Способность к регенерации плавника снижается с возрастом
Регенеративные процессы позволяют заживлять раны и восстанавливать повреждённые ткани. Некоторые плоские черви, саламандры и рыбы способны полностью восстанавливать целые части тела. В отличие от них, регенеративные возможности человека весьма ограничены и снижаются с возрастом. Исследователи из Института исследований старения им. Лейбница (FLI) в Йене (Германия) обнаружили, что у короткоживущей рыбки Nothobranchius furzeri способность к регенерации хвостового плавника также сильно ослабевает в старости.
Многие животные способны полностью восстанавливать функциональные, идентичные и сложные части тела после травмы или потери. Например, плоские черви обладают удивительной способностью восстанавливать целый организм даже из части хвоста или головы. Данио-рерио могут регенерировать хвостовые плавники, а тритоны — восстанавливать целые конечности за несколько месяцев.
Однако это способности к самовосстановлению, о которых человек может только мечтать. Лишь немногие ткани и органы в человеческом теле способны к непрерывной регенерации: слизистая кишечника, кровь, скелетные мышцы, печень или кожа. С возрастом эти ограниченные возможности ещё больше уменьшаются. Многие современные исследования сосредоточены на вопросе, почему и как происходит это снижение с возрастом.
Исследователи из Института исследований старения им. Лейбница — Института Фрица Липманна (FLI) впервые наблюдали влияние старения на регенеративную способность бирюзовой нотобранхии (Nothobranchius furzeri) на протяжении всей её жизни. Они изучили, как старение влияет на регенерацию хвостового плавника и какие клетки ответственны за возрастные изменения регенеративных способностей рыб. Результаты исследования были опубликованы в журнале Aging Cell.
«Для анализа регенеративных процессов восстановление хвостового плавника является одной из самых распространённых моделей», — объясняет профессор д-р Кристоф Энглерт, руководитель группы в FLI. «В наших исследованиях мы работаем с N. furzeri — самым короткоживущим позвоночным, которого можно содержать в лабораторных условиях. Из-за продолжительности жизни не более 14 месяцев мы решили сделать N. furzeri новой животной моделью для биомедицинских исследований старения». Для данного исследования использовались группы самцов рыб в возрасте 8, 20, 36 и 50–60 недель.
Регенерация в пожилом возрасте
«С возрастом мы могли наблюдать непрерывное снижение регенеративной способности животных», — объясняет д-р Нильс Хартманн, исследователь из лаборатории Энглерта в FLI. «В то время как молодые рыбы могли полностью восстановить свой плавник в течение четырёх недель, очень старые рыбы в итоге могли восстановить только половину». Уже через три дня эти различия в скорости отрастания плавника были статистически значимыми. «Результаты подчёркивают огромное регенеративное преимущество молодых рыб по сравнению со старыми».
Чему мы можем научиться у рыб
В тканях плавников молодых рыб присутствовало большое количество пролиферирующих клеток, тогда как у старых рыб было обнаружено больше умирающих (апоптотических) клеток. Более высокое количество пролиферирующих клеток у молодых рыб приводит к более активному клеточному делению, что может быть причиной возрастных различий в регенерации.
Эти находки помогают лучше понять процессы регенерации у позвоночных и, в конечном итоге, ответить на вопрос, почему у человека такие ограниченные регенеративные возможности. Потому что: «Хотя хвостовой плавник, казалось бы, имеет мало общего с тканями человека, он состоит из многих типов клеток, актуальных для человеческого тела: кость, нейроны, мышцы, кожа и соединительная ткань. Конечно, исследования ещё только начинаются. Но благодаря созданию этой модели регенерации мы сможем больше узнать о клетках и факторах, ответственных за снижение регенерации с возрастом. С помощью N. furzeri мы, надеемся, когда-нибудь сможем объяснить и улучшить регенеративные способности человека», — резюмируют исследователи.