Окислительный стресс в раннем возрасте увеличивает продолжительность жизни

Исследователи Мичиганского университета обнаружили, что окислительный стресс, испытываемый в раннем возрасте, повышает последующую устойчивость к болезням в более позднем возрасте.

Окислительный стресс происходит, когда клетки производят большее количество окислителей и свободных радикалов, чем то, с которым они могут справиться. Это часть процесса старения, но такая ситуация также может возникнуть из-за стрессовых условий, таких как физические нагрузки и ограничение калорий.

Изучая тип круглого червя под названием C. elegans, ученые обнаружили, что черви, которые производили больше окислителей во время развития, жили дольше, чем черви, которые производили меньше окислителей. Их результаты опубликованы в журнале Nature.

Ученые уже давно задаются вопросом, что определяет изменчивость продолжительности жизни. Одна часть этого — генетика: если ваши родители живут долго, у вас есть хороший шанс прожить дольше. Окружающая среда — это другая часть.

То, что другие стохастические (или случайные) факторы могут быть вовлечены, становится ясным в случае C. elegans. Эти короткоживущие организмы являются популярной модельной системой среди исследователей старения отчасти потому, что каждая мать-гермафродит производит сотни генетически идентичных потомков. Однако, даже если они содержатся в одной и той же среде, продолжительность жизни этих потомков варьируется в удивительной степени.

«Если бы продолжительность жизни определялась исключительно генами и окружающей средой, мы ожидали бы, что генетически идентичные черви, выращенные на одной и той же чашке Петри, умрут примерно в одно и то же время, но это совсем не то, что происходит. Некоторые черви живут только три дня, в то время как другие все еще счастливо передвигаются после 20 дней», — говорят ученые. — Тогда возникает вопрос: Что же, помимо генетики и окружающей среды, является причиной такой большой разницы в продолжительности жизни?»

Исследователи нашли одну часть ответа, когда обнаружили, что во время развития черви C. elegans существенно варьировались в количестве активных форм кислорода, которые они производят.

Активные формы кислорода, или АФК, являются окислителями, которые производит каждый организм, дышащий воздухом. АФК тесно связаны со старением: окислительные повреждения, которые они вызывают, это то, с чем многие антивозрастные кремы утверждают, что борются. Ученые обнаружили, что вместо того, чтобы иметь более короткую продолжительность жизни, черви, которые производили больше АФК во время развития, на самом деле жили дольше.

Когда исследователи подвергли всю популяцию червей воздействию внешних АФК во время развития, средняя продолжительность жизни всей популяции увеличилась. Хотя исследователи еще не знают, что вызывает окислительный стресс во время развития, они смогли определить, какие процессы увеличили продолжительность жизни этих червей.

Для этого исследователи отсортировали тысячи личинок C. elegans в соответствии с уровнем окислительного стресса, который они испытывают во время развития. Отделяя червей, которые производили большое количество АФК, от червей, которые производили меньшее количество АФК, они показали, что главным отличием между двумя группами был модификатор гистонов, чья активность чувствительна к условиям окислительного стресса.

Исследователи обнаружили, что временная продукция АФК во время развития вызывала изменения в модификаторе гистонов в начале жизни червя. Как эти изменения сохраняются на протяжении всей жизни и как они в конечном итоге влияют на продолжительность жизни и продлевают ее, до сих пор неизвестно.

Однако известно, что этот специфический модификатор гистонов также чувствителен к окислительному стрессу, чувствительному в клетках млекопитающих. Кроме того, было показано, что ранние вмешательства увеличивают продолжительность жизни в модельных системах млекопитающих, таких как мыши.

«Общая идея о том, что ранние жизненные события имеют такие глубокие, положительные последствия позже в жизни, действительно увлекательна. Учитывая сильную связь между стрессом, старением и возрастными заболеваниями, вполне возможно, что ранние события в жизни могут также повлиять на предрасположенность к возрастным заболеваниям, таким как деменция и болезнь Альцгеймера», — говорят исследователи.

Теперь ученые хотят выяснить, какие ключевые изменения вызваны этими событиями ранней жизни. Понимание этого может позволить ученым разработать продлевающие жизнь вмешательства, которые будут работать на более поздних этапах жизни.

Developmental ROS Individualizes Organismal Stress Resistance and Lifespan, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1814-y , https://nature.com/articles/s41586-019-1814-y