База данных исследований по борьбе со старением

В лаборатории доктора Гоноса была разработана бессмертная клеточная линия фибробластов, полученная из эмбрионов крыс. Клеточная линия начинает проявлять признаки старения при инактивации Т-антигеном вируса SV40. Благодаря этому были клонированы несколько ассоциированных генов старения. Исследования показали особо важную роль одного из них — гена, кодирующего кластерин (аполипопротеин J).В настоящее время группа доктора Гоноса занимается разработкой способов увеличения продолжительности жизни клеточных линий за счет активации экспрессии субъединиц протеасомного комплекса (белкового комплекса, осуществляющего разрушение белков в конце их жизненного цикла).В лаборатории Гоноса осуществляли суперэкспрессию субъединицы beta-5 в клетках различных линий. Кроме того, на линии фибробластов эмбрионов человека WI38/T, было показано, что возрастание уровня сборки и функциональной активности протеасом можно добиться суперэкспрессией hUMP1/POMP белка. Как известно, данный белок участвует в сборке протеасомного комплекса. Стимуляция его экспрессии также приводила к увеличению устойчивости клеточной линии к различным оксидантам. Эксперименты показали, что суперэкспрессия субъединицы beta-5 повышала активность протеасом и приводила к увеличению продолжительности жизни.

Область исследований лаборатории Джефри Гимбла — выделение и характеристика зрелых стволовых клеток из жировой ткани и костного мозга, применение зрелых стволовых клеток для решения проблем регенеративной медицины. Стволовые клетки, полученные из жировой ткани (СКЖТ), сравнительно легко выделяются. Однако, есть большое количество данных, описывающих трофические эффекты СКЖТ, непосредственно связаны с секретомом СКЖТ и растворимыми факторами, найденными в нём. В секретоме СКЖТ можно идентифицировать фактор роста гепатоцитов, гранулоцитарный и макрофагальный колониестимулирующий факторы, интерлейкины 6, 7, 8, 11, фактор некроза опухоли-альфа, эндотелиальный сосудистый фактор роста, нейротрофические факторы, адипокины и многое другое. Ученые группы Джефри Гимбла проанализировали имеющиеся данные о секретоме СЖКТ и его воздействии на иммунную и центральную нервную системы, сосудообразование и сердечную регенерацию.

Лаборатория доктора Гилли изучает корреляцию укорочения теломер с воздействиями окружающей среды, включая физические и психологические факторы. Была исследована длина теломер у 686 (однояйцевые и разнояйцевые близнецы) ветеранов Второй мировой и Корейской войн в возрасте 73–85 лет. Длина теломер в лейкоцитах уменьшалась на 71 п.н. с каждым годом старения. Также была выявлена корреляция между сходными факторами окружающей среды и длиной теломер. Дополнительно было установлено, что у страдающих гипертензией и ишемической болезнью теломеры были значительно короче. Результаты показывают важность влияния факторов окружающей среды на длину теломер у пожилых людей. Оценка средней длины теломерных участков поможет понять основные механизмы динамики теломер человека в процессе развития, старения, а также с целью разработки методов лечения.

При сахарном диабете, а также с возрастом, наблюдается снижение экспрессии фермента лизил-оксидазы, что сопровождается увеличением уровня продуктов окисления лизина — аллизина (ALL) и конечного продукта окисления — 2-аминоадипиновой кислоты (2-ААА). При этом оказалось, что уровень обоих продуктов увеличивался у пациентов с возрастом и при прогрессирующем развитии катаракты. Однако у диабетиков в хрусталике происходило увеличение только одного из продуктов — аллизина. Группу доктора Гиблина заинтересовали механизмы возникновения таких различий. Хрусталики подопытных кроликов подвергали гипербарической оксигенации (насыщение кислородом под повышенным давлением). Далее с помощью массовой спектрометрии исследовали содержание ALL, 2-ААА. При оксигенации в ядрах хрусталика резко увеличивался только уровень ALL. Ученые предположили, что причина отсутствия роста 2-AAA — условия, при которых окисление лизина не осуществлялось до конечного продукта. Кроме того, образование маркеров окисления глюкозы и липидов при этом также не наблюдалось. Следовательно, при старении, как и при оксигенации, происходит каталитическое окисление лизина до дикарбонилов с участием ионов металлов, а не перекисное окисление до аскорбатов, на что указывало бы наличие 2-AAA.Это говорит о том, что применение хелатирующих агентов может способствовать замедлению старения хрусталика с возрастом.

Многочисленные исследования показывают, что C-Jun N-terminal киназы (JNK) причастны как к росту опухоли, так и к проявлению нейропатических болей. Группа профессора Петера Гернераизучала роль JNK в росте опухоли и проявлении боли в модели рака кожи. Было подтверждено, что рост опухоли был связан с активацией JNK в опухолевой массе, спинном мозге и периферических нервах. В ходе исследований животным была произведена инъекция пептида Д-JNKI-1 (селективного ингибитора JNK). В результатерост опухоли замедлился, а подопытные животные стали меньше реагировать на раздражение, что говорит об уменьшении болевых ощущений. В отличие от этого, инъекция морфина (5 мг/кг), обычно используемого как анальгетик на терминальной стадии рака, не ингибировала рост опухоли. Данные исследований показывают, что JNK ингибиторы, такие как Д-JNKI-1, могут быть использованы для лечения рака и болевых синдромов.

Задача лаборатории — понимание механизмов биологии старения и долголетия на модели C.elegans. В то время как генетика развития является областью интенсивных исследований в течение многих лет, изучение роли генов в ограничении продолжительности жизни и процессе старения, начались сравнительно недавно. Идеальная модель — нематоды. Их геном полностью сиквенирован, а продолжительность жизни — 2–3 недели. Однако различные мутации C.elegans предоставляют еще больше возможностей для экспериментов по продлению жизни. Некоторые из них живут в пять раз дольше по сравнению с обычными представителями вида. Понимание механизмов старения у таких простых организмов может дать возможность приблизиться к пониманию аналогичных механизмов у человека, что, в свою очередь, сократит риск возникновения широкого спектра возраст-зависимых заболеваний.

Провоспалительный цитокин — фактор некроза опухоли альфа (TNFальфа) является одним из цитокинов, запускающих каскад NFкB-сигнального пути. Это приводит к экспрессии антиапоптотических/антинекрозных генов и в конечном итоге к выживанию клетки. Что важно, активация NFкB в раковой клетке позволяет ей уклониться от программируемой клеточной гибели. Стоит отметить, что роль NFкB при канцерогенезе двояка. В некоторых случаях он является одной из причин выживания и разрастания опухоли, однако известны примеры и обратного его воздействия. В частности, есть данные, что доксорубицин (антираковое средство при химиотерапии) запускает апоптоз раковых клеток толстой кишки именно через NFкB-путь. В настоящее время принято считать, что эффект конкретного средства зависит от типа рака и от его стадии. Это делает NFкB привлекательной мишенью для воздействия при лечении раковых заболеваний и требует дальнейших исследований для определения других потенциальных механизмов NFкB-опосредованной устойчивости раковых клеток к клеточным механизмам программируемой гибели и способам воздействия на эти механизмы.

Молекулярные и физиологические изменения, которые происходят в гиппокампе крыс (зоны CA1, CA3 и зубчатой извилине) весьма сходны с индивидуальными возрастными изменениями этой структуры мозга у человека. Исследователями была проверена гипотеза об улучшении качества пространственной памяти старых крыс (24–28 месяцев) при вмешательствах, нацеленных на понижение избыточной активности этой зоны. Ученые использовали аденовирусную трансдукцию (перенос генетического материала с помощью вируса или вирусной ДНК) генов мышей, вызвавшую гиперэксперссию тормозного нейропептида Y 13–36 в зоне гиппокампа CA3. Это подавило избыточную активность зоны СA3 и наблюдалось улучшение пространственной долговременной памяти у старых крыс. В последующих экспериментах эффект улучшения памяти у старых крыс получали при использовании низких доз противоэпилептических агентов: вальпроата натрия и леветирацетама. Ученые группы Мишель Галахер выяснили, что избыток нейрональной активности СA3 области гиппокампа соотносился с ухудшением памяти у пожилых крыс. Использование низких доз противоэпилептических препаратов и у пожилых людей с когнитивными нарушениями может иметь терапевтический эффект для улучшения памяти.

Основное направление исследований Леонида и Натальи Гавриловых — поиск факторов долголетия, действующих на ранних этапах жизни человека. Например, у молодых мужчин, имеющих плотное телосложение, вероятность дожить до ста лет существенно ниже по сравнению со сверстниками, имеющими худощавое или нормальное телосложение. Условия жизни в раннем детстве (например, детство, проведенное на ферме) также влияют на долголетие. Некоторые факторы можно изменить только при планировании рождения ребенка. Одним из таких факторов оказался возраст матери в момент рождения ребенка. В настоящее время исследователи начали масштабный проект по изучению долголетия в США. Этот проект позволит более детально выяснить влияние условий жизни в детстве, юношестве и среднем возрасте на достижение возраста исключительного долголетия (100 лет). Помимо факторов, связанных с условиями жизни, проект Гавриловых также включает в себя поиск биологических факторов долголетия, используя популяционные данные - то, что составляет предмет науки, называемой биодемографией. В частности, создание обширной базы данных на долгожителей США (несколько тысяч людей доживших до ста лет), позволит прояснить направление и тип наследования продолжительности жизни, влияние долголетия родителей на траектории смертности потомства, а также выяснить роль репродуктивного возраста родителей в достижении исключительного долголетия у потомства. Одно из исследований, проведенных Леонидом и Натальей Гавриловыми, было посвящено различным демографическим сценариям и прогнозам численности населения. Целью исследования было прояснить демографические последствия успешной биомедицинской борьбы со старением. Это очень важный вывод, потому что он может изменить существующее общественное мнение о том, что продление жизни неизбежно приведёт к перенаселению. Шансы людей, родившихся от молодых матерей (20–25 лет), дожить до ста лет почти вдвое превышают таковые для людей, родившихся отматерей более старшего возраста. Исследователи обнаружили, что победа над старением, радость общения с детьми и устойчивая численность населения не являются взаимоисключающими.

В исследовании, проведенном группой Линг Вэй, были показано, что периферическая стимуляция и физиотерапия может способствовать нейрососудистой пластичности и функциональному восстановлению после расстройств ЦНС, таких как ишемический инсульт. Ишемия — местное малокровие, чаще обусловленное сосудистым фактором (сужением или полной обтурацией просвета артерии), приводящее к временной дисфункции или стойкому повреждению ткани или органа. Самыми чувствительными к ишемии являются органы центральной нервной системы и миокард. Исследователи под руководством Линг Вэй вызывалиу взрослых мышей ишемический инсульт правой сенсомоторной зоны коры или симулировали это повреждение. Через три дня после очаговой ишемии коры все мыши получали инъекции BrdU (5-бром-2’-дезоксиуридин) и половина — стимуляцию усов для повышения афферентных сигналов в кору поврежденного участка. Через 14 дней после инсульта стимуляция усов существенно повысила уровень фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) и стромального фактора-1 (SDF-1), а также у этих животных улучшилось локальное церебральное кровообращение. Нейрогенез, который детектировался по уровню ядерного белка (NeuN) и по окрашиванию BrdU, также улучшался. Таким образом, под влиянием периферической стимуляции отмечалось улучшение нейрогенеза и миграции клеток у мышей после фокальной ишемии.