Чому деякі органи старіють швидше за інші з'ясували вчені

Накопичення мутацій в ДНК часто згадується як пояснення процесу старіння, але це залишається лише однією з гіпотез. Команда з Женевського університету (UNIGE) у співпраці з Inselspital, університетською лікарнею Берна та Бернським університетом (UNIBE) виявила механізм, який пояснює, чому деякі органи, такі як печінка, старіють швидше за інших.

Механізм показує, що пошкодження некодуючої ДНК, які часто приховані, накопичуються більше в тканинах, що повільно проліферують, таких як тканини печінки або нирок. На відміну від органів, які часто регенерують, ці пошкодження залишаються непоміченими протягом тривалого часу та запобігають поділу клітин. Ці результати, опубліковані в журналі Cell, відкривають нові можливості для розуміння клітинного старіння та потенційного його уповільнення.

Підписуйтеcь на наш Telegram-канал Lenta.UA - ЄДИНІ незалежні новини про події в Україні та світі

Наші органи та тканини не старіють з однаковою швидкістю. Старіння, що характеризується збільшенням кількості старіючих клітин – клітин, які не здатні ділитися та втратили свої функції, – впливає на печінку чи нирки швидше, ніж на шкіру чи кишечник.

Механізми, які сприяють цьому процесу, є предметом численних дискусій у науковому співтоваристві. Хоча широко визнано, що ушкодження генетичного матеріалу (ДНК), що накопичується з віком, є коренем старіння, зв'язок між цими двома явищами залишається незрозумілим.

Молекули ДНК містять кодуючі області - гени, що кодують білки, - і некодуючі області, які беруть участь у механізмах, що регулюють або організують геном. Клітка, що постійно ушкоджується зовнішніми та внутрішніми факторами, має системи репарації ДНК, які запобігають накопиченню помилок.

Помилки, які у кодирующих областях, виявляються при транскрипції генів, тобто. за їх активації. Помилки в областях, що не кодують, виявляються під час оновлення клітин, яке вимагає створення нової копії геному щоразу за допомогою процесу реплікації ДНК . Однак оновлення клітин відбувається не з однаковою частотою залежно від типу тканини чи органа.

Тканини та органи, які перебувають у постійному контакті із зовнішнім середовищем, такі як шкіра чи кишечник, оновлюють свої клітини (і, отже, реплікують свою ДНК) частіше – один чи два рази на тиждень, – ніж внутрішні органи, такі як печінка чи нирки, клітини яких розмножуються лише кілька разів на рік.

Печінка як ідеальна модель для вивчення старіння

Група під керівництвом Таноса Халазонетіс, професора кафедри молекулярної та клітинної біології факультету природничих наук UNIGE, вивчає механізми реплікації ДНК. Його команда у співпраці з групами під керівництвом професора Рядків і професора Кандінаса в Inselspital у Берні та UNIBE вивчає клітини печінки (гепатоцити), які розмножуються нечасто. Вчені проаналізували потенційний зв'язок між більш швидким старінням печінки та нижчою частотою реплікації ДНК у її клітинах.

«Наша модель дослідження, печінка миші є ідеальним органом для вивчення механізмів реплікації ДНК in vivo. У дорослих ссавців гепатоцити рідко розмножуються, якщо вони були частково видалені. Після видалення двох третин печінки молодих чи старих мишей ми можемо вивчати механізми реплікації у молодому чи старілому органі, безпосередньо в живому організмі», — пояснює професор Дебора Строка, співавтор дослідження.

Вперше картуючи ділянки, в яких починається реплікація ДНК у клітинах печінки, що регенеруються після абляції, вчені виявили, що вони завжди розташовані в областях, що не кодують. Також було зазначено, що ініціація реплікації була набагато ефективніша у молодих мишей, ніж у старих.

«Ці області, що не кодують, не зазнають регулярної перевірки на помилки і, отже, накопичують пошкодження з часом. Після видалення печінки у молодих мишей ушкодження все ще незначні, і реплікація ДНК можлива. Навпаки, коли експеримент проводиться на старих мишах, надмірна кількість помилок, накопичених з часом, запускає систему сигналізації, яка запобігає реплікації ДНК», — пояснює Джакомо Россетті, науковий співробітник кафедри молекулярної та клітинної біології факультету природничих наук UNIGE та перший автор дослідження. Цей блок реплікації ДНК запобігає проліферації клітин, що призводить до деградації функцій клітин та старіння тканин.

Надія на уповільнення процесу старіння

Ці спостереження можуть допомогти пояснити, чому повільно проліферуючі тканини, такі як печінка, старіють швидше, ніж швидко проліферуючі тканини, такі як кишечник. У клітинах, які залишалися бездіяльними протягом тривалого часу, занадто багато прихованих ушкоджень ДНК накопичилося в областях, що не кодують, які містять початку реплікації і не дозволяють реплікації бути запущеною. З іншого боку, в тканинах, що швидко проліферують, накопичується мало пошкоджень завдяки частому оновленню клітин, і початку реплікації зберігають свою ефективність.

«Наша модель передбачає, що, усуваючи приховані пошкодження ДНК до початку реплікації, можна, ймовірно, уникнути певних аспектів старіння. Саме на цій новій робочій гіпотезі буде зосереджено наші зусилля», — робить висновок Халазонетіс.

Фото: UNIGE - UNIBE

Важливо! Матеріал підготовлений на підставі останніх, науково перевірених та актуальних досліджень у сфері медицини. Матеріал, підготовлений журналістом «Lenta.UA», має виключно інформаційний характер і не є закликом до дії чи підстави для встановлення медичного діагнозу. Всі рішення щодо здоров'я повинні бути обов'язково узгоджені з Вашим лікарем, закликаємо обов'язково звертатися до фахівців.

Читайте також: Дві вікові віхи, після яких пришвидшується старіння, визначили вчені

Читайте також: Яка дієта може уповільнити старіння, з'ясували вчені