Умеренный стресс полезен для клеточного здоровья и долголетия

Молекулярные биологи из Северо-Западного университета обнаружили, что умеренный стресс может быть полезен для клеточного здоровья. Эти результаты помогут лучше понять молекулярные механизмы старения и риска возрастных дегенеративных заболеваний.

В генетическом исследовании прозрачного круглого червя C. elegans команда обнаружила, что сигналы от слегка стрессированных митохондрий (клеточных источников энергии) предотвращают возрастной сбой системы контроля качества сворачивания белков (протеостаза) в цитоплазме. Это, в свою очередь, подавляет накопление повреждённых белков, характерное для таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, Хантингтона, Паркинсона и боковой амиотрофический склероз (БАС).

«Этого раньше не наблюдали, — сказал старший автор исследования Ричард И. Моримото. — Люди всегда знали, что продолжительный митохондриальный стресс может быть вредным. Но мы обнаружили, что когда вы слегка стрессируете митохондрии, сигнал митохондриального стресса фактически интерпретируется клеткой и организмом как стратегия выживания. Это делает животных полностью устойчивыми к стрессу и удваивает их продолжительность жизни. Это как магия».

C. elegans имеет биохимическую среду и клеточные свойства, сходные с человеческими, и является популярным модельным организмом для изучения биологии старения и человеческих болезней. Компоненты, идентифицированные учёными как играющие роль в биологическом старении, консервативны у всех животных, включая человека, и представляют цели для будущих исследований.

«Наши результаты предлагают нам стратегию для изучения старения у людей и того, как мы можем предотвратить или стабилизировать молекулярный спад с возрастом, — сказал Моримото. — Наша цель — не попытаться найти способы заставить людей жить дольше, а скорее улучшить здоровье на клеточном и молекулярном уровнях, чтобы период хорошего здоровья человека соответствовал его продолжительности жизни».

Исследование будет опубликовано 7 ноября в журнале Cell Reports. Первым автором статьи является Джонатан Лаббадия, бывший постдок в лаборатории Моримото, а ныне сотрудник Университетского колледжа Лондона.

Исследование в Cell Reports основывается на работе 2015 года, в которой Моримоти и Лаббадия сообщили, что молекулярный спад, ведущий к старению, начинается с репродуктивной зрелости из-за ингибирующих сигналов от клеток зародышевой линии к другим тканям, предотвращающих индукцию защитных клеточных стрессовых ответов. У C. elegans это происходит между 8 и 12 часами взрослой жизни, хотя животное обычно живёт ещё три недели.

Зная, что молекулярное здоровье C. elegans нарушается между первым и вторым днём взрослой жизни, в текущем исследовании учёные изучили двухдневных животных, чтобы идентифицировать гены и пути, которые предотвращают молекулярный сбой.

Моримото и Лаббадия просканировали примерно 22 000 генов червя и идентифицировали набор генов, называемый митохондриальной электрон-транспортной цепью (ETC), как центральный регулятор возрастного спада. Исследователи обнаружили, что умеренное снижение активности ETC, малые дозы ксенобиотиков и воздействие патогенов приводили к более здоровым животным.

«Я никогда бы не догадался об этом — слабый стрессовый сигнал кардинально перезагружает продолжительность жизни организма, — сказал Моримото. — Мы узнаём, что некоторые из этих стрессовых сигналов интерпретируются организмом как способ перезагрузиться и жить дольше. Когда митохондрии функционируют оптимально, клетки и ткани устойчивы».

Название статьи: «Митохондриальный стресс восстанавливает тепловой шоковый ответ и предотвращает коллапс протеостаза во время старения».