Вчені на шляху до відкриття таємниці довголіття: секрет може критися у агрефагії

• Стовбурові клітини (СК) відповідають за правильне функціонування організму, але з віком їхня кількість зменшується.
• Ключем до здоров’я СК є підтримка білкового гомеостазу — синтез нових і знищення пошкоджених білків.
• У майже всіх стовбурових клітинах використовується протеасомний метод утилізації, але є один вид, де процес кардинально інший.

Основну роль у процесі старіння організму, яке у результаті призводить до смерті, відіграють гемопоетичні стовбурові клітини. Вони унікальні, адже на випадок травм тривалий час запасають пошкоджені білки як будівельний матеріал. З часом вони втрачають здатність переробляти ці накопичені білки, що призводить до збоїв у роботі. Якщо цей процес відновити, теоретично можна значно продовжити тривалість життя.

Заборона розповідає про дослідження у Каліфорнійському університеті.

Утилізація білків у стовбурових клітинах: висновки вчених

Основною будівельною сировиною для організму є стовбурові клітини (СК). Вони здатні ділитися на інші спеціалізовані типи — це називається плюрипотентністю. Це означає, що вони можуть замінювати пошкоджені або відмираючі клітини новими і здоровими, пише Longevity.Technology.

З віком кількість стовбурових клітин зменшується, а функції погіршуються. Це є однією з причин виникнення вікових захворювань і погіршення загального стану здоров’я. Науковці з Медичної школи Каліфорнійського університету виявили, що це також головна причина старіння організму.

Вони досліджували різні види цих структурних одиниць і вже знали, що ключем до здоров’я СК є підтримка білкового гомеостазу. Попередні роботи показали, що стовбурові клітини синтезують білки набагато повільніше, ніж інші типи, але роблять їх максимально якісними. Уповільнення процесу допомагає їм робити менше помилок. Це важливо, адже неправильно складені білки можуть стати токсичними для клітин, якщо накопичуватимуться. Але деякі похибки неминучі — такі білки клітини утилізують (не тільки стовбурові, це спільний процес для всіх типів).

HSC-клітини: чим унікальні

У Каліфорнійському університеті зосередилися саме на утилізації. Вчені побачили, що у більшості клітин пошкоджені або неправильно згорнуті білки маркуються. Періодично протеасома (білковий комплекс) знаходить мічені та розщеплює їх на амінокислотні компоненти. Однак активність протеасом в одному з видів СК виявилася вкрай низькою, а саме — в гемопоетичних (HSC).

HSC — це попередники всіх клітин і тканин організму людини. Вони здатні підтримувати свою чисельність за допомогою ділення і можуть перетворюватися на різні типи клітин. Зокрема, виробляють нову кров та імунні клітини протягом усього нашого життя. 

Додаткові експерименти показали, що гемопоетики використовують кардинально відмінний від інших типів метод утилізації пошкоджених білків. Клітинне сміття збирається у кластери, які називаються агресомами там їх колективно знищує лізосома (органела, що містить травні ферменти). Цей процес називається агрефагією.

«Дуже незвичайним є те, що вважалося, що агрефагія запускається лише як реакція на сильний стрес, але насправді це нормальний фізіологічний шлях, який використовують стовбурові клітини. Це підкреслює, наскільки важливо для СК запобігати стресу, щоб вони могли зберегти своє здоров’я та забезпечити довголіття», — пояснив старший автор дослідження Роберт Сіґнер.

Основною перевагою протеасомного методу є те, що він практично одразу після виявлення розщеплює білки, виробляючи амінокислоти. Їх клітина може повторно використовувати для створення нових білків, але стовбурові клітини менш зацікавлені у цьому. Вчені припускають, що, зберігаючи колекцію пошкоджених білків в одному місці, стовбурові клітини можуть створювати власний сховок ресурсів на час коли вони терміново знадобляться, наприклад, після травми.

«Організм дійсно не може ризикувати втратою стовбурових клітин, тому наявність цього запасу сировини робить його більш захищеним. Стовбурові клітини — марафонці, але вони також повинні бути спринтерами світового класу, коли цього вимагають обставини», — каже Сіґнер.

Агрефагія: як продовжує життя

Дослідження також показали, що хоч майже всі молоді HSC мали агресоми, у процесі старіння вони майже повністю зникали. Тож ключовим фактором вікових розладів організму, що призводять до смерті, може бути нездатність стовбурових клітин ефективно знищувати неправильно згорнуті білки під час старіння.

Щоб перевірити свою теорію, науковці генетично вимкнули агрефагію. Стовбурові клітини продовжили накопичувати пошкоджений білок, але не знищували його. Це погіршило їхню форму, тривалість життя та регенеративну активність.

«Ми сподіваємося, що якщо ми зможемо покращити здатність стовбурових клітин підтримувати шлях агрефагії. Таким чином ми збережемо кращу пристосованість стовбурових клітин під час старіння та пом’якшимо порушення крові та імунні розлади», — резюмував Роберт Сіґнер.

Раніше Заборона розповідала про дослідження вчених з університету Джона Хопкінса. Вони спростували одне з основних наукових тверджень про формування білків. Це може стати ключовим відкриттям для розгадки процесів старіння мозку.