Прививка от старения. Биологи открыли новый механизм продления жизни

• Девять причин старения
• Вторая жизнь Т-лимфоцитов
• Вакцина молодости

С возрастом люди болеют все чаще из-за того, что иммунная система действует неэффективно. Недавно ученые обнаружили у Т-лимфоцитов особое свойство, на основе которого хотят разработать способы искусственного «взбадривания» иммунитета. По мнению исследователей, это защитит от инфекций и продлит жизнь.

Девять причин старения

Старение — биологический процесс, который приводит к постепенному нарушению, а иногда и утрате важных функций организма. В свое время группа европейских ученых провела масштабный анализ литературы и опубликовала в журнале Cell обзорную статью. Авторы выделили девять «признаков» старения. Хотя речь скорее о его причинах, и каждая из них связана с тем или иным молекулярным механизмом. Если кратко, все так или иначе сводится к накоплению клеточных повреждений.

Первая причина — геномная нестабильность. Генетический код — инструкция для развития клеток. Когда они делятся, а ДНК реплицируется, в частях кода неизбежно возникают сбои. Чем старше ткани, тем больше накопленных ошибок, приводящих к гибели клеток или перерождению в злокачественные. Для замедления этого процесса нужно усовершенствовать механизм восстановления ДНК — или хотя бы научиться оперативно удалять поврежденные клетки.

Вторая причина — истощение теломер, «защитных колпачков» на концах хромосом, содержащих клеточные ДНК. При каждом делении длина теломер уменьшается. В конечном итоге хромосома разрушается и клетка погибает.

При каждом следующем цикле деления клеток теломеры укорачиваются

Ошибки могут возникать и при изменениях в экспрессии генов, кодирующих синтез определенных белков. Отдельные необходимые белки тогда перестают вырабатываться, а вредные — наоборот. В таком случае говорят об эпигенетических нарушениях. Некоторые из них можно исправить медикаментозными методами.

Сами белки со временем тоже утрачивают стабильность и хуже выполняют свои функции. Кроме того, с возрастом организм теряет способность устранять старые белки. Они накапливаются и становятся токсичными — например, те, из которых состоят бета-амилоидные агрегаты в головном мозге, приводят к болезни Альцгеймера.

К тому же с годами ухудшается обмен веществ, из-за чего в клетках накапливается слишком много жира и глюкозы. Поэтому для предотвращения старения важно соблюдать диету.

Возникают неисправности и в механизме выработки энергии митохондриями. Эти клеточные мини-электростанции становятся менее эффективными, производят все больше активных форм кислорода, разрушающих ДНК и белки.

Помимо преждевременной смерти клеток, есть и обратная причина: стареющие клетки не умирают, а накапливаются, вызывая воспаление, которое постепенно распространяется по всему телу. Для лечения возрастных заболеваний фармакологи разрабатывают препараты-сенолитики, чье действие основано на удалении таких клеток.

Процесс старения затрагивает и стволовые клетки, призванные восстанавливать поврежденные ткани. Формально считается, что они не стареют. Однако с возрастом падает их активность и наступает истощение, ткани перестают обновляться. В некоторой степени этот процесс можно активировать с помощью терапии стволовыми клетками.

И наконец, меняется межклеточная коммуникация. Для нормального функционирования организма клетки постоянно «общаются» — посылают друг другу сигналы через кровеносную и эндокринную системы. Стареющие клетки теряют чувствительность к этим сигналам. Тогда рушатся внутренние связи, иммунная система перестает эффективно работать, а воспаление блокирует сохранившиеся каналы взаимодействия со здоровыми клетками.

Ученые обнаружили новый механизм, замедляющий старение иммунной системы, — донорство теломер

Вторая жизнь Т-лимфоцитов

Хотя авторы статьи и обозначили девять различных черт старения, на самом деле все они взаимосвязаны, и часто трудно понять, где причина, а где следствие. Так, геномная нестабильность приводит к проблемам с белками, к эпигенетическим изменениям и нарушениям протеома. Из-за этого начинается клеточное старение, а также — воспаление, которое, переходя в системное хроническое, вызывает геномную нестабильность, митохондриальную дисфункцию и сбой межклеточной коммуникации. Поэтому не существует универсального подхода в борьбе со старением, а каждое открытие в этой области — серьезное достижение.

Недавно биологи определили новый механизм, который замедляет и может даже предотвратить естественное старение иммунных клеток. А значит — затормозить большинство процессов возрастной деградации.

У любых клеток, включая иммунные, есть предел деления, определяемый размером теломер. При его достижении клетка или погибает, или становится стареющей, а это не меньшая проблема для организма. Исключение — стволовые клетки, способные делиться очень долго благодаря тому, что вырабатывают фермент теломеразу, продлевающий жизнь теломер. За это открытие в 2009-м присудили Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Активировать собственную теломеразу могут и Т-лимфоциты. Правда, они производят фермент в очень ограниченном объеме. Т-лимфоциты — главная «боевая» единица иммунной системы, отвечающая за уничтожение чужеродных патогенов. При любой инфекции они начинают активно делиться, и биологи долго не могли понять, как этим клеткам удается годами сохранять здоровое состояние.

Ученые из пяти стран под руководством Майкла Карина, профессора Калифорнийского университете в Сан-Диего, выяснили, что для поддержания своих хромосом Т-лимфоциты пользуются чужим ресурсом — теломерами антигенпрезентирующих клеток. Они доставляют к Т-лимфоцитам антигены — любые подозрительные фрагменты, на которые может отреагировать иммунная система. Наблюдая за клеточными реакциями, исследователи заметили: у антигенпрезентирующих клеток после взаимодействия с Т-лимфоцитами теломеры укорачиваются, а у Т-лимфоцитов — наоборот, увеличиваются, причем существенно больше, чем при активации теломеразы.

Как выяснилось, ядра антигенпрезентирующих клеток выпускают мембранные пузырьки с кусками теломер. Лимфоциты, захватывая эти теломеры, используют их для наращивания концов хромосом.

«В течение более чем сорока лет считали, что активация теломеразы — единственный механизм, ответственный за удлинение и поддержание теломер в клетках, — приводятся в пресс-релизе Университетского колледжа Лондона слова первого автора статьи профессора Алессио Ланна. — Наши результаты показывают: есть другой способ, не требующий участия теломеразы».

Вакцина молодости

Ученые экспериментально доказали, что простое добавление пузырьков с теломерами стимулирует деление Т-клеток и замедляет их старение. Мыши, которым вводили лимфоциты с достроенными теломерами, значительно дольше сопротивлялись патогенам и сохраняли иммунную память о перенесенных инфекциях.

Новые данные, по мнению специалистов, помогут в создании биологически активных антивозрастных препаратов и вакцин нового поколения, которые вместе с образцами патогена будут доставлять иммунным клеткам дополнительный запас искусственно синтезированных фрагментов теломер. Авторы считают, что такие прививки обеспечат длительную иммунную защиту и ревакцинация не потребуется.