Когда стресс продлевает жизнь
Окислительный стресс, перенесённый в раннем детстве, увеличивает продолжительность жизни – по крайней мере, у круглых червей.
Продолжительность жизни зависит от генов: у долгожителей-родителей будут дети, которые с определённой вероятностью тоже проживут долго (с другой стороны, хотя продолжительность жизни и зависит о генов, но всё же не очень сильно – год назад мы говорили о том что наследственные факторы определяют продолжительность жизни лишь на 7%). Продолжительность жизни также зависит и от условий, в которых мы живём (к таким условиям можно отнести и те, которые зависят от нас самих, вроде вредных привычек). Но при этом, если взять генетически абсолютно идентичных близнецов и растить их в абсолютно идентичных условиях, всё равно есть вероятность, что один проживёт дольше, а второй меньше.
Такой эксперимент легко поставить на нематоде Caenorhabditis elegans: один червь-гермафродит может произвести на свет сотни генетически идентичных потомков, которых легко держать в одинаковых условиях. Среди них будут такие, которые проживут всего три дня, и будут такие, которые проживут целых двадцать дней. Тут, очевидно, играют роль стохастические, случайные процессы, происходящие между молекулами и клетками.
Гены, как известно, не программируют судьбу, они лишь определяют вероятность, с которой организм получит тот или иной признак (если, конечно, не рассматривать случаи, когда особо важный ген просто отключается, что означает стопроцентную смерть). И даже в идентичных условиях и с идентичными генами всё равно остаётся поле для вариаций, потому что в силу физико-химических законов биомолекулы могут провзаимодействовать друг другом в одном случае так, а другом – чуть-чуть иначе. И в итоге такие случайные вариации в молекулярной кухне могут вполне заметно отразиться на состоянии организма в целом.
Исследователи из Мичиганского университета решили выяснить, что происходит с одинаковыми червями, почему они живут настолько разное время. Оказалось, что долгоживущие нематоды на ранних этапах развития испытывают больший окислительный стресс. Этот стресс возникает из-за так называемых активных форм кислорода – агрессивных молекул-окислителей, которые возникают как побочных продукт некоторых метаболических реакций.
У клеток есть специальные противоокислительные ферменты, которые нейтрализуют активные формы кислорода, потому что если дать им накапливаться, они начнут окислять белки, липиды, нуклеиновые кислоты, из-за них возникнут мутации, и ничем хорошим это не кончится. Степень стресса зависит от того, хорошо ли работают антиокислительные гены и в каких условиях живёт организм, но, видимо, большую роль тут играют и те стохастические процессы, о которых только что шла речь.
По всему выходит, что окислительный стресс должен сокращать жизнь, и в пользу этого есть ряд экспериментальных свидетельств. Однако в некоторых случаях, видимо, окислительный стресс идёт на пользу. В статье в Nature Урсула Джейкоб (Ursula Jakob) и её коллеги пишут о том, что если у молодых червей искусственно повысить уровень активных форм кислорода, то из червей получатся долгожители. Что за механизм тут работает, пока непонятно. Авторам работы удалось выяснить только то, что разницу между червями-долгожителями, «окисленными» в раннем детстве, и прочими червями можно увидеть в некоторых ферментах, которые занимаются модифицированием белков-гистонов. Это белки-упаковщики ДНК, некоторые участки ДНК они упаковывают очень плотно, так что информация в них недоступна для чтения; некоторые участки ДНК гистоны держат в свободном доступе. Химические модификации на гистонах влияют на то, как они работают, что и как упаковывают; соответственно, ферменты, которые занимаются модификациями гистонов, влияют на активность целого ряда генов.
Можно предположить, что такие ферменты, почувствовав на ранних этапах развития повышенный уровень активных форм кислорода, так влияют на гистоны, что в клетках активируются гены, обеспечивающие долгую жизнь. В клетках млекопитающих есть аналогичные ферменты, которые влияют на работу гистонов и которые при этом чувствительны к окислительному стрессу. Но можно ли удлинить жизнь млекопитающим с помощью окислительного стресса в детстве, станет ясно только после дальнейших исследований.
