База данных исследований по борьбе со старением

Тимус млекопитающих отвечает за пролиферацию, созревание и селекцию наивных Т-лимфоцитов. При старении происходит деградация тимуса и снижение его функциональной активности — инволюция. Снижение функциональной активности тимуса происходит, в основном, за счет уменьшения количества лимфоцитов. Процессы старения затрагивают дифференцировку Т-клеток в тимусе на различных стадиях. У стареющих мышей увеличивается число DN1 клеток. Переход от ста-дии DN1 к стадии DN2 обуславливает цитокин IL-7, количество которого уменьшается в процессе старения тимуса. Для дифференцировки DN1 клеток в DN2 клетки IL-7 увеличивает экспрессию анти-апоптозного белка bcl-2. Однако, из-за активации bcl-2 при сверхэкспрессии IL-7 возможны гиперпролиферация лимфоидных клеток и развитие лимфом. Для этого стромальные клетки трансфицируют in vitro в генетическую конструкцию, экспрессирующую IL-7. После этого трансфицированные клетки стромы вводят в тимус, где часть из них встраиваются в ткань. При этом исследователи показали, что при таком способе трасфекции ex vivo не только происходит восстановление тимопоэза, но и отсутствуют нежелательные проявления, связанные со сверхэкспрессией IL-7 в периферийных клетках иммунной системы. Чтобы обойти эти проблемы и увеличить тимопоэз при старении, ученые под руководством доктора Томана предложили вводить в тимус стареющих мышей клетки стромы, секретирующие IL-7.

DAF-16/forkhead — фактор транскрипции, который является молекулой-мишенью в инсулиноподобном сигналлинге. Он необходим для регулирования продолжительности жизни и стрессоустойчивости. Исследования, которые группа профессора Хейди Тиссенбаум проводила на объекте Caenorhabditis elegans, показали, что C-Jun N-terminal киназа (JNK) является положительным регулятором DAF-16 в обоих процессах. Также было показано, что JNK-1 непосредственно взаимодействует с DAF-16. Кроме того, в ответ на тепловой стресс, JNK-1 способствует транслокации DAF-16 в ядро. Таким образом, стал почти полностью понятен механизм, с помощью которого JNK-1 и DAF-16 регулируют долголетие и стрессоустойчивость.

Исследования группы доктора Андре Терцича открывают новые перспективы пренатальной терапии. Ученые вводили мышам меченые эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) на ранней стадии эмбрионального развития. Новорожденные мыши не имели отклонений и имели тот же коэффициент риска развития сердечных заболеваний, что и животные контрольной группы. Характеристики работы сердца у животных обеих групп не различались на протяжении первого года жизни. У повзрослевших мышей с помощью перевязки левой передней артерии был сымитирован обширный инфаркт. У животных, которым во время внутриутробного развития вводили ЭСК, функции сердца через некоторое время после возобновления кровоснабжения миокарда полностью восстановились. А у животных контрольной группы развились типичные последствия ишемии миокарда: ишемическая кардиомиопатия, рубцевание сердечной мышцы и застойные явления в легких. Кроме того, мыши, еще до рождения получившие инъекцию стволовых клеток, после сердечного приступа быстрее восстанавливались, были способны переносить значительные физические нагрузки и стресс, имели лучшие показатели выживаемости.

В лаборатории Джона Тауэра показано, что снижение чувствительности организма к окислительному стрессу приводит к увеличению про-должительности жизни. Зависимость накопления свобод-ных радикалов от старения хорошо продемонстрирована и на модельных организмах. В лаборатории Джона Тауэра исследовали на чипах полногеномную экспрессию генов Drosophila melanogaster при окислительном стрессе и при старении. Оказалось, что в обоих случаях происходит повышение экспрессии белков теплового шока, генов иммунного ответа и антиоксидантных генов. Кроме того, в ряде лабораторий, в том числе и Тауэра, было показано, что, искусственно повысив экспрессию ряда генов, участвующих в антиоксидантном ответе, можно повысить продолжительность жизни организма. Введение старым животным специального вещества-ловушки свободных радикалов приводило к нормализации некоторых биохимических параметров до уровня состояния молодых животных.

Исследования Марка Татара направлены на понимание генетики, механизмов и эволюции старения. Особое внимание уделяется инсулиновому сигналингу. Каким образом физиологические и демографические функции могут ухудшаться с возрастом, в то время как естественный отбор неустанно увеличивает средний уровень здоровья? И как эволюция привела к фантастическим различиям продолжительности жизни, которые мы наблюдаем среди индивидуумов, видов и таксонов? Ответы на эти вопросы по мнению профессора Татара заключены в понимании того, как именно отбор воздействует на структурированные по возрасту популяции, и в понимании того, как экспрессия генов влияет на здоровье организма. Результаты экспериментов на C.elegans позволяют заключить, что сигналы, поступающие от гонад, регулируют продолжительность жизни и чувствительность к инсулину у этого вида, а также то, что регуляция процесса старения сигналами, поступающими от гонад -эволюционно консервативная черта.

Доктор Таллер исследует механизмы старения кожи, связанные с изменением свойств внеклеточного матрикса. Известно, что при дефиците эстрогена обмен веществ в коже ухудшается, чем объясняется, к примеру, замедление заживления ран у пожилых людей. То же самое наблюдается у курильщиков. Группой Таллера было показано, что в регуляции данных изменений принимает участие фермент Матриксная металлопротеиназа (Matrixmetalloproteinase (MMP)-13). Исследования группы Таллера показали, что табачный дым и дефицит эстрогена увеличивали активность ММР-13 у старых мышей. Кроме того, у старых самок в составе коже снижалось содержание коллагена и эстрогеновых рецепторов. Следовательно, с возрастом организм мышей-самок становится более восприимчив к табачному дыму, это проявляется в том числе как снижение эластичных свойств кожи животных. А посредником данных процессов служит металлопротеиназа ММР-13. Необходимо дальнейшее исследование этих механизмов для поиска способов предотвращения нарушений регенеративных и эластических свойств кожи при старении.

Основными научными интересами Пола Талалая являются хемопротекция против активных форм кислорода, вызывающих рак, и поиск растительных хемопротекторов. Несколько лет назад Пол Талалай показал, что у грызунов под воздействием сульфорафана активируется синтез белков второй фазы детоксификации. Впоследствии Талалай вместе с Ямамото выяснили механизм этого процесса: сульфорафан вызывает диссоциацию фактора keap1 от Nrf2. «Освобожденный» от keap1 фактор Nrf2 активизируется и индуцирует экспрессию защитных белков. Таким образом, сульфорафан, который, в частности, содержится в брокколи (Brassica oleracea italica), способен индуцировать защиту против активных форм кислорода.

У макроскопических организмов процесс старения очевиден, тогда как у одноклеточных, которые являются потенциально очень ценными видами для установления механизмов старения, различать и оценивать старение очень сложно. Основные результаты в этой области были получены у организмов, обладающих очевидно асимметричным делением, а также легко различимой ювенильной фазой развития. Так как репродуктивное старение может быть связано с неравнозначным распределением «старых» и «молодых» компонентов между родителем и потомством, считалось, что организмы, у которых эта черта отсутствует, не стареют, следовательно, обладают функциональным бессмертием. При помощи автоматической микроскопии Таддей с коллегами изучили последовательные циклы размножения отдельных клеток Escherichia coli, бактерии, у которой отсутствует ювенильная фаза, а деление симметрично. Авторы пришли к выводу, что клетки, считавшиеся равнозначными после деления, являются функционально асимметричными. Таким образом, клетка, получающая «старый» полюс, может рассматриваться как родительская. Эти результаты позволили авторам сделать вывод, что ни одна из известых жизненных стратегий не является устойчивой к эффектам старения. Ученые показали, что клетка, которая наследует «старый» полюс, характеризуется снижением скорости роста, сниженной способностью к воспроизведению и повышенной частотой смертности.

Возраст-зависимые изменения в иммунной системе приводят к повышению чувствительности к инфекционным заболеваниям, к увеличению заболеваемости и смертности. Также, в пожилом возрасте резко снижается эффективность вакцинации, что ограничивает профилактику инфекционных заболеваний. Для усиления иммунитета при старении необходимо четкое понимание того, какие дефекты, какие механизмы в клетках иммунной системы ответственны за возраст-обусловленное ослабление активности иммунитета. Научная группа доктора Сьюзан Свейнпоказала, что CD4+ клетки стареющих мышей производят в 2 раза меньше цитокина IL-2 после активации комплекса антиген-АРС, чем здоровые мыши. Это приводит к меньшей клональной экспансии Т-клеток и к снижению продукции эффекторных цитокинов. В дальнейших работах было продемонстрировано, что Т-клетки памяти, полученные стимуляцией наивных стареющих клеток in vitro в присутствии IL-2 выживают, но существенно снижают уровень пролиферации и продукции цитокинов при повторном иммунном ответе. Кроме того, подобные Т-клетки памяти не способны участвовать в формировании гуморального иммунного ответа. Возраст-зависимое уменьшение хелперной активности CD4+ клеток приводит к дефектам клеток памяти CD8+, которые при повторном иммунном ответе погибают. Эти дефекты преодолеваются, если к клеткам in vitro добавить IL-2. Таким образом, нарушения функционирования наивных CD4+ клеток с последующими снижением генерации В-клеток и активации CD8+ клеток суммируются и приводят к уменьшению активности Т- и В-клеток иммунной системы после встречи с антигеном.

Целью исследований, проведенных группой Сушил Джейн, было изучение влияния пиридоксина (П) и пиридоксамина (ПМ) (две разновидности, в которых витамин В6 встречается в пищевых продуктах) на гликозилирование и ингибирование образования АФК, а также перекисное окисление липидов. Образование АФК оценивали с помощью уменьшения уровня цитохрома С глюкозой в буферном растворе. Для оценки эффекта in vitro эритроциты обрабатывали нейтральным раствором и раствором с высокой концентрацией глюкозы с пиридоксином и пиридоксамином. В результате исследований было показано, что витамин B6предотвращает гликозилирование белков и значительно снижает уровень перекисного окисления липидов в клетках в гиперосмотическом растворе глюкозы. Известно, что активные формы кислорода (АФК) являются факторами, вызывающими клеточные дисфункции и осложнения при диабете. Таким образом, пищевая добавка витамина В6 может снизить проявления старения клеток через гликозилирование при диабете.