Секрет невероятного долголетия голой кротовой крысы заключается в наличии особого гена, который индуцирует высокое содержание высокомолекулярной гиалуроновой кислоты (HMW-HA) в ее тканях. Впервые исследователям удалось перенести этот ген мышам, что значительно улучшило их здоровье и увеличило продолжительность жизни. Эти результаты открывают путь к возможному применению этого гена у человека.
Голая кротовая крыса, или голый землекоп (Heterocephalus glaber), привлекает внимание ученых своей исключительной долговечностью. В неволе они могут прожить до 41 года, что в 10 раз больше, чем у других видов грызунов аналогичного размера. В отличие от других млекопитающих, голые кротовые крысы, по-видимому, обладают частичным иммунитетом к старению и связанным с ним заболеваниям, включая нейродегенерацию, сердечно-сосудистые заболевания, артрит и рак.
Ген с уникальными антивозрастными возможностями
Ученые, подготовившие новое исследование, описанное в журнале Nature, потратили несколько десятилетий на выявление и расшифровку биологических механизмов, лежащих в основе невероятной способности голых кротовых крыс к старению. В своих предыдущих исследованиях они выявили специфический противораковый механизм «раннего контактного ингибирования», опосредованный необычным обилием высокомолекулярной гиалуроновой кислоты (HMW-HA, масса которой превышает 6,1 мегадальтона). Это соединение также широко используется в качестве активного ингредиента во многих антивозрастных косметических средствах.
Гиалуронан — это небелковая молекула, входящая в состав внеклеточного матрикса и модулирующая биомеханические свойства тканей. Хотя на первый взгляд структура гиалуронана достаточно проста, биологические взаимодействия, в которых участвует эта молекула, поражают своей сложностью. Ее длина может варьироваться от одного олигомера до чрезвычайно длинной цепи, масса которой может составлять несколько миллионов дальтонов. От этой структурной длины в значительной степени зависят ее функции. Низкомолекулярные соединения способствуют воспалению, повреждению тканей и распространению опухолей. С другой стороны, более длинные и массивные сохраняют гомеостаз тканей и обладают мощными антиоксидантными и противовоспалительными свойствами.
У голых кротовых крыс HMW-HA обладают замечательными цитопротекторными и регенеративными свойствами. Экспрессия гена гиалуронан-синтазы 2 (HAS2), кодирующего эту кислоту, у этого грызуна особенно высока по сравнению с человеком и мышами. Хотя все млекопитающие имеют свою версию HAS2, но у голой кротовой крысы она, по-видимому, обладает уникальными свойствами. В ее тканях также снижена активность гиалуронидаз, которые отвечают за деградацию длинных цепей HMW-HA. В результате ткани голой кротовой крысы примерно в 10 раз богаче HMW-HA, чем ткани человека и мыши.
В новом исследовании ученые хотели выяснить, можно ли перенести эти преимущества на мышей, передав им HAS2-версию голых кротовых крыс. «Наше исследование дает принципиальное доказательство того, что уникальные механизмы долголетия, развившиеся у долгоживущих видов млекопитающих, могут быть экспортированы для увеличения продолжительности жизни других млекопитающих», — говорит один из авторов исследования Вера Горбунова из Рочестерского университета.
Улучшенная противораковая защита, индуцированная геном
В экспериментах мышей генетически модифицировали для экспрессии гена HAS2 голой кротовой крысы (nmrHAS2). Для усиления экспрессии гена использовался CAG-промотор, индуцирующий высокий уровень экспрессии гена. Однако поскольку у голой кротовой крысы HMW-HA начинает накапливаться только после рождения (что несовместимо с эмбриогенезом), экспрессию nmrHAS2 после переноса на мышей необходимо было контролировать по времени.
В результате анализа было установлено, что мыши, экспрессирующие nmrHAS2, лучше защищены от спонтанных опухолей и химически индуцированного рака кожи. Кроме того, они продемонстрировали лучшее общее состояние здоровья и большую продолжительность жизни по сравнению с контрольной партией (обычными мышами), причем чистый прирост составил 4,4%. Предполагается, что такое улучшение здоровья связано с уменьшением воспаления, вероятно, вызванного прямым иммуномодулирующим действием, а также с улучшением работы кишечного барьера.
Подтверждением этих результатов является то, что по мере старения у обработанных мышей наблюдалось уменьшение функциональных изменений, естественно связанных со старением. Эти изменения включали уменьшение воспаления в нескольких типах тканей, улучшение целостности кишечного барьера и оздоровление кишечной микробиоты. Накопление HMW-HA также ослабляло аномальные иммунные реакции на тканевом уровне.
«От открытия HMW-HA у голых кротовых крыс до демонстрации того, что HMW-HA улучшает здоровье мышей, прошло 10 лет«, — поясняет Горбунова. «Наша следующая задача — перенести этот эффект на человека», — отмечает она. Для этого возможны две стратегии: замедление деградации HMW-HA или улучшение его синтеза. Группа экспертов уже выявила потенциально перспективные соединения для первой стратегии, которые в настоящее время проходят доклинические испытания.
Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/issledovateli-uspeshno-perenesli-kljuchevoj-gen-dolgoletiya/