Ученые нашли новый способ замедлить старение внутри клеток

Основное внимание в этих усилиях уделяется митохондриям, которые часто называют электростанцией клетки. Эти структуры генерируют энергию, которая поддерживает работу клеток, производя аденозинтрифосфат (АТФ). Поскольку старение и многие возрастные заболевания тесно связаны со снижением функции митохондрий, ученые рассматривают митохондрии как важную цель для исследований, направленных на здоровое долголетие.

Митохондриальные суперкомплексы и энергетический конвейер

Внутри митохондрий производство энергии зависит от комплексов дыхательной цепи. Эти молекулы перемещают протоны и электроны таким образом, что в конечном итоге позволяют клеткам вырабатывать АТФ. Исследователи уже давно знают, что эти комплексы могут объединяться в более крупные и гибкие группы, называемые суперкомплексами. Считается, что эти суперкомплексы повышают эффективность митохондриального дыхания.

Несмотря на это, убедительные доказательства того, что суперкомплексы напрямую связывают явную пользу для здоровья, ограничены, особенно в исследованиях на животных. Этот пробел оставил нерешенным важный вопрос: действительно ли эти структуры оказывают измеримое влияние на старение и общее состояние здоровья?

Белок COX7RP под микроскопом

Чтобы изучить это, группа под руководством руководителя группы Сатоши Иноуэ из Токийского столичного института гериатрии и геронтологии в Японии исследовала COX7RP, митохондриальный белок, который помогает формировать суперкомплексы. Их новое исследование, соавтором которого является доктор Казухиро Икеда из Медицинского университета Сайтама в Японии, появилось в журнале Aging Cell.

«Ранее мы определили COX7RP, митохондриальный белок, как ключевой фактор, который способствует образованию митохондриальных дыхательных суперкомплексов, тем самым увеличивая выработку энергии и уменьшая количество активных форм кислорода (АФК), которые вызывают окислительный стресс в клетках», — объясняет доктор Иноуэ. «Основываясь на этом, мы исследовали роль COX7RP и митохондриальных респираторных суперкомплексов в регуляции процессов старения и борьбы со старением».

Сконструированные мыши жили дольше и оставались более здоровыми

Исследователи создали COX7RP-трансгенных мышей (COX7RP-Tg), которые были созданы для производства более высоких уровней COX7RP на протяжении всей жизни. С помощью этой модели команда смогла внимательно отслеживать, как белок влияет на продолжительность жизни, возрастные изменения и обмен веществ.

Результаты были поразительными. В среднем мыши COX7RP-Tg жили на 6,6% дольше, чем мыши дикого типа. Преимущества не ограничивались только продолжительностью жизни, поскольку у искусственно модифицированных мышей также наблюдались признаки увеличения продолжительности здоровья. У них улучшился гомеостаз глюкозы благодаря большей чувствительности к инсулину, а также улучшились показатели липидов с более низкими уровнями триглицеридов в крови и общего холестерина. Команда также обнаружила лучшую мышечную выносливость и меньшее накопление жира в печени.

Более сильные митохондрии и меньше сигналов старения

На клеточном уровне данные указывают на явное улучшение работы митохондрий. В тканях мышей COX7RP-Tg увеличивалось образование митохондриальных дыхательных суперкомплексов, а также возрастала продукция АТФ.

Более пристальный взгляд на белую жировую ткань выявил изменения в множестве биомаркеров, связанных со старением. У мышей наблюдались более высокие уровни кофермента НАД+, более низкие уровни АФК и сниженные уровни маркера клеточного старения β-галактозидазы. Используя секвенирование одноядерной РНК в белой жировой ткани старых мышей, исследователи также обнаружили снижение активности генов, связанных с возрастным воспалением. Сюда входят гены, связанные со старением, связанным с секреторным фенотипом (SASP), прототипной характеристикой стареющих клеток.

Почему это может иметь значение для здорового старения

В совокупности результаты показывают, что повышение энергоэффективности митохондрий может помочь отсрочить или уменьшить распространенные проблемы, связанные со старением. «Наше исследование выявило новые митохондриальные механизмы, лежащие в основе борьбы со старением и долголетием, а также позволило по-новому взглянуть на стратегии укрепления здоровья и увеличения продолжительности жизни», — подчеркивает доктор Иноуэ. «Например, добавки и лекарства, которые улучшают сборку и функцию митохондриальных респираторных суперкомплексов, могут способствовать увеличению продолжительности жизни».

Исследователи говорят, что дополнительная работа может усилить аргументы в пользу использования митохондриальных суперкомплексов в качестве целей лечения. В случае подтверждения это направление исследований может поддержать новые подходы к сохранению жизнеспособности и решению проблем, связанных с возрастными метаболическими нарушениями, включая диабет, дислипидемию и ожирение.

Работа поддержана грантами Японского общества содействия науке (23K07996, 24K02505, 22K06929, 23H02962, 24K21297); Инициатива комплексных исследований по обеспечению хорошей жизни при деменции в Токийском столичном институте гериатрии и геронтологии; Научный фонд Такеда; и Мемориальный фонд автомобильных гонок. Это исследование также было поддержано AMED в рамках гранта JP25gm2110001.