Вернее, не сама палочка, а молекула, которую она производит, – оксид азота (NO). Это было обнаружено благодаря недавнему исследованию, проведенному департаментом биохимии нью-йоркского Langone Medical Center и московской лабораторией "ГеронЛаб" при поддержке фондов “Династия” и нью-йоркского Biogerontology Research Foundation. Оказывается, продолжительность жизни круглого червя C. Elegans значительно увеличивается, если кормить его бактериями, производящими NO, – сенными палочками (в организме нематоды Caenorhabditis elegans оксид азота сам по себе не синтезируется).
В ходе эксперимента ученые давали одной группе червей обычные сенные палочки, а другой – палочки-мутанты с удаленным геном, отвечающим за производство оксида азота. За две недели продолжительность жизни в первой группе выросла на 15%. Это объясняет, почему в лабораториях черви, которых кормят сенными палочками, живут в среднем в два раза дольше тех, что питаются кишечными палочками.
Что же особенного в этом веществе и при чем тут вообще люди и бессмертие? NO – очень необычная сигнальная молекула, которая может беспрепятственно проходить через клеточные мембраны. То есть, производясь в одних клетках, она проникает в другие, близлежащие, и воздействует на них. В случае с круглыми червями оксид азота производится в организме бактерий, диффундирует в ткани другого организма и активирует там целый набор генов – 65 штук. Некоторые из них известны и отвечают за сопротивление стрессу, иммунный ответ и продолжительность жизни, другие пока не изучены. "Еще удивительней, что ключевыми мишенями NO оказались хорошо известные регуляторы старения – транскрипционные факторы, которые, кстати, консервативны в эволюции от червей до человека, – объясняет Евгений Нудлер, профессор биохимии и молекулярной фармакологии в New York University School of Medicine, возглавивший исследование. – Поэтому, в принципе, наши данные могут быть экстраполированы и на млекопитающих".
В человеческом организме оксид азота отвечает за расслабление гладких мышц сосудов и подавляет активность бактериальных клеток, но в то же время способствует питанию и росту раковых клеток.
"Сам NO довольно безобидная молекула, хоть и свободный радикал. Он становится опасным только в особых случаях, когда его количество в сотни раз превышает физиологический уровень. Такое бывает, например, во время ишемии, – объясняет Евгений Нудлер. – Если повреждений много и в течение долгого времени, то это может привести к перерождению клеток в раковые. Но в норме NO вполне безопасен и важен для множества разных функций, включая потенциальное продление жизни".
Это далеко не первая попытка биологов изучить механизмы потенциального человеческого бессмертия на примере круглых червей. Год назад группа ученых из Mount Sinai School of Medicine доказала, что рецептом долголетия может стать низкокалорийная диета. Причем совершенно неважно, что именно урезать: белки, жиры или углеводы. Ученые использовали все тех же несчастных C. Elegans, которые в "старости" (то есть на десятый день жизни) склонны к развитию симптомов болезни Альцгеймера. Оказалось, что, если сократить рацион червей на 30%, они начинают жить дольше на 65% и излечиваются от мышечного паралича. Ученые показали, что легкое голодание запускает транскрипционный фактор CREB, связанный с жизнеспособностью. "Это механизм, общий для всех млекопитающих. Остается только понять, как с помощью нашего открытия человеку найти баланс между голодной смертью и вечной жизнью", – говорит Чарльз Моббс, руководитель исследовательской группы. Правда, недавно закончившийся аналогичный эксперимент на обезьянах подобных результатов не дал: макаки, которым ограничивали диету, жили не дольше обычного.
Еще один эксперимент, продливший жизнь круглых червей в рекордные десять раз, был поставлен биохимиком Синтией Кеньон в Hillblom Center for the Biology of Aging. Это удалось благодаря манипуляциям с геном daf-2, который есть и у человека. Более того, установлено, что у многих долгожителей встречается мутация именно этого гена, так что идея вполне перспективна. Синтия амбициозно пообещала выпустить на рынок эликсир молодости в ближайшие 15 лет.
Наконец, в декабре прошлого года ученые из Общества Макса Планка обнаружили, что круглые черви живут почти в два раза дольше, если им удалить гаметы (половые клетки). Соответствующий рецепт долгожительства для людей, к счастью, пока никто не предлагал.
Все эти исследования хороши на бумаге, но чем больше модельный организм (тот, что используют для исследований) отличается от человека, тем сложнее судить, применимы ли данные эксперимента к людям. В идеале их нужно проверять как минимум на мелких животных, чей гормональный обмен и биохимические маркеры приблизительно соответствуют человеческим.
Тем не менее автор исследования с оптимизмом смотрит на перспективы его практического применения. "Если обогащать нашу микрофлору бактериями, которые производили бы больше NO, то можно будет ожидать положительного эффекта, похожего на тот, что мы увидели в нематодах, – сказал мне Нудлер. – Ведь сенная палочка, которой кормили червей, используется как пробиотик, а традиционная японская еда "натто" состоит в основном как раз из этих бактерий. Может, поэтому японцы и живут дольше всех?"
В ходе эксперимента ученые давали одной группе червей обычные сенные палочки, а другой – палочки-мутанты с удаленным геном, отвечающим за производство оксида азота. За две недели продолжительность жизни в первой группе выросла на 15%. Это объясняет, почему в лабораториях черви, которых кормят сенными палочками, живут в среднем в два раза дольше тех, что питаются кишечными палочками.
Что же особенного в этом веществе и при чем тут вообще люди и бессмертие? NO – очень необычная сигнальная молекула, которая может беспрепятственно проходить через клеточные мембраны. То есть, производясь в одних клетках, она проникает в другие, близлежащие, и воздействует на них. В случае с круглыми червями оксид азота производится в организме бактерий, диффундирует в ткани другого организма и активирует там целый набор генов – 65 штук. Некоторые из них известны и отвечают за сопротивление стрессу, иммунный ответ и продолжительность жизни, другие пока не изучены. "Еще удивительней, что ключевыми мишенями NO оказались хорошо известные регуляторы старения – транскрипционные факторы, которые, кстати, консервативны в эволюции от червей до человека, – объясняет Евгений Нудлер, профессор биохимии и молекулярной фармакологии в New York University School of Medicine, возглавивший исследование. – Поэтому, в принципе, наши данные могут быть экстраполированы и на млекопитающих".
В человеческом организме оксид азота отвечает за расслабление гладких мышц сосудов и подавляет активность бактериальных клеток, но в то же время способствует питанию и росту раковых клеток.
"Сам NO довольно безобидная молекула, хоть и свободный радикал. Он становится опасным только в особых случаях, когда его количество в сотни раз превышает физиологический уровень. Такое бывает, например, во время ишемии, – объясняет Евгений Нудлер. – Если повреждений много и в течение долгого времени, то это может привести к перерождению клеток в раковые. Но в норме NO вполне безопасен и важен для множества разных функций, включая потенциальное продление жизни".
Это далеко не первая попытка биологов изучить механизмы потенциального человеческого бессмертия на примере круглых червей. Год назад группа ученых из Mount Sinai School of Medicine доказала, что рецептом долголетия может стать низкокалорийная диета. Причем совершенно неважно, что именно урезать: белки, жиры или углеводы. Ученые использовали все тех же несчастных C. Elegans, которые в "старости" (то есть на десятый день жизни) склонны к развитию симптомов болезни Альцгеймера. Оказалось, что, если сократить рацион червей на 30%, они начинают жить дольше на 65% и излечиваются от мышечного паралича. Ученые показали, что легкое голодание запускает транскрипционный фактор CREB, связанный с жизнеспособностью. "Это механизм, общий для всех млекопитающих. Остается только понять, как с помощью нашего открытия человеку найти баланс между голодной смертью и вечной жизнью", – говорит Чарльз Моббс, руководитель исследовательской группы. Правда, недавно закончившийся аналогичный эксперимент на обезьянах подобных результатов не дал: макаки, которым ограничивали диету, жили не дольше обычного.
Еще один эксперимент, продливший жизнь круглых червей в рекордные десять раз, был поставлен биохимиком Синтией Кеньон в Hillblom Center for the Biology of Aging. Это удалось благодаря манипуляциям с геном daf-2, который есть и у человека. Более того, установлено, что у многих долгожителей встречается мутация именно этого гена, так что идея вполне перспективна. Синтия амбициозно пообещала выпустить на рынок эликсир молодости в ближайшие 15 лет.
Наконец, в декабре прошлого года ученые из Общества Макса Планка обнаружили, что круглые черви живут почти в два раза дольше, если им удалить гаметы (половые клетки). Соответствующий рецепт долгожительства для людей, к счастью, пока никто не предлагал.
Все эти исследования хороши на бумаге, но чем больше модельный организм (тот, что используют для исследований) отличается от человека, тем сложнее судить, применимы ли данные эксперимента к людям. В идеале их нужно проверять как минимум на мелких животных, чей гормональный обмен и биохимические маркеры приблизительно соответствуют человеческим.
Тем не менее автор исследования с оптимизмом смотрит на перспективы его практического применения. "Если обогащать нашу микрофлору бактериями, которые производили бы больше NO, то можно будет ожидать положительного эффекта, похожего на тот, что мы увидели в нематодах, – сказал мне Нудлер. – Ведь сенная палочка, которой кормили червей, используется как пробиотик, а традиционная японская еда "натто" состоит в основном как раз из этих бактерий. Может, поэтому японцы и живут дольше всех?"
