Долгоживущий голый землекоп демонстрирует гораздо более высокие уровни окислительного стресса и повреждений и менее надежные механизмы восстановления, чем короткоживущие мыши, – результаты, которые могут изменить теорию окислительного стресса при старении.
Новое исследование, сравнивающее голого землекопа, продолжительность жизни которого составляет 28 лет, и мыши, продолжительность жизни которой составляет три года, было представлено в октябре. 8 на конференции Американского физиологического общества, Сравнительная физиология 2006: интеграция разнообразия. Результаты идут вразрез с теорией старения, основанной на окислительном стрессе, согласно которой повреждения, вызванные окислительным стрессом, вносят значительный вклад в процесс старения.
Согласно этой теории, голые землекопы должны лучше предотвращать или восстанавливать окислительный стресс, чем их гораздо более короткоживущие родственники, мыши. Изучение, "Высокий уровень окислительного повреждения у самого долгоживущего грызуна – голого землекопа," был сделан Blazej Andziak и Rochelle Buffenstein из Городского колледжа Нью-Йорка, Timothy P. О’Коннор из Медицинского колледжа Вейля Корнельского университета и Асиш П. Чаудхири и Холли Ван Реммен из Центра медицинских наук Техасского университета, Сан-Антонио.
«Не выбрасывайте пока теорию старения, связанную с окислительным стрессом, но приготовьтесь изменить ее», – сказал Баффенштейн, старший автор. Ее команда подозревает, что долголетие голого землекопа связано с его способностью защищаться от острых приступов окислительного стресса. То есть такое окисление, которое происходит из-за необычного явления, а не в результате нормального аэробного дыхания.
Например, когда перекись водорода добавляется к культуре, содержащей клетки фибробластов голого землекопа, они остаются жизнеспособными и, по-видимому, восстанавливают острые повреждения быстрее, чем животные с более короткой жизнью, – пояснил Баффенштейн.
Что такое старость?
Мы знаем, что все организмы стареют и умирают. Это настолько неизбежный ход событий, что большинство из нас тратит больше времени на размышления о том, как скрыть морщины и седые волосы, чем о том, что на самом деле делают наши клетки, чтобы довести нас до конца. Физиологи изучают молекулы и клетки, чтобы понять этот процесс.
Один из способов взглянуть на старение – сравнить близкородственные организмы с разной продолжительностью жизни. Вот почему имело смысл сравнивать слепышей и мышей: они одного размера и являются грызунами, но землекоп живет до 28 лет, что примерно в девять раз дольше, чем мышь.
"Крысы-кроты должны иметь что-то происходящее на биохимическом уровне, чтобы позволить им это делать," сказал Анджяк, ведущий автор исследования. В частности, он хотел посмотреть, может ли окислительный стресс объяснить разницу.
Окислительный стресс возникает во время метаболизма, когда кислород (O2) расщепляется на отдельные атомы кислорода, известные как свободные радикалы. Эти атомы кислорода могут циркулировать сами по себе или объединяться с другими атомами и молекулами с образованием активных форм кислорода (АФК). АФК могут повреждать ДНК, липиды и белки, нарушая нормальную функцию клеток. Антиоксиданты помогают нейтрализовать АФК, тем самым ограничивая способность АФК повредить биологические молекулы.
У кротовины больше окислительного стресса
В исследовании сравнивали двухлетних голых землекопов с четырехмесячными мышами. По словам Андзяка, исследователи выбрали этот возраст, чтобы животные были равны возрасту относительно их максимальной продолжительности жизни.
Во-первых, исследователи сравнили соотношение восстановленного глутатиона, антиоксиданта, к окисленному глутатиону. По мере того, как организм использует восстановленный глутатион для борьбы с окислительным стрессом, запас окисленного глутатиона увеличивается. Таким образом, это соотношение восстановленного и окисленного глутатиона является индикатором окислительного стресса: чем больше это соотношение, тем меньше возникает окислительного стресса. Теория окислительного стресса предсказывает, что у голых землекопов это соотношение будет выше, чем у мышей.
Когда исследователи измерили это соотношение в печени, они обнаружили обратное. У слепышей было меньше восстановленного глутатиона и, следовательно, более низкое соотношение, что указывает на то, что у слепыша был гораздо больший окислительный стресс. Эти результаты согласуются с выводами предыдущего исследования, в котором Анджяк обнаружил, что голые землекопы не обладают большей антиоксидантной способностью по сравнению с мышами. Кротовысы имели гораздо более низкую активность вездесущего антиоксидантного фермента, клеточной глутатионпероксидазы.
Кротокрыса показывает более сильное окислительное повреждение
Затем исследователи посмотрели, какой ущерб нанесло окисление. Возможно, рассуждали они, землекоп страдает более сильным окислительным стрессом, но его физиология каким-то образом предотвратила возникновение повреждений.
Исследователи измерили окислительное повреждение липидов, ДНК и белков и обнаружили, что голые землекопы показали гораздо более высокие уровни повреждения каждой из этих биологических молекул во всех исследованных тканях по сравнению с мышами. Исследование обнаружило множественные признаки повреждения липидов: уровень изопростанов, обнаруженных в моче, был в 10 раз выше у голого землекопа, уровень малонового диальдегида в ткани печени был в два раза выше, а уровень изопростана в ткани сердца был двукратным. в полтора раза выше, чем у мышей.
Исследователи обнаружили значительно большее повреждение белка в почках и сердце. Повреждение ДНК было больше в почках и печени.
"Все классические меры окислительного стресса выше у землекопа," Анджяк заключил. "Учитывая, что голые землекопы живут на порядок дольше, чем предполагалось, исходя из размеров их тела, наши результаты убедительно свидетельствуют о том, что впечатляющую продолжительность жизни этого вида можно объяснить другими механизмами, помимо ослабления окислительного стресса."
Следующие шаги
Следующий шаг – определить, как землекопы справляются с повреждениями, вызванными окислительным стрессом. Баффенштейн сказала, что подозревает, что землекоп способен отражать случайное окислительное поражение, которое может произойти, и это может быть более важным, чем то, что происходит с постоянным уровнем окислительного стресса, который возникает в результате нормальной метаболической активности.
Баффенштейн предполагает, что голые землекопы в ее лаборатории страдают от более высокого уровня окислительного стресса, чем в их естественной подземной среде обитания, где они сталкиваются с гораздо более низким уровнем кислорода. Но это воздействие в раннем возрасте может обеспечить некоторую защиту от острого окислительного стресса и может иметь большое значение для их устойчивости к всплескам окислительного стресса на протяжении всей их жизни, сказала она.
"Голый землекоп с его удивительно долгой продолжительностью жизни и заметно замедленным старением кажется идеальной моделью, чтобы дать ответы на вопросы о том, как мы стареем и как замедлить процесс старения," Буффенштейн сказал. "Это животное может однажды дать ключ к разгадке того, как мы можем значительно продлить жизнь."
Источник: Американское физиологическое общество