Ученым, возможно, придется пересмотреть, какие гены контролируют старение
Исследователи из Национальных институтов здравоохранения (NIH) для лучшего понимания роли бактерий в здоровье и болезнях кормили плодовых мушек антибиотиками и отслеживали активность сотен генов, которые традиционно считаются контролирующими старение. К их удивлению, антибиотики не только продлили жизнь мух, но и резко изменили активность многих из этих генов. Результаты показали, что лишь около 30% генов, традиционно связанных со старением, задают внутренние часы организма, в то время как остальные отражают реакцию тела на бактерии.
"Десятилетиями ученые составляли список общих генов старения. Считалось, что эти гены контролируют процесс старения во всем животном мире, от червей до мышей и людей", — сказал Эдвард Гинигер, доктор философии, старший научный сотрудник Национального института неврологических расстройств и инсульта (NINDS) NIH и старший автор исследования, опубликованного в iScience. — "Мы были шокированы, обнаружив, что лишь около 30% этих генов могут быть непосредственно вовлечены в процесс старения".
Результаты были получены случайно. Команда доктора Гинигера изучает генетику старения у плодовых мушек Drosophila. Ранее они показали, как гиперактивная иммунная система может играть критическую роль в нейронных повреждениях, лежащих в основе нескольких возрастных расстройств мозга. Однако то исследование не изучало роль бактерий в этом процессе.
Чтобы проверить эту идею, они выращивали новорожденных самцов мух на антибиотиках, чтобы предотвратить рост бактерий. Сначала они думали, что антибиотики окажут незначительный эффект или не окажут его вовсе. Но результаты показали нечто интересное: антибиотики продлили жизнь мух примерно на 6 дней — с 57 дней у контрольной группы до 63 у обработанной.
"Это большой скачок в возрасте для мух. Для людей это было бы эквивалентно приобретению примерно 20 лет жизни", — сказал Арвинд Кумар Шукла, доктор философии, постдокторант в команде доктора Гинигера и ведущий автор исследования. — "Мы были полностью застигнуты врасплох, и это заставило нас задуматься, почему эти мухи так долго умирали".
Доктор Шукла и его коллеги искали подсказки в генах мух. Они использовали передовые генетические методы для мониторинга активности генов в голове мух в возрасте 10, 30 и 45 дней. В предыдущем исследовании команда обнаружила связь между возрастом мухи и активностью нескольких генов. В этом же исследовании они обнаружили, что выращивание мух на антибиотиках разорвало многие из этих связей.
В целом, активность генов у мух, получавших антибиотики, менялась с возрастом очень мало. Независимо от их фактического возраста, обработанные мухи генетически выглядели как 30-дневные контрольные мухи. Это, по-видимому, было связано с выравниванием активности примерно 70% исследованных генов, многие из которых считаются контролирующими старение.
"Сначала нам было трудно поверить результатам. Многие из этих генов являются классическими признаками старения, и все же наши результаты показали, что их активность в большей степени зависит от присутствия бактерий, чем от процесса старения", — сказал доктор Шукла.
В частности, это касалось генов, контролирующих стресс и иммунитет. Исследователи проверили влияние антибиотиков на эти гены, подвергая некоторых мух голоду или заражая других вредными бактериями, и не обнаружили четкой тенденции. В некоторых возрастах антибиотики помогали мухам выживать дольше при голоде или инфекции, чем обычно, в то время как в других возрастах препараты либо не оказывали эффекта, либо снижали шансы на выживание.
Дальнейшие эксперименты подтвердили результаты. Например, исследователи наблюдали аналогичные изменения в активности генов, когда предотвращали рост бактерий, выращивая мух в полностью стерильной среде без антибиотиков. Они также увидели аналогичную тенденцию при повторном анализе данных другого исследования, в котором мух выращивали на антибиотиках. Снова антибиотики разорвали многие связи между старением и активностью характерных генов.
Наконец, команда нашла объяснение, почему антибиотики продлили жизнь мух, в оставшихся 30% проанализированных генов. Вкратце, скорость, с которой активность этих генов менялась с возрастом, была медленнее, чем обычно, у мух, получавших антибиотики.
Интересно, что многие из этих генов, как известно, контролируют циклы сна и бодрствования, обнаружение одорантов и поддержание экзоскелета — жесткой оболочки, окружающей мух. Эксперименты с циклами сна и бодрствования подтвердили связь между этими генами и старением. Активность бодрствующих мух снижалась с возрастом, и эта тенденция усиливалась при обработке мух антибиотиками.
"Мы обнаружили, что есть некоторые гены, которые фактически задают внутренние часы организма", — сказал доктор Гинигер. — "В будущем мы планируем определить, какие гены действительно связаны с процессом старения. Если мы хотим бороться со старением, то нам нужно точно знать, какие гены задают часы".