Американские биологи обнаружили, что с возрастом стволовые клетки в организме человека начинают делиться реже и подтвердили это на образцах ткани из разных отделов кишечника. Оказалось, что чем реже клетка размножается, тем меньше мутаций накапливают ее потомки. Этим исследователи предлагают объяснять тот факт, что после определенного возраста у пожилых людей возникает все меньше опухолей.

Работа опубликована в журнале Proceedings of National Academy of Sciences.

Развитие опухоли начинается с точечных мутаций в клетках. Давно известно, что чем старше организм, тем этих мутаций больше: поэтому рак считается возрастным заболеванием и встречается у пожилых людей чаще, чем у молодых. Однако после определенного возраста (по некоторым подсчетам, после 70 лет) частота заболеваемости раком снижается, что по сути парадоксально, так как мутации не могут никуда исчезнуть.

Кристиан Томасетти (Cristian Tomasetti) и его коллеги из Медицинской школы университета Джонса Хопкинса предложили свою модель такой зависимости. Они предположили, что число мутаций с возрастом растет нелинейно, и в какой-то момент рост замедляется: это могло бы объяснить данные по заболеваемости раком.

Тем не менее, непонятно, какой именно механизм образования мутаций мог бы с возрастом утратить силу. Например, один из источников поломок в ДНК — «промахи» работы системы репарации, но с возрастом эта система не начинает работать лучше. Другой источник — ошибки полимераз, ферментов, которые копируют ДНК, но и эти белки не становятся «аккуратнее» со временем.

Ученые предположили, что дело в скорости деления стволовых клеток: чем чаще они размножаются, тем чаще полимеразы копируют ДНК — и, следовательно, чаще ошибаются. Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи взяли образцы ткани из прямой кишки у молодых (20–29 лет) и пожилых (80–89 лет) людей. Полученные препараты они окрасили на маркеры, характерные для делящихся клеток: таким образом удалось зафиксировать в среднем 219 делящихся стволовых клеток в молодых тканях и всего 151 — в старых.

Ученые перепроверили свои данные еще несколькими способами. Они пробовали окрашивать клетки по-другому, передавать препараты независимым экспертам и брать образцы из других отделов желудочно-кишечного тракта — пищевода и двенадцатиперстной кишки. Во всех экспериментах ученые показали, что с возрастом делящихся клеток становится гораздо меньше.

Затем авторы работы провели аналогичные исследования на мышах: известно, что у них частота развития опухолей не изменяется с возрастом. В соответствии с этим никакого различия в количестве делящихся клеток ученым обнаружить не удалось: у пожилых мышей их было столько же, сколько и у молодых.

То, что количество стволовых клеток с возрастом уменьшается, известно достаточно давно, а теперь авторы работы выяснили, что они еще и реже размножаются. Ученые отмечают, что вслед за этим было бы интересно изучить, что происходит с длиной теломер: если стволовые клетки реже делятся, то, возможно, и теломеры у них укорачиваются медленнее после определенного возраста. Это могло бы быть важным открытием, потому что сейчас теломеры все чаще используют в качестве маркера биологического возраста, чтобы оценивать риск заболеваний или смерти у отдельных людей.