Atklājumi.lv

Viena gēna izslēgšana var pagarināt dzīvi par 20%

ASV Nacionālo veselības institūtu (NIH) pētnieki atklājuši, ka, ierobežojot viena konkrēta gēna darbību, peļu dzīves ilgums palielinās līdz pat 20 procentiem. Attiecinot šādu pieaugumu uz cilvēkiem, vidējais attīstīto valstu iedzīvotāju mūža ilgums pieaugtu līdz aptuveni 95 gadiem. Lai gan zinātnieki atzīst, ka šī gēna modifikācija nedos jaunības eliksīram līdzīgu efektu, turpmākie pētījumi var pavērt ceļu garākām, veselīgākām un možākām vecumdienām.

Rapamicīna (rapamycin) - augsnes baktēriju Streptomyces hygroscopicus saražotas vielas - spēju palielināt rauga, mušu, tārpu un arī peļu dzīves ilgumu zinātnieki pēta jau vairākus gadus. Tā iedarbības mehānisms uz mūža pagarināšanos nav īsti saprotams, taču ir noskaidrots, ka rapamicīns nomāc svarīgas, par TOR (target of rapamycin - rapamicīna mērķis) nosauktas regulatorās olbaltumvielas aktivitāti. TOR, kuras variants (mTOR) ir arī zīdītājiem, šūnā regulē vairākus dzīvībai svarīgus procesus, ieskaitot šūnu dalīšanās tempu un olbaltumvielu sintēzes ātrumu.

Tomēr, neskatoties uz iespaidīgajiem eksperimentu rezultātiem, kuri iegūti pētot kā rapamicīns pagarina peļu mūžu, šī viela zīdītāju organismā rada nelabvēlīgas blakusparādības (galvenokārt, imūnfunkcijas samazināšanos), kas izslēdz iespējamību to izmantot profilaktisku, ilgtermiņa lietošanai cilvēkiem paredzētu preparātu ražošanā. Tas gan nenozīmē, ka būtu vispār jāatsakās no mTOR gēna pētījumiem. Alternatīvs veids farmakoloģiskai kāda gēna sintezēto proteīnu darbības ietekmēšanai ir tā modulācija molekulārā līmenī.

Lai noskaidrotu, kā pazemināta mTOR aktivitāte ietekmē dzīves ilgumu, amerikāņu un ķīniešu zinātnieki izmantoja peles, kuru genoms bija izmainīts tādējādi, ka to organismā izstrādājās tikai aptuveni 25% no parastā mTOR proteīnu daudzuma. Papildu tam bija paredzēts noskaidrot, vai un kā (vienveidīgi jeb segmentēti) manipulācijas ar zīdītāju dzīves ilgumu regulējošiem signālceļiem ietekmēs ar novecošanos saistītos procesus un patoloģijas. Raksts par pētījuma rezultātiem š.g. 30. jūlijā publicēts žurnāla "Cell Reports" interneta versijā.

Veiktā pētījuma ietvaros noskaidroja, ka eksperimentos izmantoto savvaļas tipa peļu vidējais mūža ilgums bija 26,2 mēneši, salīdzinājumā ar 30,3 mēnešiem pelēm, kurām bija ierobežota mTOR gēna darbība. Iegūtais pieaugums - ap 20% - bija ievērojami lielāks nekā pelēm iepriekšējos pētījumos, kuros mTOR darbību ierobežoja dodot dzīvniekiem rapamicīnu.

Tā kā rapamicīnu saņēmušajām pelēm iepriekš tika novēroti traucējumi glikozes metabolismā, tad pētnieki pievērsa uzmanību arī mTOR peļu enerģijas patēriņam, glikozes tolerancei un vispārējam metabolisma tempam. Nevienā no šiem rādītājiem nekonstatēja kādas ievērojamas atšķirības no savvaļas peļu līnijas. Tas ne tikai ļāva secināt, ka iepriekš novērotās vielmaiņas sistēmas darbības izmaiņas patiešām ir saistāmas ar paša rapamicīna īpašībām, nevis ar mTOR daudzuma samazināšanos, bet arī to, ka mTOR supresijas rezultātā panāktais mūža pagarinājums nav skaidrojams ar nozīmīgām izmaiņām metabolisma parametros.

Nosakot vairākus ar novecošanos saistītus biomarķierus, izrādījās, ka pelēm ar ierobežoto mTOR ekspresiju, to ir mazāk, nekā savvaļas tipa pelēm.

Tomēr, attiecībā uz orgānu un audu novecošanos, mTOR supresijas ietekme bija selektīva. mTOR ierobežotajām pelēm (salīdzinot jaunos un vecos īpatņus) bija labāki rezultāti atmiņas un mācīšanās testos, tās arī labāk balansēja un orientējās telpā, tāpat tām bija lielāks satvēriena un vispārējais muskuļu spēks. mTOR ierobežotās peles arī par aptuveni 1/3 retāk saslima ar ļaundabīgajiem audzējiem.

Turpretī tādi rādītāji, kā kaulu blīvums un ar vecumu saistītas saslimšanas ar infekcijas slimībām (resp. imūnfunkcijas pasliktināšanās), mTOR līnijā bija ievērojami sliktāki.

Izvērtējot rezultātus, pētnieki spriež, ka, iepretī rapamicīna farmakoloģiskai lietošanai, ar mTOR supresiju panākto lielāko mūža pagarinājumu, iespējams, var skaidrot vai nu ar to, ka rapamicīns iedarbojas mazāk efektīvi jeb arī, ka tas pamatā ietekmē tikai vienu no divām mTOR variācijām - mTORC1. Ģenētiska mTOR modulācija, turpretī, vienlīdz samazina abu variantu sintēzi.

Kopumā mTOR molekulāra ierobežošana samazina vai palēnina daudzus molekulāros, bioķīmiskos un funkcionālos peļu novecošanās parametrus, tomēr vienlaikus tā izraisa dažus nelabvēlīgus, ar audu novecošanos saistītus procesus, kā, piemēram, kaulu blīvuma samazināšanos un kataraktas veidošanās paātrināšanu.

mTOR gēna izpēte, meklējot cilvēka dzīves pagarināšanās un novecošanās procesu palēnināšanas līdzekļus, noteikti turpināsies, pētniekiem cenšoties precīzi noskaidrot visus tā ietekmē esošos signālceļus, lai saprastu vai un kā iespējams ietekmēt tā aktivitāti ar mazāk toksiskām vielām nekā rapamicīns (ņemot vērā, ka ģenētiska cilvēku modifikācija, izslēdzot noteiktus gēnus mātes un tēva DNS pašreizējos apstākļos nav iespējama), kā arī, meklējot ceļus, kā izvairīties no nelabvēlīgajām blakusparādībām.

Avots:

Wu et al., Increased Mammalian Lifespan and a Segmental and Tissue-Specific Slowing of Aging after Genetic
Reduction of mTOR Expression, Cell Reports (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2013.07.030

© Atklajumi.lv. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.