Биологи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (University of California, Los Angeles, UCLA) идентифицировали ген, активация которого в ключевых системах органов способна замедлить процесс старения всего организма.

В экспериментах на плодовых мушках биологи активировали ген фермента AMPK (аденозинмонофосфат-активируемая протеинкиназа, adenosine monophosphate-activated protein kinase), являющегося ключевым сенсором энергии в клетках. Этот ген активируется при понижении уровня клеточной энергетики.

Повышение количества AMPK в кишечнике плодовых мушек увеличило продолжительность жизни насекомых на 30 процентов – примерно до восьми недель против обычных шести. Кроме того, мухи дольше оставались здоровыми.

Это исследование, опубликованное в журнале Cell Reports, имеет большое значение для замедления старения человека и поможет отсрочить развитие возрастных заболеваний, считает старший автор статьи Дэвид Уокер (David Walker), адъюнкт-профессор интегративной биологии и физиологии UCLA.

«Мы показали, что активация этого гена в кишечнике или в нервной системе приводит к замедлению процесса старения вне той системы органов, в которой этот ген активирован», – поясняет доктор Уокер.

По его мнению, важность полученных им и его коллегами результатов состоит в том, что увеличение продолжительности здоровой жизни человека, предположительно, требуют защиты многих органов и систем организма от разрушительного действия старения, но доставка антивозрастных препаратов в головной мозг или в другие ключевые органы может оказаться технически сложной. Это исследование показывает, что активация AMPK в более доступном органе, в таком как, например, кишечник, может в конечном итоге замедлить процесс старения по всему организму, включая головной мозг.

В организме человека есть ген AMPK, но, как правило, его активность не достигает высокого уровня, уточняет ученый.

«Вместо того чтобы по отдельности изучать болезни старения – болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, рак, инсульт, сердечно-сосудистые заболевания, диабет – мы считаем возможным вмешаться в процесс старения и отсрочить начало многих из этих заболеваний», – продолжает Уокер, научный сотрудник Института молекулярной биологии (Molecular Biology Institute) UCLA. «До этого еще далеко, и достижение этой нашей цели, конечно, займет много лет, но мы думаем, что она реалистична».

Активация гена AMPK в нервной системе индуцирует антивозрастной клеточный рециклинговый процесс аутофагии как в мозге,
так и в кишечнике. Активация AMPK в кишечнике приводит к усилению аутофагии как в кишечнике, так и в мозге. Мэттью Алгрейт, Дэвид Уокер
и их коллеги из UCLA показали, что эта «межорганная» коммуникация при старении может значительно увеличить продолжительность
здоровой жизни плодовых мух. (Фото: Matthew Ulgherait/UCLA)

Плодовая муха Drosophila melanogaster – хорошая модель для изучения старения организма человека, потому что ученые не только идентифицировали все ее гены, но и знают, как включить или выключить тот или иной ген. Всего в ходе этой работы исследователи изучили около 100 тысяч генов.

Первый автор статьи Мэттью Алгрейт (Matthew Ulgherait) сосредоточил свое внимание на клеточном процессе, известном как аутофагия, посредством которого расщепляются и удаляются старые и поврежденные клеточные компоненты. Избавляя клетку от этого «мусора», прежде чем он нанесет ей вред, аутофагия защищает ее от старения, а AMPK, как уже было показано ранее, активирует этот процесс.

Алгрейт изучил, приводит ли активация AMPK к повышению скорости аутофагии у мух.

«Когда Мэтт активировал AMPK в нервной системе, он увидел свидетельства повышения уровня аутофагии не только в мозге, но и в кишечнике. И наоборот: активация AMPK в кишечнике вызывала повышение уровня аутофагии в мозге – и, возможно, и в других местах», – комментирует доктор Уолкер. «Это действительно интересное открытие».

Многие нейродегенеративные заболевания, включая болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, связаны с накоплением белковых агрегатов – типа клеточного мусора – в головном мозге, отмечает доктор Уокер.

«Мэтт вышел за рамки корреляции и установил причинно-следственную связь», – объясняет ученый. «Он показал, что активация аутофагии является как необходимым, так и достаточным условием антивозрастных эффектов и что можно обойти AMPK и таргетировать непосредственно аутофагию».

AMPK, напоминает Уокер, считается ключевой мишенью метформина – препарата, используемого для лечения диабета 2 типа, и метформин активирует AMPK.

Оригинальная статья

AMPK Modulates Tissue and Organismal Aging in a Non-Cell-Autonomous Manner