Карманный справочник врача. Основы геронтологии

Обычная амеба является излюбленным простейшим для изучения старения, в частности, для решения вопроса о необходимости деления для полноценного самообновления.

Известны опыты по многократному удалению части цитоплазмы у амебы, что приводит к прекращению деления (так как амеба не успевает дорасти до нужного размера), при этом ПЖ (как период между делениями) многократно возрастает. Такое удаление цитоплазмы является стимулом для усиленного роста и самообновления клетки, хотя, несомненно, деление клетки имеет дополнительные механизмы самообновления, не наблюдающиеся при остановке клеточного деления. Наиболее полноценным оказывается половой процесс – деление с обновлением и «перетасовыванием» генного материала одноклеточных, что дополняется также взаимной конкуренцией клеток между собой на уровне популяции у многоклеточных.

В ходе подготовки к делению простейшие претерпевают выраженные изменения – лизируется ряд внутренних и внешних структур (жгутики и пр.), которые затем возникают заново. Таким образом, деление простейших – сложный процесс многогранного самообновления, в котором и проходит жизнь типичных одноклеточных организмов; простейшие или одноклеточные – вовсе не простые организмы, они имеют сложное строение и циклы развития и тесно связаны в жизни, росте и развитии с внешней средой.

Старение других организмов

Значительные успехи в увеличении ПЖ достигнуты при изучении Caenorhabditis elegans (C. elegans). Это маленькая свободно живущая нематода, ее генóм полностью изучен в 1998 году.

Длина взрослой особи – около 1 мм, тело состоит примерно из 1000 соматических и 1000–2000 половых клеток. Генетический аппарат C. elegans очень простой: в 6 парах гомологичных хромосом содержится, по-видимому, около 3000 жизненно важных генов. Гаплоидный геном содержит 80 млн пар нуклеотидов (в 17 раз больше, чем у E. Coli, и в 38 раз меньше, чем у человека). С помощью мутационного анализа идентифицировано около 800 генов.

Цикл развития C. elegans – около 9 суток, состоит из 4 личиночных (3–5 дней) и репродуктивной стадий. Установлены гены (daf-1, daf-2, daf-16, age-1), ответственные за замедление развития, метаболизма и увеличение ПЖ. Известно более 50 мутантов с увеличенной ПЖ, но часто с аномалиями развития.

Существование популяций С. еlegans с разной длительностью жизни убедительно демонстрирует, что темп старения находится под генетическим контролем. C помощью химических мутагенов удалось получить червей с большей на 50 % для СПЖ и в 2 раза – для максимальной продолжительностью жизни. Ген аge-1 определяет активацию спермы, он рецессивен и плотно сцеплен с геном fer-15, влияющим на репродукцию, возможно, это один и тот же ген; при этом одной из функций продукта дикого типа гена age-1 может быть усиление репродуктивных свойств, а другой – снижение продолжительности жизни.

Было обнаружено, что мутации в ряде других генов, названных «часовыми генами» (clk-1, 2 и 3), также влияют на продолжительность жизни C. elegans. Генетический анализ червей с мутациями в двухчасовых генах или одном часовом и других генах, увеличивающих продолжительность жизни, выявили червей со специфическими комбинациями мутаций, живущих в пять раз дольше, чем нормальные, с удлинением каждой фазы жизненного цикла. Более того, такие черви реже питались и выделяли продукты жизнедеятельности и медленнее двигались. Функция белков clk до сих пор неизвестна, но они могут действовать как регуляторы старения у нематод. Показано, что группа генов C. elegans, имеющих отношение к контролю продолжительности жизни (age-1, daf-2, daf-23, spe-26, clk-1), является частью общего генетического пути и контролируется геном age-1. Интересно, что ген daf-2 является гомологом рецептора инсулина. Уменьшение активности этого гена приводит к существенному (в 2 раза) увеличению ПЖ. У C. elegans образуется 959 соматических и около 2000 половых клеток (ПК). Удаление у них зрелых ПК или гонад не влияет на старение и ПЖ. Однако при удалении родоначальных ПК, то есть СК, установлено 2-кратное увеличение ПЖ. Объясняют это тем, что половая линия является источником рост-подавляющего сигнала, аналогичного инсулиноподобному фактору 1 (IGF-1) у млекопитающих. Исключение этого фактора, как считают, способствует замедлению развития, старения и увеличению ПЖ. При этом рост взрослой особи продолжается до гигантских размеров. У других видов нематод увеличения ПЖ и/или гигантизма не обнаружено. Известно, что у некоторых видов млекопитающих гонадэктомия в молодости вызывает гигантизм.