Российским и шведским ученым удалось замедлить старение мышей, возрастные изменения у которых были ускорены мутацией митохондрий. Для этого животным вводили митохондриальный антиоксидант SkQ1, известный как один из «ионов Скулачева». Результаты работы опубликованы в журнале Aging.
Одним из предложенных механизмов старения организма является возрастное накопление мутаций в митохондриях (клеточных органелл, отвечающих за выработку энергии в виде АТФ в процессе дыхания). Оно приводит к повышению синтеза активных форм кислорода (АФК), или свободных радикалов, которые повреждают биологические макромолекулы, вызывая износ и ускоренное старение клеток.
Руководствуясь этой концепцией, российский ученый Владимир Скулачев с коллегами с конца 1960-х годов ведет исследования по замедлению старения отдельных тканей и организма в целом с помощью антиоксидантов (веществ, нейтрализующих АФК), которые действуют прицельно на митохондрии. Молекулы таких антиоксидантов, названных «ионами Скулачева», состоят из трех компонентов: собственно антиоксиданта (в SkQ1 его роль играет растительное соединение пластохинон) и насыщенной углеводородной цепи, которая соединяет его с липофильным катионом (в SkQ1 это трифенилфосфоний — три липофильных бензольных группы, соединенных с положительно заряженным атомом фосфора). Липофильность обеспечивает молекуле прохождение через клеточные мембраны, положительный заряд направляет ее в клетке к отрицательно заряженным митохондриям, а углеводородная цепь (линкер) отвечает за правильное расположение всей молекулы в мембране митохондрий.
В экспериментах такие митохондриальные антиоксиданты замедляли старение клеток in vitro и в некоторых живых организмах. По итогам клинических испытаний в России были зарегистрированы глазные капли с SkQ1 (пластохиноилдецилтрифенилфосфония бромидом) под названием «Визомитин», предназначенные для лечения ксерофтальмии, или синдрома сухого глаза. Этот препарат в настоящее время проходит клинические испытания в США и Европе, исследуются также формы SkQ1 для приема внутрь.
В настоящем исследовании сотрудники Московского государственного и Стокгольмского университетов испытали SkQ1 на генно-модифицированных мышах с вариантом гена PolgA, который повышает скорость накопления спонтанных мутаций в митохондриях. Такие животные демонстрируют признаки старения организма уже в возрасте 250 дней и живут менее года (средний срок жизни обычных лабораторных мышей превышает два года). Предположительно это происходит за счет повышенного синтеза АФК, которые реагируют с остатками полиненасыщенных жирных кислот в молекулах кардиолипина (фосфолипида внутренних мембран митохондрий), образуя малонилальдегид и 4-гидроксиноненаль. Эти продукты присоединяются к белкам митохондрий, ухудшая их функции.
Мутантным мышам с возраста примерно 100 дней добавляли в питьевую воду SkQ1 в дозе около 12 микрограммов в день. Животные из контрольной группы получали чистую воду, в остальном условия жизни и диета у них не различались.
Выяснилось, что принимавшие препарат мыши в среднем жили значительно дольше: 335 против 290 дней. Кроме того, с возраста 200–250 дней у животных из контрольной группы наблюдались прогрессирующие признаки старения, такие как искривление позвоночника в результате остеопороза, выпадение волос, потеря массы тела (в основном за счет жировой ткани), снижение температуры, уменьшение подвижности и потребления кислорода, изменения в сердце, печени и почках, а также расстройства менструального цикла у самок. Прием SkQ1 значительно замедлял развитие этих признаков, а некоторые из них (например, нарушения менструального цикла) не проявились вообще. Также в тканях печени, почек, мозга и скелетных мышц принимавших препарат мышей содержалось существенно меньше малонилальдегида и 4-гидроксиноненаля, чем у животных из контрольной группы. Помимо этого прием SkQ1 уменьшал нарушения митохондриальной микроструктуры в различных тканях и улучшал функции изолированных митохондрий.
«В результате постоянный прием SkQ1 с питьевой водой существенно и достоверно увеличил продолжительность жизни и, что еще более важно, длительность периода здоровой жизни стареющих животных», — говорится в пресс-релизе МГУ.
Над вопросами продления здоровой жизни и борьбы со старением работают многие научные коллективы. Значительные успехи в этой области, правда, в экспериментах на животных, достигнуты путем ограничения потребляемых калорий, ингибирования клеточного сигнального пути mTOR рапамицином, назначения никотинамидрибозида, фармакологической «очистки» организма от старых клеток, пересадки половых желез молодых особей и временного «включения» генов, преобразующих зрелые клетки в стволовые. Определенные перспективы имеют также эксперименты со стволовыми клетками и манипуляции с теломерами.
Кратко новость об этом открытии была опубликована ранее.
Автор: Олег Лищук