Гадание по митохондриям, или Как предсказать продолжительность жизни
В отличие от кукушек и гадалок, врачи могут предсказать продолжительность только тогда, когда этой самой жизни угрожает смертельная опасность. Но можно ли и впрямь здоровому, ничем не болеющему человеку узнать, как долго он проживёт, опираясь не на сомнительные тесты из соцсетей («Хотите узнать, сколько вам осталось?»), а на что-то более или менее научное?
По сути, задача сводится к тому, чтобы определить скорость старения организма. Учёные давно пытаются найти какой-нибудь признак, по которому можно было бы точно определить скорость старения в любой момент жизни. Но на скорость старения и на продолжительность жизни влияет множество факторов, от экологических до генетических. И очень трудно отыскать параметр, который позволил бы загодя оценить продолжительность жизни, не обращая внимания на временные молекулярно-генетические и физиологические изменения.
Тем не менее Мэн-Цю Дун (Meng-Qiu Dong) и её коллеги из Биологического института в Пекине (Китай) убеждены, что им это удалось. За предсказанием срока жизни исследователи обратились к митохондриям. На первый взгляд это выглядит логичным и даже банальным решением: митохондрии, добывая энергию с помощью кислорода, в качестве побочного продукта производят кислородные радикалы, которые создают в клетке окислительный стресс. Кислородные радикалы портят как сами митохондрии, так и клеточную ДНК, так что состояние клетки постепенно ухудшается. Однако, хотя многие исследователи полагают, что митохондрии действительно являются главным двигателем старения, в этой теории (выдвинутой ещё в 1972 году) до сих пор остаются противоречия и недоказанные утверждения. В некоторых случаях окислительный стресс оказывается явно ни при чём: например, голые землекопы живут необычайно долго, хотя уровень окислительного стресса у них высокий.
В 2008 году учёные обнаружили, что митохондрии выбрасывают кислородные радикалы не постоянно, а порциями в течение 10 секунд, и такие 10-секундные вспышки происходят каждую пару минут. Была предпринята попытка проследить за ритмом и интенсивностью этих вспышек на протяжении всей жизни организма; в качестве модели выбрали нематоду Caenorhabditis elegans. В статье, опубликованной в Nature, Мэн-Цю Дун и её коллеги сравнивают митохондриальные окислительные вспышки у двух типов червей: у тех, что живут 21 день, а также 30 дней и дольше.
Оказалось, что в жизни нематод есть два периода, когда митохондриальные вспышки у разных червей сходятся в частоте: это ранняя зрелость и старость. При этом именно первая серия вспышек соответствовала сроку жизни, то есть по частоте митохондриальных выбросов в ранней зрелости можно было достоверно предсказать, сколько проживёт нематода. Впоследствии эта корреляция подтвердилась среди 29 генетических мутантов с разным сроком жизни.
Частота митохондриальных кислородных вспышек также отражала индивидуальный опыт нематод: те черви, что перенесли тепловой шок или которых заставляли поголодать, жили дольше остальных, и митохондриальные выбросы случались у них заметно реже. Их частота могла отличаться у генетически одинаковых особей с разным сроком жизни.
Конечно, продолжительность жизни зависит не только от генов, но в данном случае примечательно то, что это «не только» отразилось на митохондриях. Если же у червей стимулировали появление кислородных радикалов, то и выбросы из митохондрий случались чаще, и жили такие черви меньше — даже если были из линии долгожителей.
С одной стороны, эти результаты явно подтверждают связь между окислительным стрессом, поведением митохондрий и продолжительностью жизни и указывают на параметр, с помощью которого эту связь можно оценить, — частоту митохондриальных выбросов кислородных отходов.
С другой стороны, этот параметр, по-видимому, имеет предсказательную силу только в определённый период жизни. (И тут, кстати, было бы интересно проверить, останется ли митохондриальный прогноз в силе, если нематода испытает какой-нибудь такой стресс уже после ранней зрелости, после «возраста предсказания».)
Ну и, наконец, не будем забывать, что для оценки продолжительности жизни есть и другие, не менее уважаемые модели со своими параметрами — например, небезызвестная теломерная. И за чем тут преимущество, за митохондриями или теломерами, и можно ли вообще так ставить вопрос, ещё только предстоит разбираться.
Подготовлено по материалам Nature News. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.
