Хормонални рецептори срещу стареенето Max-Planck-Gesellschaft

Caenorhabditis elegans: Идеален модел организъм за възрастови изследвания

Кръгъл червей Caenorhabditis elegans не живее дълго - след 20 дни обикновено свършва. Това го прави идеален изследователски обект за учените, тъй като те могат да изследват целия жизнен цикъл на червея за кратък период от време (Фиг. 1). В допълнение, геномът на организма, който се състои от по-малко от хиляда клетки, е напълно анализиран и много от гените на глистите също се намират при хора в подобна форма. Следователно изследователите от Института по биология на остаряването на Макс Планк искат да използват Caenorhabditis elegans разберете как хормоните контролират стареенето. Те се интересуват особено от хормоналните рецептори в клетъчното ядро, които регулират активността на метаболитните гени.

Фиг. 1: Жизненият цикъл на Caenorhabditis elegans. При благоприятни условия нематодата преминава през различни етапи на развитие и бързо напредва (за 3 до 5 дни) от стадия на ембриона през четири етапа на ларвите (L1 - L4) до възрастния червей (оптимална температура на околната среда: 15 - 20 ° C). След това възрастните червеи живеят още 2 до 3 седмици.

Намаленият прием на калории може да има удължаващ живота ефект

Намаляването на приема на калории има пряко въздействие върху дълголетието ни. В специализираната литература това се нарича „диетично ограничение“ или „диетично ограничаване на калориите“ (тук накратко „диета“). Диетата може да повлияе на здравето и продължителността на живота на различни организми и да увеличи продължителността на живота на червеи, мухи и гризачи. Намаленият прием на калории обаче не трябва да води до недохранване. Въпреки това основните механизми все още не са напълно разбрани. Научни доказателства показват, че диетата при хората понижава телесната температура, нивата на инсулин и телесните мазнини. В допълнение, подобрените нива на холестерол и липиди показват намален риск от сърдечно-съдови заболявания. И обратно, разбира се, твърде високият прием на калории може да бъде рисков фактор за свързани с възрастта заболявания като затлъстяване, диабет, сърдечни заболявания, невродегенерация и рак. Описаното тук проучване предоставя важни доказателства, че хормоналните рецептори регулират увеличаването на продължителността на живота, свързано с диетата.

Хормоналните рецептори контролират процеса на стареене

Описаните в изследването хормонални рецептори са протеини, които се намират в клетъчното ядро и които свързват определени сигнални молекули, в случая хормони [2, 3]. Всеки рецептор има много специфично свързващо място за съответната сигнална молекула. Веднага след като се свърже с рецептора, той се активира и задейства специални сигнални процеси. Рецепторите, изследвани тук, конкретно влияят върху експресията, т.е. включването и изключването на отделни гени или генни групи в клетъчното ядро и по този начин контролират клетъчното развитие и метаболитните програми.

Резултатите от изследователите от Кьолн показват, че хормоналният рецептор NHR-62 трябва да е активен, за да има намален прием на калории, за да има удължаващ живота ефект. Живее с активен NHR-62 Caenorhabdititis elegans с намален прием на калории с една четвърт от нормалния си живот по-дълго. Тези данни предоставят първите доказателства, че ядреният рецептор NHR-62 е отговорен за удължаването на продължителността на живота, причинено от диетата. Очевидно има все още неидентифициран хормон, който контролира живота на червея чрез точно този рецептор. Ако този хормон бъде идентифициран, той може да бъде приложен на червея и по този начин евентуално да удължи живота му дори без заобикаляне чрез намаляване на калориите. Хормоналният рецептор NHR-62 се произвежда в различни клетки, включително нервни клетки и чревни клетки.

Анализите на транскриптом, т.е. измерването и сравняването на всички молекули на пратеника РНК (тРНК), произведени в клетка, също показват, че диетата има значително въздействие върху активирането на гените. От приблизително 20 000 гена в червея, около 3000 променят активността си, около 600 от които се регулират само от NHR-62. Следователно има много други гени, които влияят върху продължителността на живота и може би регулират общата продължителност на живота в мрежата. Изследователите на Макс Планк също подозират, че такива хормонални рецептори не само контролират максималната възраст на кръглите червеи, но и тази на хората; той има рецептор, подобен на NHR-62, обозначен като HNF-4a.

Храненето влияе върху продължителността на живота по друг начин.Друго проучване на учените показа, че червеите без друг хормонален рецептор, NHR-8, от една страна, остават в нещо като "предпубертетна" младежка фаза за по-дълго време, преди да са напълно израснали [3] . От друга страна, те също умират по-рано от животните с активен рецептор. NHR-8 рецепторите се намират в ядрото на чревните клетки (Фиг. 2), той е отговорен за баланса на холестерола в организма. Без него червеят не може да произвежда достатъчно стероидни хормони от холестерола и по този начин по-късно става полово зрял. Освен това метаболизмът му се променя и следователно продължителността на живота му намалява. Както при NHR-62, има и сродни, хомоложни гени на NHR-8 при хората. Метаболизмът на холестерола може да има пряко влияние не само върху физическото развитие, но и върху продължителността на живота на човека.

Фиг. 2: Рецепторът NHR-8, слят със зеления флуоресцентен протеин GFP, се експресира в чревни клетки на Caenorhabditis elegans и се намира предимно в ядрото. Червеят, показан тук, е в стадий на личинка L3. Скала: 20 μm. Вляво: Пълно изображение на нематодата с флуоресцентен микроскоп. Натрупването на слетите рецептори (NHR-8-GFP) се разпознава ясно по зелените точки. Вдясно: уголемяване на лявия изглед, за да стане ясно, че рецепторът се намира само в ядрото на чревните клетки. Червата се простират от двете страни по главната ос на тялото.

Резултатите, описани тук, показват за първи път, че ядрените рецептори са от решаващо значение за удължаването на продължителността на живота с намален прием на калории, което предполага както хормонален, така и метаболитен контрол на продължителността на живота и процеса на стареене на клетките и организмите на различен фон, повлиян от хормоналната активност появява се.