Почему возраст наших внутренних органов может быть разным

В изучении процессов старости ученые также делают успехи. В частности, они установили, что некоторые органы человека имеют клетки разного возраста – как клетки-одногодки хозяина, так и молодые, которые постоянно обновляются. Такая клеточная мозаика может объяснить причину развития некоторых болезней.

Ранее считалось, что нейроны и клетки сердечной мышцы являются самыми старыми в организме млекопитающих. Другие клетки, хотя и с разной частотой, но регулярно обновляются. Однако недавно стало известно, что клетки такого же возраста, как и их хозяин, имеются также в печени и поджелудочной железе. Группа ученых из нескольких американских университетов разработала методику, которая позволяет в любой ткани организма отследить функции клеток, которые не делятся. В частности, как они постепенно теряют контроль над качеством и целостностью клеточных структур в процессе старения.

Большинство нейронов головного мозга во взрослом возрасте уже не делятся, а значит, они живут долго и в течение жизни поддаются всевозможным повреждениям. Из-за технических ограничений определить возраст клеток вне головного мозга было трудно. Авторы исследования использовали нейроны мозга как некий эталон, с которым сравнивали другие клетки, не имеющие способности делиться. Они применили специальные изотопные метки и метод электронной микроскопии MIMS-EM, что позволило им определить возраст клеток и их способность обновляться в различных тканях. Эксперименты проводили на мышах, родителей которых кормили кормом, обогащенным стабильным изотопом азота N15. После рождения животных кормили кормом, содержащим изотоп азота N14. Через 6, 18 или 26 месяцев мышей усыпляли и готовили из их тканей препараты для электронной микроскопии. По распределению в тканях изотопов азота N14 и N15 исследователи могли делать выводы о том, какие клетки образовались во время эмбриогенеза, а какие уже в течение жизни животного.

Авторы работы обнаружили неожиданные факты. Оказалось, что сверстниками хозяев и нейронов являются также некоторые фибробласты, известные своим пролиферативным потенциалом, а также клетки эндотелия, выстилающие кровеносные сосуды. Странной смесью новых и старых клеток оказалась поджелудочная железа, в частности островки Лангерганса, которые отвечают за выработку инсулина. Более того, исследователи нашли, что внутри нейронов и бета-клеток поджелудочной железы есть белковые структуры разного возраста. 

О печени известно, что она обладает способностью регенерировать, то есть восстанавливаться. Так что когда ученые решили узнать возраст печеночных клеток, они были уверены, что те будут относительно молодыми. К их удивлению, оказалось, что подавляющее большинство клеток печени взрослой мыши – такого же возраста, как и сама мышь, тогда как клетки Купфера и клетки, выстилающие кровеносные сосуды печени, значительно моложе. Так что для печени также характерен «возрастной мозаицизм», что открывает новые горизонты для исследования регенеративных процессов в этом органе.

Исследователи отмечают, что определение возраста различных популяций клеток и клеточных структур взрослого организма позволяет по-новому взглянуть на то, как функционирует клетка, как она поддерживает свое существование, исправляет ошибки, преодолевает последствия стресса, а также понять, как изменения, которые накапливаются в клетке в течение жизни, влияют на здоровье. Раскрытие этих механизмов может помочь предупредить или замедлить связанные с возрастом повреждения в органах с ограниченным восстановлением клеток.

Авторы работы планируют в ближайшее время исследовать разницу в продолжительности жизни нуклеиновых кислот и липидов. Кроме того, они стремятся разобраться, как возрастной мозаицизм связан с развитием таких болезней, как сахарный диабет II типа.

Ученые также установили, что организм некоторых людей стареет с утроенной скоростью, «преодолевая» три года за 12 месяцев (это значит, что биологический возраст их органов и тканей превышает фактический возраст в три раза). Есть, однако, и такие люди, которые стареют медленнее – их биологические часы отмеряют год за 16,5 календарного месяца. В результате 12-летней работы специалисты пришли к выводу: генетика отвечает за скорость старения организма лишь на 20%, остальные же 80% – это вклад нашего образа жизни (занятия спортом, питание, экология и так далее).