Гипотеза о самоубийстве организма акад. Скулачева

оказалось весьма плодотворным для изучения механизмов репликативного старения. 
Прекращение способности клеток пролифериривать в культуре можно объяснить потерей 
экспрессии пострепликативных генов, например репрессией c-myc, или неспособностью 
белка ретинобластомы (RB) фосфорилироваться, или, напротив, увеличением экспрессии 
антирепликативных генов, например ингибитора циклинзависимой киназы (cdk) p21. 
Было установлено, что находящиеся в фазе репликативного старения фибробласты 
человека резистентны к апоптозу (Wang, 1995). Угнетение экспрессии ключевых генов G1 
фазы, удерживающих стареющие фибробласты человека от вступления в фазу S 
клеточного цикла, по-видимому, является тем механизмом, который запускает процесс 
клеточной гибели. Уровень антиапоптотического фактора Bсl2 постоянно высок в таких 
клетках, при этом не наблюдается протеолиза терминина от формы 90 kDa до 30 kDa. 
Таким образом, репрессия генов G1 фазы, увеличение экспрессии гена антиапоптоза Bсl2 
и отсутствие протеолиза представляется, по образному выражению Е. Wang (1997), 
крепким "тройным замком", который предотвращает апоптотическую гибель стареющих 
фибробластов. 
Закономерен вопрос, имеют ли отношение эти результаты, полученные в опытах in 
vitro, к реальной ситуации старения in vivo, прежде всего к старению кожи человека? 
Было установлено, что в коже пожилых лиц в большом количестве содержатся стареющие 
фибробласты (Dimri et al., 1995). Хорошо известна высокая чувствительность кожи 
пожилых к канцерогенному действию ультрафиолета и сниженная способность к 
заживлению ран (Anisimov, 1998). Следует заметить, что еще в 1985 г. P. Ebbesen выявил 
существенное повышение чувствительности старых мышей к действию промотора 
кожного канцерогенеза 12-О-тетрадеканоилфорбол-13-ацетата (ТФА) по сравнению с 
кожей молодых животных. При подкожном введении старым животным самых 
разнообразных канцерогенных агентов (полициклических ароматических углеводородов, 
нитрозосоединений, пластмассовых пленок или вируса Молони) саркомы на месте 
введения развивались с большей частотой и значительно раньше, чем у молодых 
(Anisimov, 1987, 1998, 2003). С другой стороны, стимуляция апоптоза в клетках печени 
ограничением калорийности питания угнетала развитие пренеопластических узелков в 
печени у старых крыс и мышей (Grasl-Kraupp et al., 1994; Muskhelishvili et al., 1996). 
Таким образом, накопление в тканях с возрастом резистентных к апоптозу стареющих 
клеток, возможно, является тем айсбергом, который аккумулирует множественные 
повреждения, приводящие в конечном счете к неоплазии, нейродегенеративным 
процессам или вторичной смерти вследствие инфаркта миокарда (Anisimov, 1998; Wang, 
1997; Green, Evan, 2002; Zhang, Herman, 2002). Подчеркивается, что, поскольку 
молекулярные повреждения, накапливающиеся при старении, обусловливают широкий 
спектр нарушений выживаемости клеток, они могут проявляться далеко не одинаково в 
разных органах и тканях. Действительно, в тех тканях, в которых стволовые клетки 
практически отсутствуют или содержатся в незначительном количестве, например в 
головном мозге, наблюдается возрастное снижение чувствительности к апоптозу. В 
органах, сформированных из обратимо дифференцированных клеток, таких как печень и 
сердце, напротив, сохраняется высокая способность отвечать на апоптотические сигналы, 
например при окислительном стрессе. 
В. Г. Зайнуллин и А. А. Москалев (2001), рассматривая вопрос о возрастной 
дисрегуляции апоптоза, выделяют три блока: ядерный, митохондриальный и экзогенный 
(межклеточный). Возрастные изменения экспрессии и активности различных ДНКаз 
апоптоза, транскрипционного фактора р53, а также индуцируемых или репрессируемых 
им регуляторных белков, которые принимают участие в реализации апоптоза (катепсин, 
р21, IGF ВР-3, Вах и Всl-2), составляют ядерный механизм, который тесным образом 
связан с митохондриальным, поскольку осуществляющие его белки (Вах и Всl-2), а также 
продукция активных форм кислорода (АКФ) контролируются фактором р53. 
Межклеточный механизм включает уменьшение в непосредственном микроокружении 

клетки факторов гормональной и цитокиновой природы, необходимых для ее выживания, 
и, напротив, повышение концентрации лигандов так называемых "рецепторов гибели" 
(Fas-рецептора, рецептора фактора некроза опухолей TNF-R1, рецепторов -амилоидного 
пептида). Очевидно, что межклеточный механизм также связан с ядерным, поскольку 
индуцируемый р53 связывающий инсулинподобный фактор роста белок IGF ВР-3 
способен связывать и инактивировать во внеклеточном пространстве цитокины, 
стимулирующие рост и выживание клетки. Авторы полагают, что апоптоз, наряду с 
генетической нестабильностью, накоплением ошибок синтеза и клеточно-тканевыми 
повреждениями, является одним из центральных механизмов старения целостного 
организма. 
При использовании ионизирующего излучения в качестве повреждающего фактора 
было установлено, что при этом индуцируются не только механизмы нестабильности, но и 
репарации, антиоксидантной защиты. В результате продолжительность жизни может даже 
увеличиваться, поскольку при преобладании факторов антистарения система переходит на 
более высокий уровень защиты от повреждения и становится более устойчивой, чем до 
воздействия (Зайнуллин, Москалев, 2000, 2001). Проведенные исследования 
подтверждают участие процессов генетической нестабильности и апоптоза в старении 
организма. В частности, было установлено, что у линий, характеризующихся отличиями в 
паттерне мобильных генетических элементов, обнаружена разная реакция на облучение: к 
пятому поколению наблюдается уменьшение продолжительности жизни у линий дикого 
типа GB-39 и Canton-S по сравнению с контролем, тогда как у линии Oregon-R 
продолжительность жизни возрастает. Обработка индуктором апоптоза этопозидом на 
предимагинальных стадиях линий с дефектами репарации и апоптоза mei-41
D5
, wg
1-7
. 
vvg
7L74
, th
1
и P1106 (несет дефект каспазы Dcp-1) приводит к снижению 
продолжительности жизни. Авторами впервые обнаружен доминантный эффект гена mei-
41
D5
в регуляции этопозид-индуцированного изменения продолжительности жизни 
дрозофилы. Интересно, что у линии 1576, характеризующейся недостатком активности 
проапоптозного гена reaper, продолжительность жизни после воздействия как 
ионизирующего облучения, так и индуктора апоптоза этопозида, достоверна 
увеличивается по сравнению с контролем. У линии th
1
, несущей дефект белка ингибитора 
апоптоза (DIAP-1), было отмечено снижение продолжительности жизни после 
воздействия. Такой же эффект наблюдали и у линии Р1106, имеющей сверхэкспрессию 
гена протеазы апоптоза dcp-1. 
В другой серии экспериментов В. Г. Зайнуллин и А. А. Москалев (2001) изучали связь 
индуцированного апоптоза в нервной системе личинок дрозофилы со старением имаго. 
Для изучения скорости старения исследуемых линий после воздействия и в контроле 
оценивали возраст-зависимую динамику нервно-мышечной активности имаго, применив 
тест на отрицательный геотаксис. Для оценки использовали линии дрозофилы с 
повышенной чувствительностью к индукции апоптоза, с пониженной чувствительностью 
к индукции апоптоза и линию дикого типа Berlin. Для всех линий во всех вариантах 
эксперимента наблюдали тенденцию к снижению показателя нервно-мышечной 
активности с возрастом, что еще раз говорит о корреляции данного признака со 
старением. 
Облучение линий с повышенной чувствительностью к индукции апоптоза, несущих 
мутацию гена th (аллели th
1
и th
4
), и линии дикого типа Berlin привело к увеличению 
нервно-мышечной активности на протяжении всего периода жизни имаго и 
соответственно к уменьшению скорости старения. У линий с пониженной 
чувствительностью к апоптозу - с делецией rpr, grim и hid, с нарушением функции 
проаптозного гена dArk
k11502
, с мутациями гена протеазы апоптоза Dcp-1 (Dcp-1
02132
и Dcp-
1
k05606
) достоверных изменений нервно-мышечной активности после облучения выявлено 
не было. Используя принципиально новый подход к изучению

роли апоптоза в старении - воздейсгвие на предимагинальные стадии, авторы 
наблюдали отдаленную роль индукции апоптоза на скорость старения. Опираясь на 
вышеизложенные результаты, а также на факт существенного повышения уровня апоптоза 
в нервной системе личинок после облучения (увеличение уровня апоптоза в 2.5 раза), 
было выдвинуто следующее предположение. Не исключено, что любая ткань включает 
разнородные по чувствительности к повреждению клетки. Одни клетки обладают более 
мощной системой репарации и антиоксидантной защиты, тогда как другие - гораздо более 
слабой (например, вследствие соматических мутаций соответствующих генов)- Вероятно, 
что клетки с ослабленной защитой будут накапливать повреждения и подвергаться 
старению с большей скоростью, чем устойчивые- Большое количество таких 
потенциально опасных клеток в ткани будет определять преждевременное или ускоренное 
протекание возраст-зависимых дегенеративных и атрофических изменений. Однако в 
тканях с повышенной чувствительностью к индукции апоптоза (у линий /А1 и thA) 
воздействие радиации на предимагинальной стадии будет приводить к элиминации клеток 
с ослабленной защитой, что отсрочит возраст-зависимые изменения у имаго. У линии 
дикого типа Berlin также наблюдалось снижение скорости старения после облучения, 
однако значительно менее выраженное, чем у линий с повышенной чувствительностью к 
апоптозу. У четырех исследованных линий со сниженной чувствительностью к индукции 
апоптоза статистически значимого изменения скорости старения после облучения по 
сравнению с контролем В. Г. Зайнуллин и А. А. Москалев (2000, 2001а) не наблюдали, то 
есть можно предположить, что у нечувствительных к апоптозу линий предложенный 
механизм не функционирует. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют, 
что индуцированный на предимагинальных стадиях апоптоз может выступать в роли 
своеобразного механизма антистарения, элиминирующего потенциально опасные клетки с 
ослабленной системой репарации или антиоксидантной защиты. В связи с полученными 
фактами авторы ставят три важных вопроса, требующие углубленного исследования. 
- Наблюдаются ли отмеченные эффекты при облучении в других (меньших или 
больших) дозах или при воздействии химических 
индукторов апоптоза? 
- Проявляются ли они у других, не постмитотических, возобновляемых тканях? 
- Возможны ли они у не постмитотических организмов (например, млекопитающих)? 
Авторы подчеркивают, что клетки, предрасположенные к накоплению повреждений, 
могут не только ускоренно стареть, приводя к атрофическим изменениям в тканях, но и 
малигнизироваться. 
Предполагается, что нормальные (гомеостатические) апоптотические процессы могут 
непосредственно индуцировать старческий фенотип и связанную с возрастом патологию 
(Campisi, 2003). Как уже упоминалось выше, в норме апоптоз удаляет поврежденные 
клетки, и этот механизм у млекопитающих является важнейшим для защиты организма от 
рака. Однако апоптоз может развиваться в постмитотических клетках, например нейронах, 
поврежденных АКФ, некоторыми нейромедиаторами или токсическими агентами. 
Удаление апоптозом поврежденных нейронов в молодом возрасте может иметь лишь 
незначительные последствия или вообще не влиять на молодой организм, синаптическая 
пластичность которого позволяет нервной системе компенсировать случайную потерю 
нейронов (Finch, 2002). В старом организме, однако, апоптотическая убыль нейронов 
может превышать возможности оставшихся нейронов к компенсаторному восстановлению 
синаптических связей, что в конечном счете лежит в основе нейрональной 
недостаточности и нейродегенеративных заболеваний. 

жүктеу/скачать 3,24 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: