Современное человечество живёт дольше, чем когда-либо прежде, и это меняет подход к старению. Сегодня цель не просто прожить больше лет, а прожить их качественно, сохраняя бодрость и независимость. Именно поэтому возрастает интерес к понятию «healthspan», или «здоровое долголетие» – периоду жизни, свободному от серьёзных возрастных проблем.
Главное внимание в этом направлении исследований уделяется митохондриям, которые часто называют «энергетическими станциями» клеток. Они вырабатывают аденозинтрифосфат (АТФ) – основную энергетическую валюту, необходимую для функционирования клеток. Поскольку старение и многие связанные с ним заболевания тесно связаны со снижением митохондриальной функции, эти клеточные органеллы становятся ключевой мишенью в поиске путей к более здоровой и долгой жизни.
Внутри митохондрий процесс выработки энергии осуществляется благодаря дыхательным цепям. Эти молекулярные комплексы перемещают протоны и электроны, что в конечном итоге позволяет клеткам синтезировать АТФ. Учёным давно известно, что эти комплексы могут объединяться в более крупные, гибкие структуры, называемые суперкомплексами. Предполагается, что такие суперкомплексы повышают эффективность митохондриального дыхания.
Однако до сих пор не хватало убедительных доказательств прямой связи между суперкомплексами и ощутимыми преимуществами для здоровья, особенно в исследованиях на животных. Это оставляло без ответа важный вопрос: действительно ли эти структуры вносят измеримый вклад в процессы старения и общее состояние здоровья?
Чтобы ответить на этот вопрос, группа исследователей под руководством доктора Сатоши Иноуэ из Токийского столичного института геронтологии и гериатрии в Японии изучила белок COX7RP. Этот митохондриальный белок играет ключевую роль в формировании суперкомплексов. Результаты нового исследования, в котором также принял участие доктор Казухиро Икеда из Медицинского университета Сайтамы, были опубликованы в журнале Aging Cell.
«Ранее мы обнаружили, что митохондриальный белок COX7RP является ключевым фактором, способствующим образованию митохондриальных дыхательных суперкомплексов, тем самым усиливая выработку энергии и снижая уровень активных форм кислорода (АФК), вызывающих окислительный стресс в клетках, – поясняет доктор Иноуэ. – Основываясь на этом, мы исследовали роль COX7RP и митохондриальных дыхательных суперкомплексов в регуляции процессов старения и антистарения».
Учёные создали трансгенных мышей (COX7RP-Tg), которые на протяжении всей жизни производили повышенные уровни белка COX7RP. Эта модель позволила команде детально отследить, как белок влияет на продолжительность жизни, связанные со старением изменения и метаболизм.
Полученные результаты оказались впечатляющими. В среднем, трансгенные мыши COX7RP-Tg жили на 6,6% дольше, чем обычные мыши. При этом преимущества не ограничивались лишь увеличением продолжительности жизни: генетически модифицированные животные также демонстрировали признаки лучшего здорового долголетия. У них улучшился гомеостаз глюкозы благодаря повышенной чувствительности к инсулину, а также показатели липидного обмена, проявляющиеся в более низких уровнях триглицеридов и общего холестерина в крови. Команда также зафиксировала повышенную выносливость мышц и уменьшенное накопление жира в печени.
На клеточном уровне данные указывали на явное улучшение работы митохондрий. В тканях мышей COX7RP-Tg усиливалось образование митохондриальных дыхательных суперкомплексов и, как следствие, росла выработка АТФ.
Более детальный анализ белой жировой ткани выявил изменения в нескольких биомаркерах, связанных со старением. У мышей наблюдались более высокие уровни кофермента NAD+, более низкие уровни АФК и уменьшенное количество маркера клеточного старения – β-галактозидазы. Используя одноядерное РНК-секвенирование белой жировой ткани старых мышей, учёные также обнаружили снижение активности генов, ассоциированных с возрастным воспалением, включая гены, связанные с секреторным фенотипом, ассоциированным со старением (SASP) – характерной особенностью стареющих клеток.
В совокупности эти результаты предполагают, что повышение энергоэффективности митохондрий может помочь отсрочить или уменьшить распространённые проблемы, связанные со старением. «Наше исследование выявило новые митохондриальные механизмы, лежащие в основе антивозрастных процессов и долголетия, и предоставило новые идеи для стратегий по улучшению здорового долголетия и продлению жизни», – подчёркивает доктор Иноуэ. «Например, добавки и лекарства, которые улучшают сборку и функционирование митохондриальных дыхательных суперкомплексов, могут способствовать продлению жизни».
Исследователи отмечают, что дополнительные работы могут укрепить аргументы в пользу митохондриальных суперкомплексов как терапевтических мишеней. В случае подтверждения, это направление исследований может открыть новые пути для сохранения жизненной энергии и борьбы с возрастными метаболическими расстройствами, такими как диабет, дислипидемия и ожирение.
