Естественное старение сопровождается множеством негативных изменений, включая потерю нейронов, уменьшение мышечной массы, снижение фертильности и замедление заживления ран. Хотя некоторые методы, такие как физические упражнения или ограничение калорий, демонстрировали возможность омоложения отдельных тканей, обращение старения вспять на уровне целого организма оставалось труднодостижимой задачей. Исследования по омоложению клеток крови или всего существа в целом пока не приносили убедительных результатов.
Доктор Лунхуа Го (Longhua Guo), доцент кафедры молекулярной и интегративной физиологии и кафедры клеточной биологии и биологии развития Медицинской школы Мичиганского университета (U-M medical school) и член Института геронтологии Мичиганского университета (U-M Institute of Gerontology), использует уникальный модельный организм для изучения старения — планарий Schmidtea mediterranea. Эти плоские черви известны своей поразительной способностью к регенерации, позволяющей им восстанавливать утраченные части тела, включая голову после обезглавливания, что породило представление об их «бессмертии».
«О регенерации планарий известно более 100 лет, но мы до сих пор плохо понимаем, как именно они регенерируют и почему кажутся бессмертными», — отмечает Го. Чтобы четко определить возраст и изучить его влияние, лаборатория Го исследует старение у половозрелых планарий, отслеживая их жизненный цикл начиная со стадии зиготы.
Исследования показали, что планарии действительно демонстрируют признаки старения в период от оплодотворения до примерно 18 месяцев. Эти признаки схожи с наблюдаемыми у млекопитающих: потеря нейронов, уменьшение мышечной массы и снижение фертильности. Одним из явных внешних проявлений старения у червей стали аномальные изменения в их глазах с течением времени.
Ключевой эксперимент заключался в удалении голов у старых планарий. В результате черви регенерировали новые головы с полностью нормальными глазами, лишенными возрастных дефектов. Это подтвердило способность регенерации не просто восстанавливать ткани, но и возвращать им молодое состояние.
Процесс регенерации также привел к улучшению фертильности по сравнению со старыми нерегенерировавшими особями и к восстановлению физиологических показателей до уровня молодых червей. Это указывает на комплексное омоложение организма в результате регенерации.
На клеточном и молекулярном уровне было обнаружено важное отличие от млекопитающих: планарии не теряют взрослые стволовые клетки с возрастом. Процесс регенерации эффективно обращал вспять возрастные транскрипционные изменения в различных тканях червя. «Старые планарии сохраняют полную регенеративную способность, что указывает на существование механизмов долголетия и исцеления даже в преклонном возрасте», — подчеркивает Го. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Aging.
Для оценки универсальности наблюдаемых процессов команда Го применила метод сравнительной геномики. Они сопоставили данные секвенирования одиночных клеток планарий с наборами данных по старению мышей, крыс и людей, а также с данными мышей, прошедших процедуры, продлевающие жизнь.
Сравнение выявило, что сигнатуры старения у планарий во многом совпадают с таковыми у стареющих млекопитающих. Более того, эти возрастные маркеры планарий оказались схожими с маркерами, наблюдаемыми у мышей, чья продолжительность жизни была искусственно увеличена.
Следующей целью лаборатории Го является точное определение конкретных генов и клеток регенеративной программы, которые отвечают за обращение вспять возрастных изменений у планарий. Понимание этих механизмов может пролить свет на фундаментальные процессы старения и регенерации, указывая на потенциальную обратимость возрастного упадка на уровне всего организма, возможно, и у других видов.
Изображение носит иллюстративный характер
Доктор Лунхуа Го (Longhua Guo), доцент кафедры молекулярной и интегративной физиологии и кафедры клеточной биологии и биологии развития Медицинской школы Мичиганского университета (U-M medical school) и член Института геронтологии Мичиганского университета (U-M Institute of Gerontology), использует уникальный модельный организм для изучения старения — планарий Schmidtea mediterranea. Эти плоские черви известны своей поразительной способностью к регенерации, позволяющей им восстанавливать утраченные части тела, включая голову после обезглавливания, что породило представление об их «бессмертии».
«О регенерации планарий известно более 100 лет, но мы до сих пор плохо понимаем, как именно они регенерируют и почему кажутся бессмертными», — отмечает Го. Чтобы четко определить возраст и изучить его влияние, лаборатория Го исследует старение у половозрелых планарий, отслеживая их жизненный цикл начиная со стадии зиготы.
Исследования показали, что планарии действительно демонстрируют признаки старения в период от оплодотворения до примерно 18 месяцев. Эти признаки схожи с наблюдаемыми у млекопитающих: потеря нейронов, уменьшение мышечной массы и снижение фертильности. Одним из явных внешних проявлений старения у червей стали аномальные изменения в их глазах с течением времени.
Ключевой эксперимент заключался в удалении голов у старых планарий. В результате черви регенерировали новые головы с полностью нормальными глазами, лишенными возрастных дефектов. Это подтвердило способность регенерации не просто восстанавливать ткани, но и возвращать им молодое состояние.
Процесс регенерации также привел к улучшению фертильности по сравнению со старыми нерегенерировавшими особями и к восстановлению физиологических показателей до уровня молодых червей. Это указывает на комплексное омоложение организма в результате регенерации.
На клеточном и молекулярном уровне было обнаружено важное отличие от млекопитающих: планарии не теряют взрослые стволовые клетки с возрастом. Процесс регенерации эффективно обращал вспять возрастные транскрипционные изменения в различных тканях червя. «Старые планарии сохраняют полную регенеративную способность, что указывает на существование механизмов долголетия и исцеления даже в преклонном возрасте», — подчеркивает Го. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Aging.
Для оценки универсальности наблюдаемых процессов команда Го применила метод сравнительной геномики. Они сопоставили данные секвенирования одиночных клеток планарий с наборами данных по старению мышей, крыс и людей, а также с данными мышей, прошедших процедуры, продлевающие жизнь.
Сравнение выявило, что сигнатуры старения у планарий во многом совпадают с таковыми у стареющих млекопитающих. Более того, эти возрастные маркеры планарий оказались схожими с маркерами, наблюдаемыми у мышей, чья продолжительность жизни была искусственно увеличена.
Следующей целью лаборатории Го является точное определение конкретных генов и клеток регенеративной программы, которые отвечают за обращение вспять возрастных изменений у планарий. Понимание этих механизмов может пролить свет на фундаментальные процессы старения и регенерации, указывая на потенциальную обратимость возрастного упадка на уровне всего организма, возможно, и у других видов.
