Секрет долголетия? Спросите у желтобрюхого сурка

Биологи из UCLA и их коллеги, изучающие желтобрюхих сурков, обнаружили, что эти крупные наземные белки способны практически останавливать процесс старения в течение 7–8 месяцев зимней спячки в подземных норах. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Ecology & Evolution.

Это первая работа, в которой проанализирована скорость старения сурков в дикой природе. Анти-эйджинговый феномен проявляется, когда животные достигают 2 лет — возраста половой зрелости.

Методология и ключевой результат

Учёные исследовали образцы крови сурков, собранные за много лет в Колорадо в течение активного летнего сезона. Они построили статистические модели, позволившие оценить процессы во время спячки. Биологический возраст оценивался по эпигенетическим изменениям — сотням химических модификаций ДНК.

«Наши результаты показывают, что эпигенетическое старение по сути останавливается во время спячки», — сказала ведущий автор Габриэла Пиньо, проводившая исследование в UCLA. — «Эпигенетический возраст сурков увеличивается в активный сезон, останавливается во время гибернации и снова возрастает в следующий активный сезон».

Этот процесс объясняет, почему средняя продолжительность жизни желтобрюхого сурка превышает ожидаемую для его массы тела.

Физиология гибернации

Спячка — эволюционная адаптация к суровым сезонным условиям без пищи и с низкими температурами — характерна для мелких млекопитающих, таких как сурки.

Их гибернация циклически чередует:

• Периоды метаболической супрессии (1–2 недели), когда дыхание замедляется, а температура тела резко падает («они похожи на пушистые холодные камни»).
• Короткие периоды повышенного метаболизма (менее суток).

В фазе подавления метаболизма сурки тратят минимум энергии — около 1 грамма жира в день, что ничтожно мало для животного массой 5000–6000 граммов (11–13 фунтов). Это позволяет экономить энергию и выживать без пищи. За активный летний сезон они удваивают вес, накапливая жир для спячки.

Связь с долголетием

Все эти условия — сниженное потребление пищи, низкая температура тела и замедленный метаболизм — известны как факторы, противодействующие старению и способствующие долголетию. Учёные полагают, что замедленное старение характерно и для других впадающих в спячку млекопитающих из-за схожести молекулярных и физиологических изменений.

«Это исследование максимально близко подводит к выводу, что процессы гибернации — важный вклад в более долгую, чем ожидалось, продолжительность жизни», — отметила Пиньо. «Тот факт, что мы можем детектировать это снижение старения в дикой популяции, означает, что эффект спячки очень силён», — добавил старший автор Дэниел Блюмстайн.

Потенциальные приложения и детали исследования

Исследователи предполагают, что индуцирование подобных гибернации состояний у людей или человеческих клеток может иметь биомедицинские преимущества — например, для сохранения органов при трансплантации или в длительных космических миссиях.

В данной работе изучались 73 самки желтобрюхого сурка на протяжении жизни. Кровь отбирали каждые две недели в течение 14 активных сезонов. Хронологический возраст определяли по дате первого выхода молодняка из natal burrows (возраст самцов установить сложнее из-за миграций).

Исследование является частью 60-летнего проекта по изучению желтобрюхих сурков на базе некоммерческой Rocky Mountain Biological Laboratory в Колорадо. Финансирование осуществлялось по программе Science Without Borders (Бразилия), National Geographic Society, National Science Foundation и другим фондам.

Среди старших авторов работы — Роберт Уэйн, Матео Пеллегрини, Стивен Хорват (разработавший «эпигенетические часы» в 2013 году), Жюльен Мартен и Саги Снир. Авторы также получили консультации от UCLA Statistical Consulting Group.