези гени, учените трябваше да проучат данни за 40 хиляди нематоди, риби зебра и мишки. В екрана учените се опитаха да определят кои гени се регулират по един и същи начин и в трите организма по време на всеки от жизнените етапи на младост, зряла възраст и старост (т.е. те се активират или потискат по време на процеса на стареене).

Като мярка за генната активност, изследователите измерват броя на иРНК молекулите, открити в клетките на тези животни. ИРНК транскрибира гена и произвежда съответния протеин.

„Ако има много копия на иРНК на определен ген в тялото, това показва неговия висока активност. Напротив, ако има малко копия на иРНК, тогава активността на гена е ниска, обяснява проф. Майкъл Ристоу от ETH Zurich. „Използвахме статистически модели, за да идентифицираме припокриващи се гени, които се регулират по същия начин при червеи, риби и мишки.“ Както се оказва, тези три вида живи същества имат само 30 общи гени, значително повлияване на процеса на стареене."

Провеждайки експерименти, при които иРНК на съответните гени са селективно блокирани, учените точно определят ефекта им върху процеса на стареене при нематодите. Блокирането на дузина гени удължава живота на червеите с поне 5%.

„Един от тези гени се оказа особено влиятелен: генът bcat-1. Изключването му се увеличи средна продължителностживот на нематодите до 25%“, казва Ристоу (вижте графиката от статията в Nature Communications - VM).

Изследователите са намерили и обяснение за този феномен: генът bcat-1 кодира едноименен ензим, който намалява количеството на така наречените аминокиселини с разклонена верига (L-левцин, L-изолевцин и L-валин).

Когато изследователите потиснаха активността на гена bcat-1, аминокиселините с разклонена верига започнаха да се натрупват в тъканите. Този процес увеличава не само продължителността на живота на червеите, но и продължителността на времето, през което съществото остава здраво (учените измерват натрупването на стареещи пигменти, скоростта на движение на нематода, както и успешното размножаване).

Изследователите също постигнаха ефект на удължаване на живота чрез добавяне на три аминокиселини с разклонена верига към диетата с нематоди, но ефектът беше по-слабо изразен, тъй като генът все още беше активен.

Ристоу е уверен, че същият механизъм е характерен и за човешкото тяло.

„Разгледахме само онези гени, които са били запазени по време на еволюцията, така че те съществуват във всички живи организми“, отбелязва ученият.

Понастоящем не са провеждани такива проучвания при хора (въпреки че са планирани). Въпреки това учените смятат, че измерването на въздействието на подобни манипулации върху продължителността на човешкия живот ще бъде проблематично поради много очевидни причини.

Вместо това Ристоу и колегите му планират да се съсредоточат върху ефектите от генното редактиране върху различни здравни параметри, включително нивата на холестерола и кръвната захар.

Учените също отбелязват, че няколко аминокиселини с разклонена верига вече се използват в медицински цели(например за лечение на увреждане на черния дроб) и са включени в продуктите спортно хранене. Основното нещо за човек обаче не е да живее по-дълго, а да поддържа здравето си по-дълго и по-късно да достигне възраст, характеризираща се с хронични болести. В бъдеще подобни изследвания ще помогнат на всички, включително и на държавата, да намалят разходите за здравеопазване.

Научна статия на швейцарски учени (Mansfeld et al., Branched-chain amino acid catabolism is a conserved regulator of physiological aging) е публикувана от списание Nature Communications.

Стареенето на човешкото тяло е сложен, комплексен процес, който зависи от много различни фактори. Сред тях най-важно място заемат генетичните фактори, както и факторите заобикаляща среда(стрес, лоши навици, фактори на околната среда, професионални рискове). Взаимодействието на тези фактори определя метаболитните процеси и експлоатационната надеждност защитни системиклетки и тъкани на тялото. Скоростта на стареене варира значително между различни видовеСледователно стареенето се причинява не само от механично износване, но и от генетични фактори.

Ген, отговорен за стареенето

Генетиката е доказала, че по време на процеса на стареене се нарушава експресията (активността) на определени гени. Но причината за тези промени може да бъде или случайно увреждане на генома (поради мутации под въздействието на свободни радикали). Или множествени (така наречените плейотропни) странични функциигени, които контролират развитието, растежа и метаболизма на тялото. Следователно има абсолютни доказателства за това главната причинастареенето е специфична генетична програма, която все още не е открита.

Ако беше открит ген, отговорен за стареенето, тогава с помощта на методи генното инженерство, би било възможно да се забрани функционирането на този ген. Тогава хората биха спрели да остаряват и биха раждали деца, които не остаряват.

Но, за съжаление, такъв ген все още не е открит, а процесите на стареене са много сложни и се определят не от кой да е, а от голяма сума различни процесивъзникващи в човешкото тяло. В момента продължава активното търсене на кандидат-гени, отговорни за стареенето, и вероятно това няма да бъде само един ген, а няколко (така наречената генна мрежа). И тази генна мрежа може да бъде променена в бъдеще с помощта на активно развиващите се нанотехнологии и методи на генно инженерство.

Какво точно определя продължителността на живота

Имайки предвид разликите в продължителността на живота на различните животински видове, можем ясно да отговорим на въпроса дали гените определят продължителността на живота. Да, определено го правят. Някои видове животни живеят по-малко от година, в телата им настъпват възрастови промени и умират. Напротив, известно е, че има видове крокодили, които не остаряват. Продължителността на живота на обикновената щука е до 250 години, а някои видове костенурки - до 300 години, въпреки че тези животни се влияят от неблагоприятните фактори на околната среда по същия начин, както човешкото тяло. Единствените разлики са в организацията на генома.

Освен това учените отдавна са забелязали връзка между наследствеността на човека и продължителността на живота му. Известно е, че самите потомци на столетниците живеят значително по-дълго.

Изкуствено въздействие върху гена, отговорен за стареенето

Наскоро бяха проведени успешни експерименти за деактивиране на функцията (нокаут) на гена, отговорен за стареенето на протозойния червей, поради което продължителността на живота му се увеличи шест пъти. Тялото на този червей се състои само от хиляда клетки. В допълнение, особеността както на тази група червеи, така и на мухите Drosophila е, че в напреднала възраст те не страдат от рак или захарен диабетТип 2, нито от болестта на Алцхаймер.

Несъмнено тези организми са много примитивни в сравнение с човешкото тяло. По този начин, използвайки техниките на генното инженерство, учените досега са се научили само да влияят върху продължителността на живота на индивида прости организми. Но бързото развитие на генното инженерство и нанотехнологиите ни позволява да се надяваме, че в близко бъдеще тези технологии ще бъдат приложими за коригиране на човешкия геном.

Резултатите от експериментите на италианския учен Пеличи, който изключи само един от няколко десетки хиляди гени в генома на мишката, доведоха до увеличаване на живота на мишката с 30%. Тази мутация предотвратява образуването на протеина p66sch. Този протеин участва в задействането на механизма на апоптоза (програмирано клетъчно самоубийство), като по този начин съкращава живота на клетките и ускорява настъпването на сенилни промени. Ако подобен ген бъде открит и изключен в човек, това ще удължи живота му с 30%, тоест с приблизително 30 години.

Ген на човешкото стареене

Вероятно не един или дори десет гена, а много гени участват в появата на сенилни промени, всеки от които определя скоростта на стареене на човека. В същото време търсенето на най-важния ген на стареенето може да се сравни с търсенето на най-важната мравка в мравуняка, която командва всички останали мравки. Необходимо е да се създадат цели мрежи от гени и да се оценят взаимодействията ген-ген.

Много учени смятат, че наследствени факторирегулират скоростта на стареене с приблизително 25%, но това все още не е напълно известно.

Сега е известно, че генът аполипопротеин Е (ApoE) до голяма степен определя дълголетието. При столетници, чиято възраст е над 100 години, алелът E2 на гена ApoE явно преобладава над E4 (Schachter et al., 1994). А наличието на алел Е4, напротив, предразполага към преждевременно стареене, развитието на атеросклероза, по-специално инфаркт на миокарда, както и болестта на Алцхаймер.

Пероксизоми

В допълнение, гените, които определят дълголетието, са гените за определени видове пероксизомни пролифераторни рецептори. Пероксизомите са клетъчни органели човешкото тяло, неутрализиране на токсичните пероксиди и свободни радикали, които значително увеличават скоростта на стареене.

Полиморфизмът L162V на гена на пероксизомния пролифератор предразполага хетерозиготите към развитие на ранен миокарден инфаркт и атеросклероза. Това значително ограничава продължителността на живота. Този полиморфизъм причинява намаляване на чувствителността на рецептора към неговите лиганди. Това намалява защитна функцияпероксизоми и повишава оксидативния стрес, причинен от реактивни свободни радикали.

Известно е, че естествените активатори на тези рецептори са 3-полиненаситени мастна киселина– известни геропротектори. Тези вещества обаче са доста слаби активатори на рецептори от типа на пероксизомния пролифератор и следователно несъмнено увеличават продължителността на живота, но не с много години.

Фибратите, използвани при лечението на атеросклероза и дислипидемия, са по-силни активатори на тези рецептори, но, за съжаление, имат много странични ефекти. Изобретяването на силен активатор на тези рецептори без значително странични ефектище направи възможно постигането на успех в удължаването на човешкия живот, върху което сега работят много учени.

Гени за дълголетие

Също така, гените за дълголетие са гените за ангиотензин-конвертиращия ензим, гените, кодиращи МНС хаплотипа и метилентетрафолат редуктазата. Убедително е доказана връзката между дълголетието и гените на митохондриалната ДНК, апопротеините А 4 и В.

Изследване на стареещите гени в последното десетилетиеноси сериозни резултати: при различни животни експериментите са идентифицирали десетки гени, чието активиране или деактивиране забавя процеса на стареене. Устойчивостта на животните към стрес и способността им да се възпроизвеждат се повишава. Така че не е далеч денят, когато ще бъде възможно да се промени активността на различни гени при хората. Активирайте „гените на дълголетието“ и деактивирайте „гените на стареенето“, като по този начин удължавате живота си.

Учените са идентифицирали гени, които регулират процеса на стареене

Британски изследователи успяха за първи път да идентифицират група гени, които регулират „скоростта на стареене“ на човешкото тяло. Както пише британският вестник The Guardian, това откритие може да промени подхода на медицината към проблема със здравето и лечението на „свързаните с възрастта“ заболявания, като напр. сърдечно-съдови заболявания, някои видове рак и сенилна деменция.

Учените са открили няколко различни гена, които са отговорни за скоростта на стареене на човешкото тяло. Изследователи от университета в Лестър и Кралския колеж в Лондон казват, че същите тези гени са отговорни и за прогресирането на различни заболявания, свързани с възрастта. Строго погледнато, учените са открили гени, отговорни за скоростта на ходене биологичен часовникчовек.

Както установиха британски учени, някои гени, наследени от двамата родители, могат да причинят стареене на човек по много начини биологични характеристикида са с цели 8 години „по-възрастни“ от тези, на които липсва този генетичен материал. В тази комбинация тези уникални „катализатори“ на стареенето се срещат при приблизително 7 процента от населението. При 55 процента от населението този генетичен материал изобщо не се открива.

Други 38% от хората, поради гени, са средно с 4 години по-възрастни от своите връстници. При 55% от населението този генетичен материал изобщо не се открива.

Изследователите казват, че от момента на раждането на човек, тялото започва процес на скъсяване на дължината на теломерите, което се случва в момента на клетъчното делене, и когато те достигнат определена ограничаваща точка, те стават по-податливи на риск различни заболявания. Друго мнение е, че някои хора се раждат с набори от ДНК, които имат теломери, по-къси от определена дължина.

В статията си в списанието Nature Genetics изследователите казват, че са анализирали 500 хиляди различни единични мутации (замествания на отделни нуклеотиди, ДНК „букви“) в геномите на кръвните клетки на 2,917 хиляди души и са установили връзка между наличието на тези мутации и дължината на така наречените теломери.

Теломерите са краищата на хромозомите, разположени в ядрото на всяка клетка в човешкото тяло, които се скъсяват при всяко ново клетъчно делене. Когато дължината на теломера не е достатъчна за ново делене, клетката умира. Този процес на постепенна смърт на клетките в тъканите на тялото се нарича от лекарите „биологично стареене“.

Авторите на публикацията, ръководени от професорите Нилеш Самани и Тим Спектър от университета в Лестър във Великобритания и съответно от Кралския колеж в Лондон, успяха да покажат, че регион на една от хромозомите, наречен 3q26, съдържа регион на вариации в "буквите "ДНК, в който влияе върху дължината на теломерите. По този начин хората, които имат този вариант на тази ДНК област, имат по-къси теломери, което по отношение на времето означава около 3,6 години по-малко живот от хората, които не съдържат тези вариации.

Учените отбелязват, че тези вариации се намират в областта на хромозомите, съседни на гена TERC, който от своя страна преди това е бил идентифициран от генетиците като един от факторите, определящи дължината на теломерите. Активирането му води до забавяне на човешкия биологичен часовник.

„Нашето изследване ясно установи, че допълнителните гени, присъстващи в човешките клетки, могат или да ускорят този процес, или да го забавят. Някои хора може първоначално да са генетично програмирани да стареят по-бързо от други. Биологичното стареене на тялото се ускорява особено при излагане на неблагоприятни фактори-пушене, заседнал начин на животживот или затлъстяване. Такива хора вече са повече ранна възраст„може да започне да бъде податлив на болестите на старостта“, казва Тим Спектър, професор в Кралския колеж в Лондон.

Така учените успяха да покажат, че стареенето и износването на тялото са свързани не само с течението на времето, факторите на околната среда и лоши навици, но също биологични причини, тъй като някои хора се раждат с предразположеност към по-бързо стареене.

Едно от основните открития, свързани с тези гени, е, че с помощта на тези гени в бъдеще лекарите планират да лекуват едновременно някои от сърдечните заболявания.

Лондонските лекари отбелязват, че днес е известно, че заболявания като болестта на Паркинсон или болестта на Алцхаймер са типични заболявания, свързани с възрастта, както и някои често срещани сърдечни заболявания. Според тях, заедно с гените, части от човешките хромозоми като теломерите също са отговорни за регулацията на биологичния часовник, те също носят част от информацията за биологичния ген.

Учени откриха инхибитор на стареенето

Американски изследователи установиха, че в тялото на живите същества има протеин, който действа като естествен забавящ процесите на стареене. Това откритиеПредназначен е за предотвратяване на дегенеративни промени и лечение на заболявания, свързани със старостта.

Според РИА Новости изследването е проведено от служители на Калифорнийския университет, разположен в Сан Диего. Те изследвали тялото на плодовите мухи Drosophila и открили, че един от протеините в тялото им е отговорен за метаболизма и процеса на стареене. В същото време се откроява в случая, когато жива клеткапреживяване на стрес.

По време на по-нататъшна работасе оказа, че структурата и биохимични функцииот този протеин са идентични при мухи, големи животни и дори хора. „Патологиите, причинени от дефицит на сестрин, включват натрупване на телесни мазнини, сърдечни аритмии и мускулна дегенерация дори при млади мухи. Тези патологии са удивително подобни на общи разстройстватяло - наднормено тегло, сърдечна недостатъчност и загуба на мускули, които съпътстват стареенето при хората“, каза професор Майкъл Карин, който ръководи изследователския екип.

Следващата цел на учените ще бъде да проучат ефекта на Sestrin специално върху дегенеративните старчески заболявания при хората, чиято причина науката все още не може да установи. „Вероятно един ден ще можем да използваме протеинови молекули, подобни на сестрина, който изследвахме, за да предотвратим смъртта на кожата, свързана със стареенето, както и да лекуваме цял набор от дегенеративни заболявания, чиято поява е свързана със старостта, като загуба на мускулна маса и болестта на Алцхаймер“, обяви Карин.

Генетичните предимства позволяват на хората да живеят по-дълго от маймуните

Според западните генетици някои генетични предимства позволяват на хората да живеят по-дълго от най-близките си биологични роднини, особено от шимпанзетата. В същото време процесът на стареене при хората протича по-бързо и по време на периода на стареене генетичната система може да причини повече повреди, което излага човек на по-голям риск от различни заболявания.

Въпреки факта, че от генетична гледна точка хората и човекоподобните маймуни като шимпанзетата и орангутаните са много сходни, продължителността на живота на последните почти никога не надвишава 45-50 години. Според Калеб Финч, професор в Университета на Южна Калифорния в Дейвис, в процеса на еволюция хората са успели да се адаптират по-добре към борбата с болести и различни биологични инфекции, както и промени, причинени от високата консумация на месо, по-специално повишаване на холестерола.

Финч казва, че специфичните генетични предимства, придобити от хората в продължение на милиони години, сега са обект на изследване, но вече е ясно, че гените, които, от една страна, повишават устойчивостта на човека към различни външно влияние, имам и обратна странакато онкологични заболявания, като рак или левкемия, а също и под формата на сърдечни заболявания. | Повече ▼ голяма разликамежду хората и техните най-близки биологични роднини, гастрономически характеристики са въведени в продължение на стотици хиляди години. Например, учените са открили само в човешкото тяло ген за транспортиране на холестерол, така нареченият аполипопротеин Е, страничен ефекткоето е склонността към възпалителни процесии многото аспекти на стареенето на мозъка и артериите, както и заболяванията, свързани с тези процеси.

Горепосоченият ген ApoE3 е уникален за хората; освен това в процеса на еволюция на базата на този ген възниква неговата незначителна модификация - ApoE4, чиито минимални неизправности водят до смущения в невронното развитие на мозъка, провокират Алцхаймер заболяване и значително увеличават риска от сърдечни заболявания. Финч казва, че само неправилното функциониране на този ген струва на хората средно четири години живот.