Открыт фактор старения?

- В настоящее время существует большое количество гипотез и теорий старения, однако выяснение первичных механизмов, лежащих в основе этого процесса, продолжает оставаться одним из приоритетных направлений фундаментальных исследований в геронтологии, - говорит руководитель отдела медицинской микробиологии НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф.Гамалеи РАМН профессор Виктор ЗУЕВ. - Наука имеет много данных, свидетельствующих о выраженном сходстве мозговых повреждений при прионных болезнях человека и животных с картиной мозговых нарушений у млекопитающих в процессе их старения, в том числе и у человека, при старческом слабоумии и даже у внешне здоровых пожилых людей. Считается, что при таких болезнях под действием инфекционного агента сначала гибнет нейрон, образуются вакуоли, которые затем, сливаясь, формируют губкообразное состояние мозговой ткани. Такой процесс иногда сопровождается отложением амилоидных бляшек, но зато ему всегда сопутствует глиоз - выраженная пролиферация клеток соединительной (опорной) ткани мозга (глии). Процесс глиоза рассматривают обычно как репаративную реакцию соединительной ткани, направленную на замещение дефектов, возникающих в результате гибели нейронов.

Однако, по словам профессора, уже более 10 лет в мировой литературе накапливаются сообщения, которые подтверждают активную, более того - раннюю роль глии в формировании мозговых повреждений при прионных заболеваниях, связанных с механизмом смерти нейронов. А в последнее время стало уделяться особое внимание роли соединительной ткани мозга в процессах старения. Специалисты в различных лабораториях мира, проводя эксперименты на мышах и крысах, пришли к выводу, что в процессе нормального старения элементы соединительной ткани, и в первую очередь астроциты, имеют повышенную про-лиферативную активность и отмечены гипертрофией клеток. Это особенно хорошо регистрируется в отдельных областях центральной нервной системы. Такие изменения сопровождаются увеличением синтеза кислого белка, что было продемонстрировано и в экспериментах на животных и в результате исследования мозговой ткани, полученной от пожилых людей. В последнем случае повышение синтеза данного белка было особенно выраженным в области гиппокампа и парагиппокампа.

Несколько лет назад профессор В.Зуев высказал предположение о первичной роли глиоза в развитии процесса старения, тем более что в этом случае нет инфекционного агента, а потому и нет инфекционной причины для первичной гибели нервных клеток. Именно пролиферация элементов глии в замкнутом пространстве может легко нарушить питание нейрона. Действительно, он связан с мозговым капилляром не плотным прилеганием к стенке, а через посредника, каковым служит астроцит. Эта связь, как известно из литературы, весьма хрупкая. Нетрудно представить, что пролиферация окружающих клеток глии может легко нарушить эту хрупкую связь астроцита с нейроном, с одной стороны, и астроцита с капилляром - с другой, обрекая нервную клетку на «голодную смерть».

- На наш взгляд, исключительная надежность процесса старения и смерти организма должна обязательно предполагать его определенную простоту, а это в биологическом смысле может подразумевать немногоступенчатость процесса, - отмечает профессор. - Совершенно очевидно, что для развития подобного процесса - активной клеточной пролиферации - в стареющей мозговой ткани должен накапливаться некий фактор (фактор старения), стимулирующий активное размножение клеток глии. Именно с целью поиска этого фактора в нашей лаборатории и была предпринята целая серия экспериментов.

В первой серии опытов ученые испытывали стимулирующий эффект мозговых экстрактов, полученных от молодых и старых мышей, на пролиферацию глиальных клеток. Клетки поделили на 3 части. Первая часть служила контролем клеточного размножения, ко 2-й части клеток добавляли экстракт мозга молодых мышей, к 3-й - экстракт мозга старых мышей. Результаты показали, что экстракты молодого мозга оказывали только слабое стимулирующее действие на пролиферацию глиальных клеток, и то лишь регистрируемое к 14-му дню наблюдения. А вот экстракт мозга старых мышей явно стимулировал размножение глиальных клеток: на 8-й день их число увеличилось более чем в 2 раза и уже спустя 11-14 дней достигало 3-4-кратных величин.

Результаты дали ученым основание предположить, что в мозговой ткани стареющих млекопитающих действительно происходит накопление фактора, способного стимулировать пролиферацию глиальных клеток. А для того чтобы проследить возможную динамику процесса накопления предполагаемого фактора, сотрудники лаборатории института решили провести исследование мозговых экстрактов мышей разного возраста. Оказалось, что фактор, стимулирующий размножение клеток в культуре, начинает регистрироваться с 8-10-го месяца, то есть с конца первой трети средней продолжительности жизни мышей.

Испытание чувствительности обнаруженного фактора к температуре позволило специалистам установить его повышенную термоустойчивость. Именно поэтому в дальнейших экспериментах для дополнительной очистки и более надежной стерильности мозговых экстрактов технология их приготовления включала получасовое прогревание при повышенной температуре с повторным осветлением с помощью центрифугирования. Несмотря на то что ученые уже понимали ключевую роль этого фактора в процессе старения и гибели мозга, поскольку он стимулировал пролиферацию клеток глии и нарушал питание нейронов, многое оставалось все-таки неясным. Например, является ли накапливающийся в мозговой ткани фактор причиной усиления пролиферации глиальных клеток и гибели нейронов? Именно причиной - не следствием. Ответ на данный вопрос являлся очень важным для специалистов, для чего и были предприняты опыты искусственного старения молодых мышей.

Соответственно подготовленные к эксперименту мозговые экстракты двухгодовалых мышей вводили внутрибрюшинно по 0,5 мл ежедневно в течение 5 дней полуторамесячным мышам (опытная группа). В качестве контроля использовали животных той же линии и того же возраста, которым вводили по 0,5 мл приготовленного мозгового экстракта, но от мышей полуторамесячного возраста (контрольная группа).

Наблюдение длилось 4 месяца. За это время возраст мышей увеличился до 5,5 месяца. Ученые лаборатории В.Зуева обнаружили следующее: буквально у всех животных опытной группы в отличие от мышей контрольной группы появились признаки старения: вялость в движениях, вялая реакция на пищу, волосяной покров стал тусклым и менее плотным. Более того: две мыши поседели! Для того чтобы верифицировать клинические признаки старения, животных контрольной и опытной групп вывели из эксперимента. Учеными института совместно с сотрудниками кафедры патологической анатомии Российской медицинской академии последипломного образования (профессор Г.Автандилов) было предпринято сравнительное морфометрическое исследование гистологических срезов одинаковых участков коры головного мозга животных. Оказалось, что у молодых контрольных мышей объемная доля нейронов составляла 12%, в то время как у таких же мышей, но предварительно пятикратно получивших мозговой экстракт старых животных, - только 7%. То есть было констатировано резкое уменьшение количества нейронов в коре головного мозга мышей опытной группы.

Принимая во внимание абсолютную надежность процесса старения, сотрудники лаборатории предположили, что обнаруживаемый в мозговой ткани фактор (если он действительно причина процесса старения), должен накапливаться в очень больших количествах и, вполне вероятно, может экскретироваться в кровяное русло. Для выяснения этого ученые провели одновременное испытание цитопролиферативной активности мозговых экстрактов и сыворотки крови молодых и старых мышей. Действительно, в сыворотке крови старых мышей цитопролиферативный фактор обнаруживается, но в сыворотке крови молодых животных его найти не удалось. Полученные результаты оказались настолько актуальными, что опыт искусственного старения мышей был повторен и расширен. Возникла необходимость не только подсчитать количество нейронов, но и провести исследования изменений элементов глии. Компьютерный анализатор выделял на стандартных участках каждого препарата площадь всех нейронов, а вся остальная площадь приходилась на глию. Данное обстоятельство давало возможность ученым проследить за процессом изменения также и глиальной части мозга.

В эксперимент включили 4 группы мышей. Первую группу составили 10 молодых полуторамесячных мышей, которым ежедневно в течение 10 дней внутрибрюшинно вводили по 0,5 мл очищенного экстракта мозга молодых плутора-месячных животных. Во 2-ю группу вошли 10 естественно постаревших двухгодовалых мышей. Группа № 3 включала 10 молодых полуторамесячных мышей, которым ежедневно в течение 10 дней внутрибрюшинно вводили по 0,5 мл очищенного экстракт мозга старых двухгодовалых животных. В последнюю 4-ю группу вошли 6 молодых 1,5-месячных мышей, которым также ежедневно в течение 10 дней вводили внутрибрюшинно по 0,5 мл разведенной и очищенной сыворотки крови старых двухгодовалых животных.

Результаты эксперимента показали, что некоторые клинические признаки раннего постарения мышей в 3-й группе начали отмечаться уже через 3 месяца (то есть в 4,5-месячном возрасте животных). У них наблюдали вялость в движениях, вялую реакцию на пищу. Их волосяной покров выглядел тусклым, а кончики волос слегка поседели. Исследователи обнаружили также, что у животных 3-й группы, которым в молодом возрасте десятикратно ввели мозговые экстракты старых мышей, количество нейронов оказалось почти наполовину меньшим по сравнению с естественно постаревшими мышами.

- Надо сказать о том, что в данном опыте мы получили подтверждение тому, что фактор, стимулирующий клеточную пролиферацию глии, помимо мозговой ткани, определяется и накапливается в кровяном русле стареющих млекопитающих, - рассказывает В.Зуев. - Действительно, в последней, 4-й группе у молодых животных, которым в полуторамесячном возрасте десятикратно ввели сыворотку крови старых мышей, мы также наблюдали заметное снижение количества нейронов и увеличение пролиферации клеток глии. Весьма характерным в нашем исследовании явилось то, что оба этих показателя оказывались менее выраженными по сравнению с показателями искусственно постаревших молодых мышей, которым предварительно вводили мозговые экстракты старых животных, но более значительными по сравнению с естественно постаревшими двухгодовалыми мышами.

Таким образом, ученые пришли к выводу, что фактор, обнаруженный и накапливающийся в головном мозгу и крови стареющих млекопитающих, нужно рассматривать именно как причину старения. Его было решено именовать фактором старения.

Обнаружение фактора старения не только в мозговой ткани, но и в сыворотке крови мышей позволило сотрудникам лаборатории профессора В.Зуева перейти к исследованию на людях с использованием специально разработанной методики. Оказалось, что появление фактора старения в сыворотке крови людей действительно можно зарегистрировать, начиная с 25-летнего возраста человека, то есть так же, как и у млекопитающих, - после окончания первой трети средней продолжительности жизни.

По мнению В.Зуева, вполне обоснованным является следующее предположение: накопление фактора старения в значительных количествах, его повышенная устойчивость к температуре, трипсину и ультрафиолетовому свету, резко выраженное повреждающее действие на клетки ЦНС в организме молодых особей указывают на то, что сам процесс старения представляет собой вовсе не процесс увядания организма. По всей видимости, это биологически активный процесс, в котором собственно фактор старения играет весьма агрессивную роль. Профессор отмечает удивительное совпадение по времени регистрации первого появления фактора старения в организме и мышей и людей - после первой трети средней продолжительности их жизни. По всей вероятности, в организме млекопитающих запускается и работает «программа старения», начало которой включает завершение программы роста организма.

Список донорских тканей, стимулирующих выработку фактора старения, растет. Не так давно исследователи обнаружили, что мышей старят не только мозговой экстракт, но и лимфоидные клетки селезенки. Эксперименты были проведены совместно с группой научных сотрудников профессора А.Бабаевой из НИИ морфологии человека РАМН.

Что показали эксперименты? В контрольной группе мышей фактор старения обнаруживался лишь спустя полгода после начала исследований, то есть в возрасте 8 месяцев. Эффект только мозгового экстракта или только лимфоидных клеток становился заметным через 2 месяца после инъекции. У мышей 4-й группы активность фактора старения повышалась уже через месяц, то есть стареть начинали 3-месячные животные. Через месяц после начала воздействия в этой же группе появились и первые погибшие мыши.

Полученные результаты, естественно, поставили вопрос: синтезируется ли фактор старения и в лимфоидных клетках селезенки или он просто накапливается в этих клетках из кровяного русла?

Исследованиями, проведенными в самое последнее время, было показано, что фактор старения обнаруживается и в предварительно отмытых лимфоидных клетках, и в экстрактах, приготовленных из таких предварительно отмытых и разрушенных лимфоидных клеток старых мышей. Пока можно только полагать, что лимфоидные клетки, так же как и мозговая ткань, являются местом образования фактора старения млекопитающих.

Проводимые исследования важны не только для понимания механизмов процесса старения, но и для выяснения возможных рисков трансплантации органов, и главное - переливания крови реципиентам от доноров старшего возраста. Российские ученые продолжают работать над расшифровкой химической структуры фактора старения. Расшифровав эту структуру, можно будет переходить уже к исследованиям по конструированию «антифактора», к поиску веществ и соединений, способных прекратить или хотя бы затормозить накопление фактора старения в организме. Наконец, появится возможность определить ген, который детерминирует синтез данного фактора, и попытаться блокировать активность такого гена.

Татьяна КУЗИВ, корр. «МГ».