Наши ткани и органы обновляются благодаря запасу стволовых клеток, которые постоянно делятся. Так, на смену разрушающимся эритроцитам приходят новые, появившиеся от стволовых клеток крови, а стволовые клетки кишечника помогают восполнить недостаток клеток всасывающего кишечного эпителия. 

Но стволовые клетки тоже стареют, и со временем утрачивают способность делиться и производить на свет новых «специалистов». Возможно, общее старение организма можно было бы затормозить, каким-то образом обновив стволовые клетки, но тогда нам нужно обновлять все их сорта, которые у нас есть: стволовые клетки крови, кожи, кишечника и т. д. 

Однако, как пишут в Nature исследователи из Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна, для того, чтобы затормозить старение, не обязательно обновлять стволовые клетки по всему телу – достаточно сделать это в гипоталамусе. Так называют крохотный отдел в мозге, который, несмотря на свои незначительные размеры, играет огромную роль – он связан практически со всеми отделами центральной нервной системы, от коры полушарий до спинного мозга, и синтезирует множество гормонов, от которых зависят ощущение голода, жажды, половое поведение, терморегуляция и т. д. 

Гипоталамус служит связующим звеном между нервной системой и эндокринной системой; более того, в последнее время говорят, что он влияет и на высшую нервную деятельность, на эмоции и на память. 

И раз ему подчиняется так много физиологических процессов, то очевидно, что гипоталамус должен быть теснейшим образом связан со старением. Действительно, не так давно удалось выяснить, что с возрастом в гипоталамусе начинается вялотекущее воспаление, и если у подопытных мышей это воспаление подавляли, то животные лучше себя чувствовали и дольше жили. Понятно, что здоровый гипоталамус лучше управляет эндокринной системой, тем самым поддерживая «в форме» все ткани и органы. 

Но воспаление – не единственная неприятность, которая с возрастом происходит с гипоталамусом, в нем еще сильно уменьшается число стволовых клеток (вероятно, одно непосредственно связано с другим). У старых мышей гипоталамус остается вообще без клеточно-стволового запаса. 

И если у молодых животных с помощью молекулярно-клеточных методов истребить все гипоталамические стволовые клетки, то можно увидеть, как грызуны начинают стареть не по времени и как у них сокращается время жизни. Молодые мыши, лишенные 70% стволовых клеток, становятся похожи на своих бабушек и дедушек: у них так же слабеют память и координация движений, они становятся менее общительными и менее склонными к исследованию новых территорий. 

Но, что особенно важно, тут есть и обратный эффект: у мышей, которым в гипоталамус ввели стволовые клетки, продолжительность жизни увеличилась на 10%, и их когнитивные и физические способности оставались в лучшем состоянии, чем у животных, которые не получали клеточных инъекций, либо же которым вводили какие-то другие, не стволовые клетки. 

По мнению авторов работы, дело тут не только в том, что стволовые клетки позволяют гипоталамусу восполнить недостаток тех или иных специализированных клеток, необходимых для общения с мозгом и управления гормональной системой. Стволовые клетки в гипоталамусе выделяют огромное количество мембранных пузырьков – экзосом, наполненных разнообразными микрорегуляторными РНК (микроРНК). Так называют особые молекулы РНК очень небольшого размера, которые могут управлять синтезом тех или иных белков. 

Пузырьки с багажом из микроРНК можно получить из стволовых клеток, растущих в лабораторной культуре, в посуде с питательной культурой. И если эти пузырьки ввести в гипоталамус мышей, то эффект окажется тот же, что и при введении стволовых клеток. То есть стволовые клетки замедляют старение не только как ресурс клеток на замену, но и как источник неких молекулярных сигналов. 

Правда, как и где работают стволовые микроРНК, пока неясно: возможно, они помогают отключить воспаление в том же гипоталамусе, а возможно, они отправляются в другие отделы нервной системы. 

Но, так или иначе, хотелось бы, чтобы полученные результаты скорей проверили на человеческих клетках – если у людей дела обстоят так же, как у мышей, останется только придумать удобное медицинское средство, запускающее гипоталамический механизм продления жизни. 

Источник. 

Когда мы говорим про опасную радиацию, то имеем в виду ионизирующее излучение. В нем достаточно энергии, чтобы превращать молекулы и атомы в заряженные ионы – почему такое излучение в целом и называется ионизирующим, хотя разновидностей у него довольно много. 

Именно способность влиять на устройство атомов и молекул делает ионизирующее излучение опасным для живых организмов. Впрочем, здесь нужно учитывать, что все зависит от его количества, от дозы и времени воздействия. Например, в среднем каждый человек на Земле за счет природного радиационного фона, от которого никуда не деться, получает в год дозу около 3 мГр (миллигрей); а вот для острой лучевой болезни нужно за короткое время получить 1 Гр. 

Но лучевая болезнь – это все-таки экстремальная ситуация. В повседневной жизни ионизирующее излучение, с которым мы сталкиваемся, слишком «размазано» по времени и не слишком велико по дозе. Тем не менее, достаточно высокая доза способна причинить ощутимый вред: из-за мутаций в ДНК, вызванных ионизирующим излучением, возрастает вероятность онкологических болезней. Сейчас считается, что даже небольшой избыток излучения в этом смысле опасен. Однако в экспериментах малые дозы облучения либо не приводили к отклонениям, либо даже оказывали положительное действие – облученные животные жили дольше и реже болели раком. 

Очень большая доля злокачественных опухолей происходит от стволовых клеток, которые, как известно, служат источником зрелых, специализированных клеток. Стволовые клетки постоянно делятся, и, если в них появляются мутации, то они перейдет к клеткам-потомкам. И если мутаций оказывается много (а стволовые клетки живут долго), то вероятность рака становится довольно большой. Как мы сказали выше, мутации могут возникать из-за ионизирующего излучения, но до сих пор мало кто изучал, как длительное слабое излучение действует на стволовые клетки. 

Именно это попытались выяснить исследователи из Московского государственного университета, Московского физико-технического института и некоторых других научных центров. Взяв стволовые клетки из десны, они подвергали их кратковременному и длительному воздействию рентгеновского излучения, причем доза его в обоих случаях была одинаковой. 

Излучение рвет ДНК, иногда только одну цепь, а иногда сразу обе. Если порвалась одна цепь, то специальные белки легко зашьют разрыв, используя вторую цепь как шаблон. Но если порвались обе цепи, то тут уже работает другой механизм ремонта, и именно при таких повреждениях сильно возрастает вероятность, что ДНК отремонтируют неправильно. 

Исследователей интересовали именно двойные разрывы. Оказалось, что при кратковременном облучении двойных разрывов становилось со временем все больше и больше, а при длительно облучении их число росло только до какого-то определенного момента, после чего наступал баланс – разрывов не становилось ни больше, ни меньше (хотя суммарная доза, напомним, и при кратковременном, и при длительном облучении была одинаковой). Все выглядело так, как если бы клетка успевала исправлять повреждения по мере того, как они появлялись, поддерживая «дефективность» ДНК на одном уровне. 

Исправить двойной разрыв можно, просто сшив концы. Такой способ репарации (ремонта) обычно и используется, но, как мы сказали, он чреват ошибками, из-за которых клетка может либо просто погибнуть, либо переродиться в злокачественную. И есть другой способ, когда полностью разорванную двойную спираль ДНК восстанавливают по образцу другой двойной спирали. Подчеркнем – не одну цепочку латают по шаблону другой цепочки, а для обеих цепей подбирают другую молекулу ДНК, которая служит шаблоном-образцом для ремонта. И в таком случае ошибок получается гораздо меньше. Но для этого нужна точная копия поврежденной молекулы. А в клетке такая копия появляется только перед делением, когда вся ДНК удваивается, чтобы каждой из дочерних клеток досталось по копии. 

В статье в Oncotarget говорится, что у стволовых клеток при длительном облучении действительно активировался именно второй, более точный механизм ремонта ДНК – это было видно по тому, как в клетках накапливался один из его белков. И одновременно клетки тормозили свой жизненный цикл – они дольше оставались в тех стадиях, когда синтезируется вторая копия ДНК и когда можно приступать собственно к делению. 

Понятно, почему так происходило: чтобы более точный механизм ремонта успел исправить многочисленные радиационные разрывы, нужно время и нужна ДНК-образец, так что подходящие стадии клеточного цикла приходится подзадержать. Также понятно, почему это случалось именно при длительном облучении: разрывы появлялись постепенно, и клетки успевали исправить их в соответствующее временное окно. 

Источник.