Голодная спячка останавливает биологические часы
В течение последних 80 лет ученые провели множество экспериментов, в которых было продемонстрирована способность низкокалорийной диеты увеличивать продолжительность жизни различных модельных организмов, в том числе крыс, мышей, дрожжей, мух-дрозофил, пауков, рыб, обезьян и нематод на 30%-200%.
Исследователи университета Дьюка, работающие под руководством адъюнкт-профессора Дэвида Шервуда (David R. Sherwood), продемонстрировали, что лишение пищи приостанавливает развитие круглых червей C.elegans. Нематоды продолжают двигаться в поисках пищи, однако их клетки и органы прекращают стареть и переходят в состояние покоя. При появлении пищи развитие червей возобновляется и продолжается в нормальном режиме, однако в результате продолжительность их жизни может быть увеличена вдвое.
В естественных условиях такие организмы как C.elegans неизменно сталкиваются с периодами дефицита питательных веществ, оказывающими влияние на их развитие. В более ранних экспериментах авторы продемонстрировали, что помещение яиц этих нематод в обедненную питательными веществами среду полностью останавливает их развитие.
Объектом их недавенго исследования стали две последние стадии развития личинок C.elegans – L3 и L4, – на которых происходит формирование важных тканей и органов, таких как вульва. На этих стадиях вульва нематод развивается из комочка, состоящего из 3 клеток, в структуру из 22 клеток. Эксперименты показали, что лишение пищи на разных этапах развития в течение этих двух стадий останавливало формирование вульвы только на этапах, когда она состояла из 3 или 22 клеток. Дальнейшие эксперименты показали, что в условиях голода развитие всех тканей и клеток организма замирало на одном из двух критических этапов.
Нематода C.elegans, мышечные клетки которой помечены зеленым, а зародышевые клетки – красным флуоресцирующим красителем. Развитие этих и других клеток замирает на одном из двух критических этапов развития, что приостанавливает старение нематод на период голода.
Авторы также показали, что нормальное развитие нематод возобновляется даже после длительного голодания на протяжении, по крайней мере, двух недель. За счет приостановки биологических часов это продлевает жизнь червей в два раза.
Исследователи считают, что сделанные наблюдения распространяются на злокачественные клетки. До сих пор никто не мог объяснить, почему клетки опухоли, метастазировавшие на ранних этапах заболевания могут пребывать в состоянии покоя в течение многих лет, после чего приводить к рецидиву болезни. Вполне возможно, что они используют механизмы, схожие с механизмами, помогающими клеткам нематод переживать неблагоприятные для жизни периоды.
В настоящее время авторы занимаются поиском генетических механизмов, способных обратимо останавливать развитие C.Elegans.
Статья Adam J. Schindler et al. Identification of Late Larval Stage Developmental Checkpoints in Caenorhabditis elegans Regulated by Insulin/IGF and Steroid Hormone Signaling Pathways опубликована в журнале PLoS Genetics.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Duke University:
Strict Diet Suspends Development, Doubles Lifespan of Worms.
24.06.2014