Старение: развал клеточной энергетики

Содержание

Клеточное старение и препараты сенолитики

Старение: развал клеточной энергетики

Сегодня статья посвященная одной из самых перспективных технологий борьбы со старением — противодействие клеточному старению а именно борьбе с сенесцетными клетками.

Избавление организма от сенесцентных клеток может предположительно значительно сократить клеточное старение организма и возможно обратить вспять уже появившиеся внешние признаки старения организма — т, е внешне омолодить человека.

Клеточное старение и Сенесцентные клетки — КЛЕТКИ ЗОМБИ

Сенесцентные, то есть стареющие клетки — это одна из 7 причин старения человека, которую сформулировал Обри ди Грей в свой концепции SENS (стратегии инженерного пренебрежимого старения). Более подробно об этом можно прочитать в статье:

Читайте статью «почему человек стареет — семь смертельных повреждений организма»

Наши стволовые клетки делятся через всю жизнь, обновляя наши мышцы, кровеносные сосуды, и особенно кожи и клетки крови, которые обновляются быстрее всего. Но в этом процессе, хромосомы  этих стволовых клетках теряют теломеры.

Когда хромосомы имеют теломеры, которые слишком коротки, клетка становится «стареющей» она прекращает делиться ее еще можно назвать клеткой зомби — она уже не выполняет функции живой клетки, но и не умирает.

Стареющие клетки не просто вялые и умирающие, они на самом деле отравляют близлежащие ткани (создают больше стареющих клеток) и отравляют организм посредством производства химических сигнал (цитокинов), что вызывает хронический воспалительный процесс также ускоряющий старение.

Это называется SASP, «стареющий-ассоциированный секреторный фенотип» такое явлении наблюдается при уничтожении раковых опухолей при лечении рака более подробно об этом можно ознакомиться в научном исследовании PUBMED https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4166495/. Крошечное количество стареющих клеток может сделать большой ущерб.

Лучше всего стараться замедлить образование таких клеток в организме для этого существует целый ряд методов, но о этом я расскажу в отдельной статье.

Нам было бы лучше без стареющих клеток? Это было решено проверить экспериментально в клинике Mayo. Исследователь Жан ван Деурсен (Jan van Deursen) поставил эксперимент в 2011 году.

Он генетически модифицировал мышей таким образом, что стареющие клетки могли самоликвидироваться по определенной команде экспериментаторов, оставляя нетронутыми здоровые клетки.

Он сделал контролируемый эксперимент, сравнивая одних и те же генетически модифицированных мышей, без воздействия для самоуничтожения клеток и с произведенным воздействием уменьшившим клеточное старение.

 Результат был сногсшибательный: продление максимальной продолжительности жизни у мышей, у которых стареющие клетки были удалены было  от 20 до 25% от одного применения препаратов, причем воздействие производилось к достаточно пожилым животным. Подробнее можно ознакомиться здесь http://www.nature.com/nature/journal/v479/n7372/full/nature10600.html

Открытие Ван Даурсена было быстро подхвачено полудюжиной различных лабораторий по всему миру. Задачей стало найти препарат, который будет атаковать 0,01% стареющих клеток в организме, оставляя 99,99% не-стареющих клеток невредимыми.

Первыми кандидатами на эту роль стала комбинация двух препаратов: кверцетин (природное растительное соединение) и дазатиниб — продающийся под торговой маркой Sprycel (спрайсел) как препарат для химиотерапии при онкологических заболеваниях.

Класс препаратов для уничтожения сенесцентных клеток назвали  сенолитики («растворители старости», от лат. senesco – стареть и греч. lysis – растворение, распад).

 Кверцетин уничтожал сенесцентные клетки в эндотелии (то есть образующиеся во внутренней стенке артерий и сосудов), а дазатиниб — сенесцентные стволовые клетки в жировой ткани.

Убей сенесцентные клетки в себе прежде чем они убьют тебя — препараты сенолитики

Что можно сделать на практике? Стоит ли пытаться применять кверцетин, и дазатиниб. К сожалению дазатиниб слишком дорогой препарат — купить его практически нереально, кверцетин можно купить на IHERB, и пробовать для применения. Но отдельные исследования проводимые на млекопитающих не показали продление жизни у мышей при применении кверцетина.

 В 1982 году первое опубликованное исследование http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0531556582900274 не показало продления жизни, и, возможно, даже небольшое укорочение продолжительности жизни у мышей — самцов. Стивен Спиндлер, показал, что кверцетин имел нулевой эффект на продолжительность жизни мышей в исследовании 2013 года. http://online.liebertpub.

com/doi/abs/10.1089/rej.2012.1386

Всё выглядит не слишком обнадеживающим, но новое научное исследование вышедшее в конце марта 2017 года вносит весьма много позитива в тематику борьбы с клеточным старением и уничтожением сенесцентных клеток.

Исследование опубликованное http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7647/full/543593a.html показало, что специально разработанный пептид может омолаживать старых мышей — мыши были эквиваленты возрасту 90 летнего человека.

Питер де Кейзер в Erasmus University Medical Center в Роттердаме, Нидерланды, и его коллеги разработали пептид, который ухудшает связывание между белками FOXO4 и p53 — взаимодействие, которое обычно угнетает «самоуничтожение» в стареющих клетках.

Введение пептида обратило снижение функции почек у старых мышей, и устранило потерю веса и повреждение печени, вызванное у мышей применением химиотерапевтических препаратов.

У мышей с преждевременным старением, лечение с пептидом вызвало отрастание шерсти, которая до этого выпадала — всего за 10 дней, и в два раза увеличило расстояние, как далеко животные могли бежать.

Пептид, казалось, мало влияет на нормальные клетки, вероятно, потому, что FOXO4 не хватает именно в не стареющих клетках. В настоящее время исследователи готовятся проверить безопасность их молекулы в организме человека. 

Вообще уничтожение сенесцентных  клеток не всегда может быть совершенно безопасным, так, как например заживление ран происходит именно с помощью сенесцентных клеток поэтому препараты сенолитики необходимом принимать с осторожностью о чем и предупреждают авторы исследования, для начала они хотят протестировать разработанный пептид на возможность бороться с раковыми заболеваниями, а после этого уже тестировать его на возможность применения для лечения старения для 90 летних людей.

Предлагаю посмотреть интересное видео в котором в частности тоже упоминаются сенесцентные клетки и способы борьбы с ними, а также там упоминается голый землекоп.

Выводы

Применение сенолитиков для уничтожения стареющих сенесцентных и клеток одна из самых перспективных идей для продления жизни и замедления клеточного старения из существующая сейчас. Многие лаборатории в мире работают над перспективными препаратами для уничтожения сенесцентных клеток организма — сенолитиками.

 Пока существует всего 1 доступный сенолитик который можно купить на IHERB — кверцетин.

 Существует два пути, один из которых каждый должен выбирать для себя сам: экспериментировать с применением кверцетина, либо ждать выхода на рынок других более эффективных препаратов, которые возможно уже будут протестированы на людях.

Сенолитик — кверцетин

:

The following two tabs change content below.

Источник: https://VechnoMolod.ru/preparaty-dlya-prodleniya-zhizni/kletochnoe-starenie

Последний барьер: сможет ли человечество побороть смерть?

Старение: развал клеточной энергетики

Постоянно повторяющиеся жизненные циклы рождения и смерти — это один из фундаментальных принципов природы. Организм зарождается в виде клетки, которая растет и делится, превращается в эмбрион, взрослеет, достигает зрелого возраста, но потом стареет, теряет функциональность и, в конце концов, умирает.

Но почему жизнь должна быть циклической, почему она должна заканчиваться старением и смертью?

Ведь такие животные, как кораллы и морские губки, живут на протяжении тысячелетий и способны к практически бесконечной регенерации и восстановлению клеток.

Даже у более сложных животных потомство не наследует возраста своих родителей: каждое новое поколение начинается с одной клетки в ее первозданном состоянии, без признаков старения.

Если старение каким-то образом подавляется в репродуктивных клетках, почему остальные ткани организма в конечном итоге истощаются и умирают?

Бессмертные зародышевые клетки — «одноразовое» тело

В конце XIX века немецкий биолог Август Вейсман выяснил, что сложные организмы состоят из двух типов клеток: «бессмертных» зародышевых — вечно молодых клеток, из которых состоит сперма и яйцеклетки, — и «одноразовых» соматических клеток, которые образуют остальную часть тела.

Клетки зародышевой линии формируют наследственность, сохраняя генетическую информацию и передавая ее последующим поколениям. Соматические клетки, напротив, не несут в себе наследственный материал и просто образуют защитную оболочку, которая отбрасывается после размножения.

Вейсман предположил простую модель организма со строгим разделением между зародышевыми клетками и соматическими — так называемый барьер Вейсмана, который не позволяет возрастным изменениям соматических клеток передаваться через зародышевые клетки к следующему поколению, которое всегда рождается молодым.

Совсем недавно идеи Вейсмана были кардинально пересмотрены Томасом Кирквудом в его теории «одноразовой сомы». Кирквуд, вдохновленный идеями Медавара и Уильямса, утверждал, что сила естественного отбора уменьшается с возрастом, потому что большинство организмов в естественной среде умирает из-за внешних опасностей, таких как хищники, паразиты и истощение.

Организмы должны вкладывать ресурсы как в репродуктивную функцию, так и в функцию сохранения и восстановления соматических клеток.

В связи с тем, что вероятность выживания с учетом внешних угроз со временем снижается, оптимальная стратегия состоит в том, чтобы выделять все меньше и меньше ресурсов на обслуживание соматических клеток с течением времени.

Отсутствие восстановления клеток на поздних стадиях жизненного цикла приводит к постепенной потере функциональности и постепенному распаду — старению.

Что особенно важно, Кирквуд понял, что его теория «одноразовой сомы» работает только тогда, когда существует строгое разграничение между зародышевыми и соматическими клетками. Организмы, в которых барьер Вейсмана нарушен и соматические клетки также используются для размножения, не должны стареть.

Словом, в реальном мире картина оказалась более сложной, чем могла предсказать модель Вейсмана.

У сложных животных, таких как млекопитающие, птицы и насекомые, предположение Вейсмана о жестком разграничении зародышевых клеток и соматических справедливо: лишь относительно небольшая группа клеток взрослой особи хранит репродуктивный потенциал, а остальные не могут дать жизнь новому организму.

Но у самых древних жителей планеты, таких как гидры, кораллы и губки, все не так.

Даже будучи взрослыми, эти организмы сохраняют большие популяции универсальных стволовых клеток, которые могут генерировать как соматические, так и репродуктивные клетки, то есть зародышевые клетки и соматические на самом деле не разделены. Это отсутствие зародышевой секвестрации дает кораллам и их сородичам силу регенерации и вегетативного размножения.

Не менее впечатляют различия в продолжительности жизни животных и темпах старения.

Средняя продолжительность человеческой жизни составляет около 70 лет — гораздо дольше, чем у домашних мышей, которые живут только 2 года, но гораздо меньше, чем у коралловых колоний, живущих на протяжении тысячелетий без признаков старения. У организмов, которые не стареют, хронологически старые и молодые особи практически идентичны, с универсальными популяциями стволовых клеток, постоянно обновляющими свои соматические и репродуктивные ткани.

Барьер Вейсмана не универсален для всех животных, а относится лишь к сложным организмам, подверженным соматическому старению и смерти. Не ясно, что заставило эволюцию разделить зародышевые и соматические клетки, но ответ также прольет свет на происхождение смертности сложных животных.

За эволюцией старения стоит клеточная энергетика

Существуют признаки того, что эволюция зародышевых и соматических клеток связана с клеточной энергетикой.

Клетки животных производят энергию через дыхание в митохондриях — органоидах бактериального происхождения, которые сохраняют свои собственные крошечные геномы, отличные от хромосом внутри ядра.

Каждая клетка содержит десятки и сотни митохондрий, и каждая митохондрия имеет несколько молекул ДНК.

Этот крошечный геном регулирует функцию митохондрии; ее целостность имеет решающее значение для клеточного дыхания, так как дефектные гены митохондрий часто приводят к изнурительным болезням, нервно-мышечной дегенерации и ранней смерти.

Большая часть дефектов в генах митохондрий возникают в результате случайных ошибок при воспроизведении ДНК. Так как клетки в развивающемся организме делятся, их митохондрии делают то же самое, каждый раз производя новые мутации ДНК.

В нашей недавней статье в PLoS Biology мы показываем, что в организмах с быстрым накоплением митохондриальных дефектов естественный отбор способствует изоляции зародышевой клетки с меньшим числом циклов воспроизведения.

Это сводит к минимуму повреждение энергопроизводящих органоидов, которые потенциально могут быть переданы следующему поколению.

Если темпы накопления ошибок невелики, барьер между зародышевыми и соматическими клетками не развивается.

Частота, при которой возникают ошибки копирования ДНК (скорость мутаций), различается среди групп животных, но эти различия поразительно согласуются с положениями новой гипотезы.

Скорость мутаций у высших животных, таких как млекопитающие, рептилии и птицы, удивительно высока, в 10-50 раз выше скорости, типичной для генов в ядре.

С другой стороны, крайне медленная скорость мутаций митохондрий характерна для большинства древних групп животных и растений, которые способны к клональному размножению, регенерации и, казалось бы, неограниченной продолжительности жизни, а также, что особенно важно, не имеют строгого разграничения между зародышевыми и соматическими клетками.

Мы считаем, что самые древние животные развивались и воспроизводились так же, как современные кораллы и губки: это были сидячие фильтраторы, которые имели большие популяции недифференцированных стволовых клеток, непрерывно производящих как соматические, так и зародышевые клетки. Они могли восстанавливать свои части тела и размножаться путем, например, отделения группы клеток от их соматических тканей, как растения и гидры.

Благодаря низкой скорости мутаций митохондрий у них не было настоящих соматических клеток, и они были практически бессмертными.

Однако из-за роста уровня кислорода в атмосфере на границе между эдиакарским и кембрийским периодами около 550 млн лет назад увеличилась метаболическая и физическая активность некоторых первобытных животных, что привело к переходу от сидячей фильтрации к более высокой подвижности и хищничеству. Это в свою очередь увеличило риск накопления дефектов в их митохондриальных геномах и запустило процесс разделения и защиты зародышевых клеток.

Разделение зародышевых и соматических клеток позволило развиться высшим животным, но и положило начало старению и смертности.

Соматические клетки, избавленные от необходимости поддерживать бессмертие, получили возможность практически неограниченной дифференцировки в узкоспециализированные ткани, такие как кишечник, мозг или кожа.

Кстати, увеличение уровня атмосферного кислорода в конце эдиакарского периода совпадает с внезапным появлением разнообразных и сложных отпечатков тел животных в окаменелостях — так называемый кембрийский взрыв, который, как полагают, заложил основу большинства современных классов сложных животных.

Только в сложных животных мы видим одноразовые ткани с высокими энергетическими потребностями и высокой скоростью митохондриальных мутаций. Эти ткани никогда не обновляются или регенерируются.

Нервные клетки в мозге человека, например, зачастую раньше других страдают от митохондриальных заболеваний, но не заменяются, так как это приведет к изменению сети синаптических связей, которые отвечают за наши воспоминания, личность и интеллект.

Сложность животных, сильная дифференциация на множество типов специализированных тканей и органов и даже сознание — все это стало возможным благодаря строгой зародышевой-соматической дихотомии и неразрывно связано со смертностью.

Человечество давно стремится к долголетию, и даже если наша продолжительность жизни сейчас растет, всему есть предел — бессмертие может быть в корне несовместимо с биологической сложностью животных с высокоэнергетическим образом жизни.

Оригинал

Источник: https://ideanomics.ru/articles/8328

Часы старения: обнулить, замедлить, обратить вспять?

Старение: развал клеточной энергетики

Организм человека подобен часам: стрелки постоянно бегут вперёд, мы стареем. Механизм этих часов очень сложен, но биологам удалось разобраться в некоторых принципах его работы. Например, они уже научились замедлять процесс старения клетки и возвращать её в «младенческое состояние». А как насчёт того, чтобы омолодить целый организм?

Прежде чем разбираться в процессе омоложения, попытаемся понять, что такое старение. Обычно под старением понимают процесс, при котором постепенно нарушаются и теряются важные функции организма, в том числе способность к размножению и регенерации.

Относительно причин старения выдвигаются различные гипотезы, которые можно разделить на две группы. Приверженцы первой утверждают, что процесс обусловлен некой программой, заложенной эволюцией, причём эту программу можно замедлить или сломать.

Приверженцы второй группы возражают: никакой специальной программы не существует, однако со временем накапливаются повреждения и поломки во всех структурах организма, что и приводит к старению.

Вне зависимости от правоты тех или других, процессы старения одинаковы для всех. Так, со временем в ДНК возникают мутации, хуже регулируется экспрессия генов, в клетках накапливаются агрегаты повреждённых белков и липидов.

Кроме того, реже происходит деление клеток, и свои функции они выполняют менее эффективно, что в свою очередь ведёт к замедлению регенерации органов, уменьшению мышечной массы, ослаблению иммунитета, снижению умственных способностей и пр. Перечисленные изменения — всего лишь малая толика всех, не слишком приятных процессов, которые происходят в стареющем организме.

Список этих физиологических проблем наводит на невесёлые размышления. Но сотни исследователей по всему миру трудятся над возвращением молодости. И, надо сказать, достигли некоторых успехов.

Продлить молодость и… начать сначала

Одним из немаловажных успехов биологов было увеличение продолжительности жизни лабораторных животных — круглого червя Caenorhabditis elegans, мушки Drosophila melanogaster и мыши Mus musculus. Использовали два подхода: искусственно вызванные мутации в определённых генах и специальную низкокалорийную диету.

Гены, влияющие на продолжительность жизни, находят экспериментально и затем пытаются понять механизм их действия. К настоящему моменту обнаружено уже несколько десятков таких генов — как у различных лабораторных животных, так и у человека.

Интересно, что использование подобных приёмов продлевало не только жизнь, но и молодость подопытных животных. Получается, что мы способны замедлить ход «часов старения».

Но возможно ли эти часы остановить или вовсе повернуть их стрелки вспять? Следует заметить, что в природе «обнуление» часов происходит каждый раз в клетке, образовавшейся в результате оплодотворения. Фактический возраст яйцеклетки человека равен возрасту женщины (у животных он меньше).

Сперматозоид моложе, однако и он успевает пройти ряд клеточных делений.

В клетке же, образованной в результате оплодотворения, «возрастной след» родителей (укорочение теломер и появление химических маркеров старения на молекуле ДНК — перераспределение присоединённых к ней метильных групп и их количества) отсутствует полностью! Механизмы «обнуления» до сих пор не ясны. Но всё же понятно, что этот процесс проходит под действием определённых веществ, находящихся в цитоплазме яйцеклетки, и для выживания вида он чрезвычайно важен.

«Обнуление» использовал в своих ранних экспериментах по клонированию Джон Гёрдон (John Bertrand Gurdon) — британский биолог, нобелевский лауреат 2012 года. Он извлекал ядро из яйцеклетки южноафриканской водной лягушки (шпорцевой лягушки) и вместо него помещал туда ядро мышечной или кишечной клетки головастика.

Пересаженное ядро перепрограммировалось под действием тех же веществ, что инициируют «обнуление» оплодотворённой яйцеклетки. Такая гибридная клетка развивалась в нормальный организм без видимых признаков преждевременного старения. Данный эксперимент опроверг гипотезу о том, что процесс взросления и дифференцировки клеток сопровождается потерей генетического материала.

К тому же Гёрдон доказал, что возраст ядра-донора может быть «обнулён».

Широко известны эксперименты другого нобелевского лауреата 2012 года — японца Синьи Яманаки. Он получал индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) * из фибробластов взрослого организма с использованием всего лишь четырёх транскрипционных факторов.

Казалось, вот-вот наступит новая эра регенеративной медицины. Однако, увы, по ряду причин ИПСК пока не удаётся широко использовать.

Например, они способны образовывать опухоли или иногда при их дифференцировке и превращении во взрослую клетку проявляются некоторые генетические нарушения, да и процент успешно перепрограммировавшихся клеток весьма невелик.

Опыты Яманаки также подтвердили гипотезу, что часы старения взрослых дифференцированных клеток могут быть «обнулены».

В экспериментах обоих нобелевских лауреатов омоложение клеток происходит с потерей специализации (этот процесс называется дедифференцировкой). Но, оказывается, процесс старения можно обратить вспять, сохранив специфические клеточные функции.

Молодые и профориентированные

Эксперименты, доказавшие возможность омоложения клетки без утраты её специфичности, проводили разные научные группы. К настоящему моменту описаны уже три способа, как заставить клетку «вспомнить молодость»: создание «молодого окружения», воздействие на определённые гены и фармакологическое воздействие.

Создание «молодого окружения». Сотрудники Стэнфордского университета супруги Ирина и Михаил Конбой (Irina Conboy и Michael Conboy) с соавторами ещё в 2005 году продемонстрировали возможность омоложения клеток и тканей под внешним биологическим воздействием.

Они использовали гетерохронический парабиоз (сокращённо — ГП) — метод, при котором старая и молодая мыши сшиваются боками, подобно сиамским близнецам, создаются общая кровеносная система и пул крови.

При этом, как показали эксперименты, к клеткам мышц и печени старой мыши возвращается юность. Они приобретают фенотип молодых клеток, а молекулярные метки старения пропадают. Восстанавливают свой потенциал и тканеспецифичные стволовые клетки мышц.

Авторы сообщают, что даже очень старые стволовые клетки не теряют своей способности восстанавливать и поддерживать ткань, если им обеспечить молодое окружение.

В 2014 году биологи из Гарвардского университета под руководством Ли Рубин и Эмми Уэгерс (Lee Rubin и Amy Wagers), используя гетерохронический парабиоз, выявили фактор роста и дифференцировки 11 (grow differentiation factor11) — гормон GDF11, который обращает старение вспять в большинстве тканей. GDF11 синтезируется в организме, но его уровень снижается с возрастом. Журнал Science назвал эту работу первой демонстрацией фактора омоложения.

Другая группа из Гарварда в соавторстве с коллегами из научных центров Калифорнии тоже использовала модель гетерохронического парабиоза и сосредоточилась на эффектах, возникающих при воздействии молодой крови на мозг.

Выяснилось, что в определённых областях мозга мыши стали появляться новые нейроны, которые в норме возникают только у молодых особей. (Интересно, что во всех экспериментах с гетерохроническим парабиозом молодые мыши стареют.

)

Механизмы описанных эффектов на сегодняшний день до конца не ясны. Биологи предполагают, что в эти процессы вовлечены как стволовые клетки, так и различные ростовые факторы, цитокины и др.

Воздействие на определённые гены. При изучении молекулярных признаков старения, как правило, бывает не вполне ясно, что является собственно старением, а что — его следствием. Чтобы провести подобное разграничение, исследователи обычно используют генетические манипуляции с сигнальными путями внутри клетки.

Возьмём, например, сигнальный путь фактора NF-kB — белкового комплекса, контролирующего транскрипцию ДНК. Он участвует в клеточном ответе на стресс, свободные радикалы, бактерии, вирусы и др.

При сравнении старых и молодых тканей мыши и человека биологи обнаружили, что в постаревших тканях уровень экспрессии генов, регулируемых сигнальным путём NF-kB, повышается. Этот факт породил гипотезу о том, что сигнальный путь NF-kB необходим для поддержания возрастного фенотипа.

Для проверки этой гипотезы Томас Рэндо и Говард Чэнг (Thomas Rando и Howard Chang) из Стэнфордского университета создали трансгенных мышей, в коже которых сигнальный путь NF-kB в определённый момент можно было подавлять.

В своей статье в журнале Cell авторы пишут, что, когда мыши постарели и стали заметны такие признаки старения, как истончение кожи, был включён ген ингибитора NF-kB. Это привело к заметному омоложению клеток кожи, маркеры клеточного старения исчезли, к стволовым клеткам вернулась изначальная способность к делению и восстановились утратившиеся слои кожи.

Фармакологическое воздействие на клетки. Томас Рэндо и Говард Чэнг в той же статье в журнале «Cell» описывают эксперименты по введению старым мышам рапамицина (бактериального токсина, использующегося как иммунодепрессант) — ингибитора фермента mTOR.

Этот фермент распознаёт уровень питательных веществ в клетке и регулирует синтез белков и утилизацию энергии. С возрастом его активность в стволовых клетках и клетках-предшественниках возрастает, с чем связывают старение кроветворной системы.

Эксперименты показали, что рапамицин увеличивает продолжительность жизни мышей: он не только ограничивает возрастное повышение белка mTOR, но и интенсифицирует размножение стволовых клеток.

Чем же отличаются механизмы «обнуления» клеток и омоложения?

Знакомьтесь, эпигенетика

Основные механизмы перепрограммирования клеточного ядра и его дедифференцировки изучает эпигенетика — наука о процессах, которые меняют экспрессию генов, но не затрагивают последовательность ДНК.

Например, разные клетки нашего организма имеют одинаковый генетический материал, но экспрессируют различные гены, что приводит к клеточной специализации (клетки печени, клетки костной ткани, нейроны и т. д.).

Эпигенетические механизмы не только «руководят» клеточной дифференцировкой, но и постоянно поддерживают специализацию образовавшихся клеток. Дифференцированные клетки многократно делятся и постоянно подвергаются воздействию дестабилизирующих внешних факторов, однако сохраняют свои функции.

В то же время описанные выше эксперименты демонстрируют, что статус клеток пластичен и обратим.

Изучая перепрограммирование мышиных клеток (фибробластов) в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, исследователи выяснили, что на четвёртый-седьмой день в клетках происходит дестабилизация эпигенома, то есть общего эпигенетического состояния клетки.

Но возникновение дестабилизации ещё не гарантирует, что клетки перейдут в ИПСК. Если в момент дестабилизации устранить факторы перепрограммирования, то клетки обратно превращаются в фибробласты. На этом основании возникла любопытная гипотеза, объясняющая различие механизмов дедифференцировки и омоложения. При омоложении клетки подвергаются дестабилизирующим факторам недолгое время. И возрастные эпигенетические метки (как менее устойчивые) исчезают, а эпигенетические метки, отвечающие за специализацию клетки, сохраняются. Поэтому клетки теряют только возрастные признаки.

При «обнулении» клетка подвергается длительному воздействию факторов перепрограммирования, так что стираются все существовавшие в ней эпигенетические метки. Теряются и специализация и возраст, и клетка превращается в стволовую.

Возможен и третий вариант: переход из состояния эпигенетической нестабильности сразу в клетку другого типа. Например, существуют способы превращения фибробластов в кардиомиоциты или в нейроны с использованием всего лишь нескольких транскрипционных факторов.

Опыты по омоложению клеток, как и выявление фактора омоложения — белка GDF11, безусловно, впечатляют. Может показаться, что эликсир молодости вот-вот будет найден. Но, к сожалению, не так всё просто. Сделанные открытия — лишь первые шаги.

Исследователи далеки от полного понимания механизмов старения и того, каким образом его можно контролировать и регулировать. Не стоит также забывать, что эксперименты проводили на мышах. Будет ли действовать тот же фактор GDF11 как омолаживающий на человека — неизвестно.

И, наконец, есть вероятность, что мобилизация стволовых клеток у старых людей инициирует возникновение злокачественных опухолей или других побочных эффектов. Поэтому, если вам предложат испить «настойки из молодой крови» или «коктейль из стволовых клеток», не спешите.

Клиники молодости едва ли появятся в ближайшие десять лет.

Статья отмечена специальным призом Фонда содействия развитию
передовых биотехнологий в рамках конкурса «Био/мол/текст»-2014.

* Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки — клетки взрослого организма, которые с помощью генетического перепрограммирования вернули в эмбриональное состояние.

Источник: http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/432778/Chasy_stareniya_obnulit_zamedlit_obratit_vspyat

Окислительный стресс: разрушение клеток и старение

Старение: развал клеточной энергетики

Современная цивилизация оказывает пагубное влияние на здоровье живых организмов. Нарушения, которые на протяжении долгого времени складываются между человеком и природой, нередко вызывают окислительный стресс.

Если человек ежедневно переживает стрессовые ситуации, это приводит нарушению функциональности организма.

В результате негативного воздействия экологии и постоянных психологических нагрузок в клетках нарушается обмен веществ, вместе с этим происходит накопление зловредных компонентов, которые называются «Свободные радикалы». Последние, в свою очередь, провоцируют различные болезни, в том числе психоэмоциональные.

Нарушения, происходящие в клетках

Все формы живого внутри клеток сохраняют определенную среду, которая поддерживается при помощи ферментов, таким образом, клетки получают необходимую энергию для обмена. Если клеточная среда нарушена, в организме происходит накопление токсичных компонентов, среди которых ранее упомянутые свободные радикалы.

В результате воздействия реактивных компонентов происходит окисление липидов и ДНК. Окислительный стресс (другое название оксидативный стресс, от англ. oxidative stress)  – это то, что провоцирует множество серьезных заболеваний, в том числе болезнь Альцгеймера, атеросклероз и другие.

Стоит отметить, что стресс и старение находятся в тесной взаимосвязи. Нередко можно наблюдать случаи, когда организм использует окислительный стресс в качестве защитного механизма для борьбы с патогенными веществами.

Воздействие антиоксидантов на свободные радикалы

С точки зрения химии, стресс такого характера снижает способности клетки к восстановлению. В зависимости от уровня оксидативного стресса, происходит то или иное воздействие на организм человека. Если нарушение имеет высшую степень, это может вызвать клеточную смерть.

опасность оксидативного стресса в том, что он способствует образованию реактивных форм кислорода (пероксидов и свободных радикалов). Известно, что РФК часто образуются в клетках, но их уровень незначителен. Клетки способны обезвреживать РФК, для этого они используют антиоксидантную систему.

Свободные радикалы ежедневно образуются в нашем организме, но благодаря защитным функциям, клетки нейтрализируют их.

Оксидантный стресс имеет место быть, если уровень РФК в большей степени превышает возможности клетки, в данном случае в ней происходят серьезные нарушения, которые вызывают истощение. Если сила оксидативного стресса очень велика, клетки гибнут в результате апоптоза.

Таким образом, состав клетки начинает уменьшаться до того как происходит распад нетоксичных продуктов, деградация такого типа может наступить в после некроза.

В результате нарушения клеточной мембраны, содержимое, находящееся в клетке, выходит наружу: происходит повреждение окружающих тканей.

Что представляют собой свободные радикалы?

Компоненты образуются в то время, когда участвующий в метаболизме кислород, утрачивает электрон, кислород, в свою очередь, старается возместить электрон.

Свободный радикал отнимает электрон у молекулы, которая может быть в составе клеточной мембраны, в результате эта молекула также превращается в свободный радикал (процесс имеет название «Цепная реакция»).

Все это вредит мембране, в конечном итоге, целостность клетки страдает, это становится причиной развития дегенеративных болезней.

Если в организме копится большое количество свободных радикалов, это может стать причиной ускоренного старения. Свободные радикалы вызывают воспалительные процессы в тканях.

Циркуляционная система начинает действовать неправильно, помимо этого, нарушается деятельность нервной и иммунной систем. Свободные радикалы являются неустойчивыми, и существуют на протяжении 1-й миллионной секунды.

Интересно заметить, что они могут поражать не только клетки организма, но также цепочки из них самих.

Подробнее о механизме действия свободных радикалов смотрите в видео:

Симптомы окислительного стресса

Характерным симптомом накопления свободных радикалов в теле является ощущение постоянной усталости, а также следующие признаки:

  • сбои в работе ЖКТ;
  • проблемы с кожей (сухость, истощенный вид, воспаления и покраснения);
  • мигрени, головные боли;
  • быстрая утомляемость;
  • болезненность в мышцах;

Почти каждый житель большого города может отметить у себя перечисленные симптомы, ведь неблагоприятная экологическая обстановка является одним их основных факторов развития клеточного стресса. Ученые до сих пор не до конца изучили все причины окислительного процесса, вот некоторые из достоверно известных:

  1. Бактериальные и вирусные инфекции, вызывающие ответную реакцию иммунной системы человека, которая запускает механизм устранения «вражеских» клеток с помощью перекиси водорода (фагоцитоз). Перекись водорода — мощный оксидант.
  2. Естественное старение организма.
  3. Регулярное стрессовое состояние, нервное напряжение.
  4. Чрезмерное ультрафиолетовое облучение, в том числе при пребывании на солнце или в солярии.
  5. Токсичные компоненты, входящие в состав косметики и бытовой химии.
  6. Переедание, которое приводит к застойным процессам и брожению.
  7. Злоупотребление фаст-фудами, излишне жареной, консервированной пищей.
  8. Вредные привычки: курение, алкоголизм.
  9. Прием медицинских препаратов по любому поводу.
  10. Отсутствие физической нагрузки и недостаток кислорода.
  11. Воздействие излучений, в том числе от компьютера и телефона.

В целом гиподинамия, нездоровый образ жизни существенно увеличивают риск образования свободных радикалов.

Какие компоненты предотвращают оксидантный стресс?

Несколько столетий спустя, ученых заинтересовали природные вещества, входящие в состав растений, они имеют название «флавоноиды». Эти компоненты способны предохранять растение от губительного влияния солнечных лучей, благодаря им, жизнь всего живого продлевается.

Биофлавоноиды оказывают благоприятное влияние на организм человека, они имеют очень полезную способность – связывать свободные радикалы. В результате опытов было доказано, что ни один класс природных компонентов не способен так влиять на деятельность организма. Биофлавоноиды оказывают положительное воздействие на человека и животных.

Эти компоненты способны уменьшить интенсивность и длительность окислительных процессов, происходящих в организме.

Антиоксиданты – очень полезные компоненты, которые препятствуют различным заболеваниям, например, атеросклерозу. При помощи антиоксидантов можно обеспечить профилактику против образования тромбов и бляшек на сосудах.

Антиоксиданты эффективно чистят кровеносные сосуды, благодаря их воздействию снижается риск появления гипертонии, инфаркта миокарда, стенокардии, инсульта.

При помощи антиоксидантов уменьшается хрупкость сосудов, они часто используются для лечения диабетической ретинопатии.

Компоненты способны замедлить рост опухолей, также обеспечивают профилактику против них.

Антиоксиданты нередко используются для борьбы с раком и другими онкологическими болезнями, они оказывают надежную профилактику, значительно улучшают кровоснабжение и обмен веществ, нормализуют деятельность нервной системы, ускоряют ее восстановление, улучшают память, способствуют нормализации зрения и слуха.

Антиоксиданты имеют множество полезных свойств, свою популярность они завоевали в косметологической отрасли. Компоненты обеспечивают надежную защиту коже, предохраняя эластин и коллаген. Антиоксиданты уберегают кожу и организм от воздействия свободных радикалов, тем самым помогают предотвратить клеточный стресс и старение.

Благодаря антиоксидантам и биофлавоноидам, кожа сохраняет упругость, эластичность, а организм остается здоровым на долгое время!

В лекции ниже рассказывается о влиянии окислительного стресса на мужское здоровье,  закономерности возникновения и возможные пути его коррекции.

Источник: https://OStresse.ru/stress-i-zdorove/oksidativnyj-ili-okislitelnyj.html

Секреты долголетия | ZOJ.KZ

Старение: развал клеточной энергетики

Во все времена люди стремились прожить как можно дольше. Тайна долголетия была камнем преткновения самых разных сфер, от науки до религии.

Но, пожалуй, никогда человечество не подходило так близко к пониманию природы медленного старения, как в наше время.

Современные ученые с уверенностью говорят о том, что при соблюдении определенных условий человек способен встретить свой 120 день рождения.

100 лет – не предел

Уже сейчас на планете живет 150 тысяч людей, перешагнувших 100-летний рубеж. Более того, по данным исследований, с каждым годом общемировая продолжительность жизни будет увеличиваться. Но, согласитесь, значение имеет не просто количество прожитых лет, куда важнее их качество.

Какой смысл жить долго, если такая жизнь наполнена болезнями и страданиями? В этом отношении, вопреки мировым тенденциям, особенно отличились страны постсоветского пространства.

Мало того, что здесь средняя продолжительность жизни находится в районе 60 лет, так еще и по количеству хронических заболеваний мы занимаем лидирующие позиции.

Но, как говорится, спасение утопающих – дело рук самих утопающих. Поэтому давайте разберемся, что же такое старение, какие механизмы его вызывают, и самое главное – как его притормозить. Ведь, может статься, что выглядеть моложе своих лет и быть активным в возрасте, который многие считают глубокой старостью, гораздо проще, чем кажется.

20 причин старения

По словам главного врача Московского Института восстановления здоровья Ольги Алексеевны Бутаковой, в современной науке существует 12 теорий, объясняющих причины старения с точки зрения общих аспектов деятельности нашего организма.

Еще 8 теорий касаются исключительно клеточного уровня процесса старения. Зная об этом и выполняя в соответствие с этими знаниями определенные действия, можно добиться немалых результатов в деле сохранения молодости.

Теория жизненной изношенности

«Одной из ведущих гипотез, – рассказывает доктор, – является теория жизненной изношенности, разработанная Августом Вейсманом. В соответствии с ней истоки старения в том, что организм человека в течение жизни изнашивается, и его органы и системы приходят в нерабочее состояние».

Причин такого процесса множество, начиная с образа жизни и рациона и заканчивая экологией и вредными привычками.

При этом признаки старения, которые мы видим на лице, – лишь отражение процессов, что происходят внутри организма, а сама старость – результат глубокой «отработанности» органов.

Пути продления жизни согласно этой теории заключаются в бережном отношении к своему здоровью. Это грамотное чередование режима труда и отдыха, отказ от вредных привычек, нормализация питания и регулярное употребление в пищу биологически активных веществ, поддерживающих наши органы и системы.

Виновны свободные радикалы

«На втором месте, – объясняет Ольга Алексеевна, – стоит теория свободных радикалов – молекул кислорода, потерявших один электрон. Согласно ей такие элементы в поисках парного электрона начинают разрушать здоровые молекулы. В результате нарушается целостность клеток».

Каждый день мы дышим загрязненным воздухом, едим пищу с химикатами, пьем воду, содержащую десятки вредных веществ; ведем жизнь, полную стрессов. Ученые установили, что в результате такой агрессии у молекулы кислорода отнимается один электрон.

В результате появляются исключительно активные образования, получившие название свободных радикалов. В качестве факторов, превращающих кислород из друга во врага, могут выступать и сигаретный дым, и городской смог, и ультрафиолетовое излучение.

Свободные радикалы, стремясь обрести нормальное количество электронов, готовы «оторвать» недостающую частицу у любой повстречавшейся молекулы в организме человека.

Этот процесс известен под названием «окислительный стресс», и он считается ответственным за множество заболеваний – от катаракты и потери мышечной массы до рака.

Наш организм может противостоять этому негативному процессу, но, к сожалению, с возрастом запас прочности иссякает. Защитными механизмами в этом случае могут стать опять же здоровый образ жизни, контроль питания и спорт, который ведет к достаточному снабжению крови кислородом. Для преодоления «окислительного стресса» в помощь людям – антиоксиданты, витамины и минеральные вещества.

Теория гормона смерти

Согласно исследованиям, после сорока лет у человека начинает вырабатываться так называемый гормон смерти. Он снижает объем потребления клеткой кислорода, а также выработку тиреоидных гормонов, которые отвечают за обмен веществ. В результате ухудшается метаболизм и включаются разрушающие процессы.

«С точки зрения этой теории, – поясняет Ольга Алексеевна, – следует улучшать микроциркуляцию кислорода. Это не значит – чаще и глубже дышать, ведь дело не в поступлении, а в усвоении жизненно важного газа.

Поэтому нужно выполнять несколько нехитрых правил. Например, не нервничать, чтобы не провоцировать выброс адреналина, спазм сосудов и потерю кислорода.

Также следует снизить потребление вредной пищи, не переедать.

Вместо кислых газированных напитков лучше пить простую воду. Это сохранит равновесие кислотно-щелочного баланса крови. Желательно потреб-лять ферменты и чистить организм от токсинов, шлаков и ядов. А еще следует опасаться высокого уровня гемоглобина, вызывающего повышенную вязкость крови».

Теория ограниченного числа клеточных делений

Как известно, человеческий организм постоянно обновляется за счет отмирания старых и образования новых клеток. К примеру, наше сердце полностью регенерируется за 3 года. При этом деление клеток не происходит хаотично, а имеет определенную закономерность. Так, в некоторых органах за всю жизнь происходит не более 50 делений. Нейроны же головного мозга не делятся вовсе.

По словам доктора, в чистой экологической среде деление клеток существенно замедляется. Это означает, что организм может функционировать дольше. Таким образом, не засоряя его, мы способны значительно продлить себе жизнь.

Кушайте умеренно

Теорию калорийной ограниченности предложил Рой Уолфорд. «Суть ее в том, – рассказывает Ольга Алексеевна, – что если человеку определенным образом сократить потребляемые калории, он будет жить дольше.

По большому счету, это теория умеренности в отношении еды. Однако тотального недоедания допускать тоже нельзя, организм должен получать необходимое количество полезных веществ. Самые же калорийные продукты – это углеводы и жиры.

Таким образом, сахара и масла в неограниченном количестве являются убийцами молодости».

Теория накопления отходов

Эта теория созвучна с вышеописанной. Как известно, у человека несколько выделительных систем. Это легкие, кожа, желудочно-кишечный тракт и почки. Согласно теории накопления отходов, старение вызывает засорение организма продуктами распада.

Лучшим решением для сохранения молодости согласно этой теории является экологически чистое рациональное питание. Здесь, по мнению Ольги Алексеевны, важно не только не переедать, но и в процессе потребления пищи не нарушать принцип сезонности, т.е. есть фрукты, овощи и зелень тогда, когда они созревают в природе, и собраны они должны быть именно в том регионе, где мы живем.

Аутоиммунная теория

«Иммунитет каждого из нас, – рассказывает врач, – формируют лейкоциты, которые следят за вторжением болезнетворных «пришельцев» и нейтрализуют их. Однако некоторые вирусы проникают в клетку и до определенного момента не проявляют себя.

Иммунный механизм при этом не трогает клетку, он лишь производит антитела и ждет, пока вирус активизируется. Со временем антитела накапливаются в таком количестве, что начинают атаковать собственные органы.

Согласно данной теории, человек должен регулярно обследоваться и при необходимости проходить антипаразиторное, антигрибковое, антивирусное или антибактериальное лечение для того, чтобы поддерживать иммунную систему в норме».

Нейроэндокринная теория

Нейроэндокринная теория является одной из ведущих в современной медицине. Она свидетельствует о важности органов, вырабатывающих гормоны. Например, гипофиз производит так называемый гормон роста, отвечающий за молодость.

Сюда же относятся гормоны щитовидной и других желез.
Человеку следует делать все возможное для того, чтобы органы, производящие гормоны, функционировали как можно лучше.

Это и соблюдение режима питания и применения физических нагрузок, и предупреждение стрессовых ситуаций.

Теория скорости жизни

По словам доктора, данная теория утверждает, что каждому человеку отпущен определенный запас энергии, который «зафиксирован» в стволовых клетках спинного мозга. Таким образом, чем активнее человек живет, тем быстрее стареет. Чтобы этого избежать, следует правильно выбирать режим работы и отдыха, и не отходить от него ни при каких обстоятельствах.

По сути, большинство рекомендаций по долголетию уже давно известны. Остается лишь дисциплинированно следовать этим советам. Надеемся, что знание механизмов старения станут вам дополнительным стимулом для сохранения здоровья на долгие годы.

Продолжение в следующем номере

Источник: http://zoj.kz/populiarnie/na_prieme_u_vracha/1669-sekrety-dolgoletiya.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.