Долгое время считалось, что старение организма — это просто случайное накопление ошибок, сродни тому, как с годами ржавеет и сыплется старый автомобиль. Однако исследователи из Рокфеллеровского университета доказали обратное: возрастные изменения оказались синхронизированной и строго организованной перестройкой, которая запускается чуть ли не в юности. В своей новой статье для журнала Science они представили самый масштабный на сегодняшний день атлас старения млекопитающих.
Чтобы понять, как именно время перекраивает наши тела, команда под руководством профессора Цзюньюэ Цао (Junyue Cao) и аспиранта Цзыюя Лу (Ziyu Lu) проанализировала около 7 миллионов отдельных клеток из 21 органа у 32 мышей. К слову, профессор Цао с легкой иронией отметил в пресс-релизе, что весь этот циклопический массив данных был сгенерирован трудом одного-единственного аспиранта. Ученых интересовали животные трех возрастов: один месяц (мышиная юность), пять месяцев (зрелость) и 21 месяц (глубокая старость).
В отличие от предыдущих подобных проектов, где клетки просто пересчитывали по типам, здесь применили продвинутый метод single-cell ATAC-seq. Он позволяет заглянуть внутрь каждой конкретной клетки и посмотреть, какие участки ее ДНК физически открыты и доступны для чтения, а какие — плотно упакованы и «выключены». Это дает точнейшее понимание того, чем клетка занимается прямо сейчас и как меняется ее функционал.
Один из главных сюрпризов исследования разрушает старую биологическую догму. Раньше предполагалось, что с возрастом клетки в основном просто начинают хуже работать, сохраняя при этом свою численность. Новые данные показали, что это совершенно не так: около четверти всех типов клеток радикально меняют размер своей популяции. Специфические клетки мышц, легких, яичников и почек с возрастом стремительно вымирают.
Но, как известно, свято место пусто не бывает — освободившееся пространство агрессивно захватывают иммунные клетки, такие как макрофаги и плазматические клетки (в то время как запасы наивных предшественников Т- и В-лимфоцитов, наоборот, истощаются). Это перераспределение сил наглядно объясняет, почему старость всегда сопровождается хроническим системным воспалением.
Но самое обидное открытие кроется в сроках. Мы привыкли думать, что старение — это удел пожилых. Однако данные эпигенетики показали, что масштабные клеточные изменения стартовали у мышей уже к пяти месяцам. По человеческим меркам это еще вполне бодрая молодость, переходящая в зрелость.
Авторы работы отмечают, что старение — это вовсе не внезапный хаос на закате дней, а прямое логическое продолжение программ развития, которые работают в нас с рождения. Более того, эти возрастные перестройки происходят подозрительно синхронно. Совершенно разные органы стареют в одном ритме, повинуясь единому невидимому дирижеру. Ученые полагают, что эту глобальную координацию обеспечивают системные сигналы — скорее всего, цитокины и гормоны, циркулирующие в крови.
Еще одна важная деталь, которую теперь категорически нельзя игнорировать будущим разработчикам лекарств, — это пол. Анализ 1,3 миллиона участков генома показал, что около 40% всех возрастных изменений в популяциях клеток жестко зависят от пола животного. Например, у самок с возрастом наблюдалась куда более широкая и агрессивная активация иммунной системы, чем у самцов. Иронично, но именно эта эволюционная особенность может быть ключом к разгадке того, почему женщины гораздо чаще мужчин страдают от аутоиммунных заболеваний. Десятки тысяч участков хроматина с возрастом меняли свою активность исключительно у одного пола.
Результатом этого колоссального труда стала база данных, которую создатели предусмотрительно выложили в открытый доступ на сайте epiage.net. В ней каталогизировано около 1000 универсальных эпигенетических сдвигов, управляющих старением всего тела, что окончательно опровергает утешительную идею о том, что старость — лишь «случайный распад генома». Перед нами четкая программа.
Но есть и хорошая новость: системность этих процессов дает надежду. Если старение действительно координируется централизованно через сигналы в крови, значит, в будущем мы сможем создать терапию, которая не просто маскирует морщины или лечит отдельные старческие болезни вроде артрита, а ставит на паузу саму программу увядания. Ну а пока мы ждем этих волшебных таблеток, придется смириться с мыслью, что наши клетки начинают готовиться к пенсии задолго до появления первой седины.
Источник:
Журнал Science, статья: Organism-wide cellular dynamics and epigenomic remodeling in mammalian aging, DOI: 10.1126/science.adw6273
Читайте также: Ученые обнаружили особый тип иммунных клеток, замедляющий старение
Помочь донатом на Boosty.
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.
