Старение и повышенный риск смерти связали с уровнем митохондриальной ДНК

Снижение концентрации митохондриальной ДНК в крови является признаком старения организма и напрямую связано с повышенным риском смерти от любых причин. К такому выводу пришли сотрудники Университета Джонса Хопкинса, которые изучали данные многолетнего наблюдения за более чем 16 тысячами пожилых американцев. Отчет об исследовании опубликован в Journal of Molecular Medicine.

Митохондрии – это органеллы, в которых происходит большая часть окислительных реакций, обеспечивающих клетку энергией. У этих внутриклеточных образований есть собственная ДНК, которая включает 37 генов, без которых митохондрия не может работать. 

Авторы работы измерили концентрацию митохондриальной ДНК в образцах крови 16,4 тысячи американцев, которые принимали участие в двух исследованиях по оценке факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний и атеросклероза. Масштабные исследования шли в два этапа: с 1987 по 2013 и с 1989 по 2006 годы.

Как выяснилось, концентрация митохондриальной ДНК в крови участников значительно снижалась  с возрастом. Низкий ее уровень напрямую коррелировал со старческой астенией (frailty), потерей мышечной массы и другими возрастными изменениями. Среди 20% участников с наименьшей концентрацией митохондриальной ДНК в крови, риск смерти в течение периода наблюдения был выше на 47% по сравнению с теми, у кого это показатель был самым большим. Высокий уровень митохондриальной ДНК, напротив, коррелировал с увеличенной продолжительностью жизни. Этот показатель был выше у женщин по сравнению с мужчинами той же возрастной группы, а также у афроамериканцев по сравнению с участниками европейского происхождения.

«Мы не можем точно сказать, является ли выявленная связь причинно-следственной, либо речь идет о корреляции, однако в любом случае митохондриальная ДНК может стать весьма полезным биомаркером для исследований в области старения», – считает один из авторов исследования медицинский генетик Дэн Аркинг (DanArking). По мнению ученых, измерение уровня митохондриальной ДНК может предсказать возрастные дистрофические изменения за несколько лет до появления первых симптомов. Кроме того, подобным образом можно оценивать эффективность различных экспериментальных методик лечения, направленных на замедление процессов старения.

Результаты исследования МедНовостям прокомментировал Роман Зиновкин, кандидат биологических наук, заведующий лабораторий молекулярной биологии НИИ Митоинженерии МГУ:

Роль митохондрий в процессе старения, которая изначально описывалась экзотической и непопулярной теорией, сейчас признается большинством ученых-геронтологов. Количество статей, посвященных этой теме, с каждым годом увеличивается.

До появления этой публикации в научной средесуществовали разногласия относительно связи количества митохондриальной ДНК со старением. Это было вызвано тем, что подобные исследования проводили на относительно малом количестве людей. Большой объем исследуемых пациентов позволил авторам уверенно утверждать, что существует корреляция между снижением уровня митохондриальной ДНК в крови и смертностью. Необходимо отметить, что наблюдаемые авторами зависимости хорошо описываются теорией запрограммированного старения, активно разрабатываемой академиком РАН Владимиром Скулачевым. Суть этой теории заключается в том, что митохондрии являются основным источником активных форм кислорода, которые повреждают другие молекулы, в первую очередь митохондриальные, к которым и относится митохондриальная ДНК. Такие повреждения приводят к уменьшению количества митохондрий, а затем к гибели клеток, чем, по мнению Скулачева, и обусловлены возрастные дегенеративные процессы в различных тканях и органах.  

Воздействие активных форм кислорода приводит к окислению митохондриальной ДНК, а окисленная ДНК, по многим данным, являетсямощным стимулом, вызывающим воспаление. Известно, что с возрастом воспалительный фон возрастает. Существует даже теория «воспалительного старения» (англ. «inflammaging» = «inflammation»+»aging»), которая утверждает, что постепенное повышение воспалительных реакций в организме с возрастом и приводит к старению организма. Таким образом, нацеливаясь на снижение продукции активных форм кислорода в митохондриях, можно уменьшать окислительные повреждения митохондриальной ДНК, предупреждая как воспалительные реакции, так и возрастное снижение количества митохондриальной ДНК, тем самым предотвращая старение и продлевая жизнь. Хорошая новость заключается в том, что эффективные митохондриально-направленные антиоксиданты, в частности, созданные в НИИ Митоинженерии ионы SkQ1 уже активно исследуются в качестве терапии различных возрастных заболеваний.

Снижение концентрации митохондриальной ДНК в крови является признаком старения организма и напрямую связано с повышенным риском смерти от любых причин. К такому выводу пришли сотрудники Университета Джонса Хопкинса, которые изучали данные многолетнего наблюдения за более чем 16 тысячами пожилых американцев. Отчет об исследовании опубликован в Journal of Molecular Medicine.

Митохондрии – это органеллы, в которых происходит большая часть окислительных реакций, обеспечивающих клетку энергией. У этих внутриклеточных образований есть собственная ДНК, которая включает 37 генов, без которых митохондрия не может работать. 

Авторы работы измерили концентрацию митохондриальной ДНК в образцах крови 16,4 тысячи американцев, которые принимали участие в двух исследованиях по оценке факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний и атеросклероза. Масштабные исследования шли в два этапа: с 1987 по 2013 и с 1989 по 2006 годы.

Как выяснилось, концентрация митохондриальной ДНК в крови участников значительно снижалась  с возрастом. Низкий ее уровень напрямую коррелировал со старческой астенией (frailty), потерей мышечной массы и другими возрастными изменениями. Среди 20% участников с наименьшей концентрацией митохондриальной ДНК в крови, риск смерти в течение периода наблюдения был выше на 47% по сравнению с теми, у кого это показатель был самым большим. Высокий уровень митохондриальной ДНК, напротив, коррелировал с увеличенной продолжительностью жизни. Этот показатель был выше у женщин по сравнению с мужчинами той же возрастной группы, а также у афроамериканцев по сравнению с участниками европейского происхождения.

«Мы не можем точно сказать, является ли выявленная связь причинно-следственной, либо речь идет о корреляции, однако в любом случае митохондриальная ДНК может стать весьма полезным биомаркером для исследований в области старения», – считает один из авторов исследования медицинский генетик Дэн Аркинг (DanArking). По мнению ученых, измерение уровня митохондриальной ДНК может предсказать возрастные дистрофические изменения за несколько лет до появления первых симптомов. Кроме того, подобным образом можно оценивать эффективность различных экспериментальных методик лечения, направленных на замедление процессов старения.

Результаты исследования МедНовостям прокомментировал Роман Зиновкин, кандидат биологических наук, заведующий лабораторий молекулярной биологии НИИ Митоинженерии МГУ:

Роль митохондрий в процессе старения, которая изначально описывалась экзотической и непопулярной теорией, сейчас признается большинством ученых-геронтологов. Количество статей, посвященных этой теме, с каждым годом увеличивается.

До появления этой публикации в научной средесуществовали разногласия относительно связи количества митохондриальной ДНК со старением. Это было вызвано тем, что подобные исследования проводили на относительно малом количестве людей. Большой объем исследуемых пациентов позволил авторам уверенно утверждать, что существует корреляция между снижением уровня митохондриальной ДНК в крови и смертностью. Необходимо отметить, что наблюдаемые авторами зависимости хорошо описываются теорией запрограммированного старения, активно разрабатываемой академиком РАН Владимиром Скулачевым. Суть этой теории заключается в том, что митохондрии являются основным источником активных форм кислорода, которые повреждают другие молекулы, в первую очередь митохондриальные, к которым и относится митохондриальная ДНК. Такие повреждения приводят к уменьшению количества митохондрий, а затем к гибели клеток, чем, по мнению Скулачева, и обусловлены возрастные дегенеративные процессы в различных тканях и органах.  

Воздействие активных форм кислорода приводит к окислению митохондриальной ДНК, а окисленная ДНК, по многим данным, являетсямощным стимулом, вызывающим воспаление. Известно, что с возрастом воспалительный фон возрастает. Существует даже теория «воспалительного старения» (англ. «inflammaging» = «inflammation»+»aging»), которая утверждает, что постепенное повышение воспалительных реакций в организме с возрастом и приводит к старению организма. Таким образом, нацеливаясь на снижение продукции активных форм кислорода в митохондриях, можно уменьшать окислительные повреждения митохондриальной ДНК, предупреждая как воспалительные реакции, так и возрастное снижение количества митохондриальной ДНК, тем самым предотвращая старение и продлевая жизнь. Хорошая новость заключается в том, что эффективные митохондриально-направленные антиоксиданты, в частности, созданные в НИИ Митоинженерии ионы SkQ1 уже активно исследуются в качестве терапии различных возрастных заболеваний.