Скрытый клеточный процесс может способствовать старению и болезням

Понимание того, почему старение так часто идет рука об руку с болезнями, является центральной задачей лаборатории, возглавляемой Крисом Буркевицем, доцентом кафедры клеточной биологии и биологии развития. Его команда исследует, можно ли отделить биологический процесс старения от развития болезней, чтобы помочь людям оставаться более здоровыми в дальнейшей жизни. Для этого лаборатория изучает, как клетки организуют свои внутренние структуры, известные как органеллы, и как изменения в этих структурах влияют на производительность клеток, метаболизм и риск заболеваний.

Новый способ адаптации клеток к старению

В недавнем исследовании, опубликованном в Природная клеточная биологияБуркевитц и его коллеги описывают недавно обнаруженный способ реакции клеток на старение. Их исследования показывают, что клетки активно изменяют форму эндоплазматической сети, или ЭР, одной из крупнейших и наиболее сложных структур внутри клетки. Вместо того, чтобы оставаться статичным, ЭР подвергается контролируемому ремоделированию по мере взросления организмов.

Команда обнаружила, что это ремоделирование происходит посредством процесса, называемого ER-фагией. Во время ER-фагии клетки избирательно разрушают определенные области ER. Идентификация ER-фагии как части процесса старения предполагает, что однажды она может стать мишенью для лекарств, направленных на лечение возрастных состояний, включая нейродегенеративные расстройства и метаболические заболевания.

Взгляд за пределы клеточных частей к клеточной организации

«В то время как многие предыдущие исследования документально подтвердили, как уровни различных клеточных механизмов изменяются с возрастом, мы вместо этого сосредотачиваемся на том, как старение влияет на то, как клетки размещают и организуют эти механизмы в своей сложной внутренней архитектуре», — сказал Буркевиц.

Насколько хорошо функционирует клетка, зависит не только от того, какие молекулярные инструменты она содержит, но и от того, как эти инструменты устроены. Буркевиц сравнивает клетку с фабрикой, производящей множество сложных продуктов. Даже если имеются все машины, необходимые для производства, эффективность зависит от размещения этих машин в правильных местах и порядке. «Когда пространство ограничено или производственные потребности меняются, заводу приходится реорганизовать свою планировку, чтобы производить правильную продукцию», — сказал Буркевитц. «Если организация разваливается, производство становится очень неэффективным».

ЭР играет центральную роль в этой клеточной организации. Он образует обширную сеть пластинок и канальцев, которая помогает производить белки и липиды, а также действует как структурный каркас для остальной части клетки. Несмотря на его важность, ученые ранее имели ограниченное понимание того, как структура ЭР меняется с возрастом животных.

Визуализация стареющих клеток в живых организмах

«Мы не просто добавили кусочек к головоломке старения — мы нашли целый раздел, который даже не был затронут», — сказал Эрик Донахью, доктор философии’25, первый автор исследования. Донахью — студент-медик в программе подготовки ученых-медиков, который завершил докторскую диссертацию в лаборатории Буркевица, где изучал ER-фагию, ремоделирование ER и старение.

Чтобы наблюдать, как ER меняется с течением времени, исследовательская группа использовала новые генетические инструменты, а также передовую световую и электронную микроскопию. Они изучали живых червей Caenorhabditis elegans, хорошо зарекомендовавший себя модельный организм для исследований старения. Эти черви прозрачны и имеют короткую продолжительность жизни, что позволяет ученым напрямую наблюдать клеточные изменения внутри интактных животных по мере их старения.

Что меняется внутри отделения неотложной помощи с возрастом

Исследователи обнаружили, что стареющие клетки значительно уменьшают количество «грубого» ЭР, формы, связанной с выработкой белка. Напротив, трубчатая форма ЭР, которая более тесно связана с выработкой липидов или жиров, снижается лишь незначительно. Эта закономерность согласуется с хорошо известными особенностями старения, такими как снижение способности поддерживать здоровые белки и метаболические изменения, которые способствуют накоплению жира в новых тканях. Однако для подтверждения прямых причинно-следственных связей необходимы дополнительные исследования.

Исследование также показало, что ЭР-фагия играет активную роль в изменении формы ЭР во время старения. Важно отметить, что ER-фагия была связана с продолжительностью жизни, что позволяет предположить, что она непосредственно способствует более здоровому старению, а не просто отражает клеточный упадок.

Что будет дальше с исследованиями старения

Лаборатория Буркевитца планирует продолжить изучение того, как различные структуры ЭР влияют на метаболизм как на клеточном, так и на уровне всего организма. Поскольку ЭР помогает организовать многие другие компоненты внутри клетки, понимание того, как его ремоделирование влияет на более широкий клеточный ландшафт, станет ключевым следующим шагом. «Изменения в ER происходят относительно рано в процессе старения», — сказал Буркевиц. «Одним из самых интересных последствий этого является то, что это может стать одним из триггеров того, что произойдет позже: дисфункции и болезни».

Если исследователи смогут точно определить, что инициирует эти ранние изменения ER, они смогут предотвратить каскад событий, который приводит к возрастным заболеваниям.

За долгую и здоровую жизнь всем нам! Спасибо, наука.

Углубитесь в исследования

Статья «Ремоделирование ЭР является особенностью старения и зависит от ЭР-фагии». Природная клеточная биология в феврале 2026 года.

Это исследование было проведено в сотрудничестве с лабораториями Университета Вандербильта Джейсона Макгерна, доцента клеточной биологии и биологии развития, Эндрю Фолкмана, доцента биохимии, Рафаэля Аррохо и Дриго, доцента молекулярной физиологии и биофизики, и Лорен Джексон, доцента биологических наук, а также сотрудников из Мичиганского университета и Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Эта работа финансировалась Национальным институтом старения, Национальным институтом общих медицинских наук и Фондом медицинских исследований Гленна/Американской федерацией исследований старения.