Достижения в области общественного здравоохранения и медицины позволили людям жить дольше, чем когда-либо прежде. Однако эти дополнительные годы жизни часто омрачаются ухудшением здоровья, а не упадком энергии. Старение неизбежно, но оно значительно повышает риск развития многих хронических заболеваний, в том числе рака, диабета и болезни Альцгеймера.
Понимание того, почему старение так часто идет рука об руку с развитием заболеваний, является главной задачей лаборатории под руководством Криса Беркевица, доцента кафедры клеточной биологии и биологии развития. Его команда исследует, можно ли отделить биологический процесс старения от развития заболеваний, чтобы помочь людям сохранять здоровье в пожилом возрасте. Для этого лаборатория изучает, как клетки организуют свои внутренние структуры, известные как органеллы, и как изменения в этих структурах влияют на работу клеток, их метаболизм и риск развития заболеваний.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Cell Biology, Беркевиц и его коллеги описали новый механизм реакции клеток на старение. Их исследование показало, что клетки активно изменяют форму эндоплазматического ретикулума (ЭПР) — одной из самых крупных и сложных структур внутри клетки. По мере старения организма эндоплазматический ретикулум не остается неизменным, а подвергается контролируемой перестройке.
Команда ученых обнаружила, что эта перестройка происходит в ходе процесса, который называется эндоплазматическая ретикулум-фагия. Во время ЭПР-фагии клетки избирательно разрушают определенные участки эндоплазматического ретикулума. Если ЭПР-фагия является частью процесса старения, то, возможно, однажды она станет мишенью для лекарств, направленных на борьбу с возрастными заболеваниями, в том числе нейродегенеративными расстройствами и метаболическими заболеваниями.
“В то время как многие предыдущие исследования были посвящены изучению того, как с возрастом меняется уровень различных клеточных механизмов, мы сосредоточились на том, как старение влияет на то, как клетки размещают и организуют эти механизмы в своей сложной внутренней структуре”, — говорит Беркевиц.
Эффективность функционирования клетки зависит не только от того, какие молекулярные инструменты в ней есть, но и от того, как они расположены. Беркевиц сравнивает клетку с фабрикой, которая производит множество сложных продуктов. Даже если на фабрике есть все необходимое оборудование, эффективность производства зависит от того, как оно расположено и в каком порядке. “Когда пространство ограничено или меняются производственные потребности, фабрике приходится перестраивать свою структуру, чтобы выпускать нужные продукты. Если организация нарушается, производство становится крайне неэффективным”.
Эндоплазматический ретикулум (ЭПР) играет центральную роль в клеточной организации. Он образует обширную сеть из пластин и трубочек, которые помогают вырабатывать белки и липиды, а также служат структурным каркасом для остальной части клетки. Несмотря на его важность, ученые до недавнего времени плохо понимали, как меняется структура ЭПР по мере старения животных.
Чтобы проследить за изменениями ЭПР с течением времени, исследовательская группа использовала новые генетические инструменты, а также современную световую и электронную микроскопию. Ученые изучали живых нематод Caenorhabditis elegans — хорошо изученный модельный организм для исследований старения. Эти черви прозрачны и живут недолго, что позволяет ученым наблюдать за клеточными изменениями внутри неповрежденных организмов по мере их старения.
Исследователи обнаружили, что в стареющих клетках значительно уменьшается количество “шероховатого” ЭПР — той его формы, которая связана с выработкой белка. В то же время количество трубчатого ЭПР, который в большей степени связан с выработкой липидов и жиров, уменьшается незначительно. Эта закономерность согласуется с хорошо известными особенностями старения, такими как снижение способности поддерживать здоровый белковый обмен и метаболические изменения, которые способствуют накоплению жира в новых тканях. Однако для подтверждения прямой причинно-следственной связи необходимо дополнительное изучение.
Исследование также показало, что ЭПР-фагия играет активную роль в изменении формы ЭПР в процессе старения. Важно отметить, что ЭПР-фагия была связана с продолжительностью жизни, что предполагает ее прямое влияние на более здоровое старение, а не просто отражает ухудшение состояния клеток.
Лаборатория Беркевица планирует продолжить изучение того, как различные структуры ЭПР влияют на метаболизм как на клеточном уровне, так и на уровне всего организма. Поскольку ЭПР помогает упорядочивать многие другие компоненты внутри клетки, понимание того, как его ремоделирование влияет на клеточную среду в целом, станет следующим важным шагом. “Изменения в ЭПР происходят на относительно ранних стадиях процесса старения. Одно из самых интересных предположений заключается в том, что это может быть одним из факторов, провоцирующих последующие нарушения и заболевания”.
Если ученым удастся точно определить, что именно запускает эти ранние изменения в ЭПР, они смогут предотвратить каскад событий, приводящих к возрастным заболеваниям.
Университет Вандербильта. Пер.: PSYCHOL-OK.RU
