Atklājumi.lv

Hidras nemirstības gēns ļaus labāk izprast cilvēku novecošanu

Kāpēc mēs novecojam? Kā to apturēt? Vai iespējams saglabāt ķermeni un iegūt nemirstību? Šie ir jautājumi, uz kuriem cilvēce meklē atbildes kopš sirmas senatnes. Jau šumeru mītiskais varonis Gilgamešs devās okeāna dzelmē pēc nemirstības zieda, Ķīnas imperators Ši Huandi (259.–210.g.pmē.), meklējot veidu kā izbēgt no vecuma, sūtīja vairākas ekspedīcijas dzīvības eliksīra meklējumos, bet Dorians Grejs - Oskara Vailda literārais tēls - pārdeva savu dvēseli, lai paša vietā novecotu portrets. Tomēr īstās atbildes par vecumu, novecošanu un reģenerāciju spēj dot tikai zinātne. Pētot sīka saldūdens dzīvnieciņa hidras, spēju saglabāt "mūžīgo" jaunību, Ķīles universitātes (Vācija) zinātnieki negaidot atklājuši, ka gēns, kas to nodrošina var būt saistīts arī ar cilvēku novecošanos. Raksts par pētījumu publicēts ASV Zinātņu akadēmijas rakstu krājuma 2012.gada 12.novembra numurā.

Hidras - primitīvi, līdz 10 milimetrus lieli polipi - ir īpašas ar to, ka tām nenovēro nekādas novecošanās pazīmes un, atbilstoši dažiem pētījumiem, labvēlīgos apstākļos tās, iespējams, varētu dzīvot neierobežoti ilgu laiku. Šo īpašību hidrām nodrošina cilmes šūnas, kurām līdz ar vecumu nesamazinās aktivitāte kā tas notiek citos organismos. Ja izdotos izprast hidru mūžīgās dzīves noslēpumu, tas varētu palīdzēt labāk izprast arī sarežģītāku dzīvnieku, tai skaitā cilvēka novecošanās mehānismus. Šī iemesla, kā arī hidru ievērojamo reģenerācijas spēju dēļ to izpēte saista daudzus biologus.

Ķīles universitātes un Šlēsvigas-Holšteinas universitātes Medicīnas centra (ŠHUMC) ģenētiķi, meklējot gēnu vai gēnus, kas ļauj hidrām dzīvot "mūžīgi," atklāja, ka būtiska loma šajā procesā ir tā sauktajam FoxO gēnam. Šis gēns ir kopējs visiem dzīvniekiem un, iespējams, var sniegt atbildes uz jautājumiem par to, kāpēc mēs novecojam un kāpēc cilvēka cilmes šūnas ar laiku kļūst arvien mazāk aktīvas, pamazām zaudējot spēju nodrošināt audu reģenerāciju, gala rezultātā novedot pie muskuļu un orgānu atrofēšanās. Līdz šim bija izdevies iegūt pierādījumus, ka FoxO ir saistīts ar novecošanos mušām, tārpiem un pelēm, kā arī noskaidrot, ka specifiskas mutācijas cilvēku FoxO3a gēnā ir bieži sastopamas ilgdzīvotāju vidū. Tāpat bija atklāta FoxO3a nozīme pieaugušo (adult) asinsrades un nervu cilmes šūnu saglabāšanā.

Lai noskaidrotu, kā FoxO ietekmē hidru cilmes šūnu darbību, vācu ģenētiķi izveidoja divu veidu ģenētiski modificētus polipus - vieniem FoxO ekspresija bija ierobežota, bet otriem palielināta. Tos salīdzināja ar normālām hidrām. Izrādījās, ka dzīvniekiem grupā ar ierobežotu FoxO ekspresiju veidojas ievērojami mazāk cilmes šūnas. Papildu tam šīs grupas īpatņiem bija traucēta iedzimtās imūnsistēmas darbība - ievērojami samazinājās antimikrobiālo aizsardzību nodrošinošo peptīdu (aminoskābju monomēru polimēri) sintēze. "Līdzīga veida drastiskas imūnsistēmas izmaiņas ir novērotas arī vecākiem cilvēkiem," - norāda viens no pētījuma dalībniekiem Filips Rozentāls no ŠHUMC Klīniskās molekulārbioloģijas institūta. Savukārt grupā ar palielinātu ekspresiju cilmes šūnu īpašības ieguva pat specializētas šūnas.

Apkopojot šī un dažādu citu, ar FoxO gēnu saistītu, iepriekš publicētu pētījumu rezultātus, zinātnieki secināja, ka, pirmkārt, šis gēns bijis svarīgs cilmes šūnu agrīnajā evolūcijā, kā arī tam ir liela nozīme visu dzīvnieku cilmes šūnu aktivitātes uzturēšanā. Otrkārt, tas ir iesaistīts iedzimtās imūnsistēmas mehānismu darbības nodrošināšanā. Pagaidām nav skaidrs, kā varētu pārbaudīt FoxO gēna ietekmi uz cilvēka cilmes šūnām - tieša ģenētiska manipulācija ar cilvēkiem nav iespējama -, taču aplūkojamā raksta autori ir vienisprātis, ka tālāki pētījumi varētu būt nozīmīgi reģeneratīvās medicīnas un šūnu novecošanas novēršanas terapijas līdzekļu izstrādē.

Attēls: Hidra ar iekrāsotu foxO proteīnu. Dzīvnieka izmērs - apm. 1 cm. Ķīles universitātes publicitātes foto.

Avots:

Anna-Marei Boehm, Konstantin Khalturin, Friederike Anton-Erxleben, Georg Hemmrich, Ulrich C.Klostermeier, Javier A.Lopez-Quintero, Hans-Heinrich Oberg, Malte Puchert, Philip Rosenstiel, Jörg Wittlieb and Thomas C.G.Bosch. FoxO is a critical regulator of stem cell maintenance in immortal Hydra. // PNAS. Published online before print November 12, 2012.

Brīvpieejas materiāls. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.