Поскольку продолжительность жизни во всем мире продолжает расти, внимание многих людей сместилось с простого стремления к долголетию на поддержание хорошего здоровья. Это привлекло внимание к необходимости продления «периода здоровой жизни» — периода, в течение которого человек сохраняет свою жизненную энергию, независимость и хорошее здоровье, а также не страдает от серьезных возрастных проблем.
Митохондрии играют центральную роль в достижении этой цели, поскольку они производят энергию, необходимую для жизни, в виде аденозинтрифосфата (АТФ). Учитывая, что многие возрастные заболевания и само старение тесно связаны со снижением функции митохондрий, митохондрии являются первоочередной целью исследований, направленных на продление здоровой продолжительности жизни.
Роль митохондриальных суперкомплексов
Производство энергии в митохондриях зависит от соединений, известных как комплексы дыхательной цепи, которые облегчают перенос протонов и электронов, необходимых для генерации АТФ. Учёные давно знают, что эти комплексы могут объединяться в динамические структуры более высокого порядка, называемые суперкомплексами, которые, как считается, повышают эффективность дыхания. Однако доказательства явной и причинно-следственной связи между этими суперкомплексами и прямой пользой для здоровья весьма ограничены, особенно в экспериментах на животных.
Для восполнения этого пробела в знаниях исследовательская группа изучила роль COX7RP, митохондриального белка, участвующего в образовании суперкомплексов. Их последнее исследование по этой теме опубликовано в журнале Aging Cell.
Исследованию руководил Сатоши Иноуэ из Токийского столичного института гериатрии и геронтологии (Япония), а соавтором исследования выступил доктор Казухиро Икеда из Сайтамского медицинского университета (Япония).
Основные результаты исследования COX7RP
«Ранее мы идентифицировали COX7RP, митохондриальный белок, как ключевой фактор, способствующий формированию митохондриальных дыхательных суперкомплексов, тем самым повышая выработку энергии и снижая количество активных форм кислорода (АФК), вызывающих окислительный стресс в клетках», — объясняет доктор Иноуэ. «На основании этого мы исследовали роль COX7RP и митохондриальных дыхательных суперкомплексов в регуляции процессов старения и омоложения».
Исследовательская группа разработала трансгенные модели мышей с повышенным уровнем экспрессии COX7RP (COX7RP-Tg), которые были генетически модифицированы для экспрессии более высоких уровней COX7RP на протяжении всей жизни. Это позволило исследователям детально изучить влияние белка на долголетие, старение и метаболизм.
Удивительно, но у мышей COX7RP-Tg наблюдалась значительно увеличенная продолжительность жизни: средняя продолжительность жизни была на 6,6% выше, чем у мышей дикого типа. Помимо долголетия, эти трансгенные мыши также продемонстрировали многочисленные преимущества для здоровья, что указывает на увеличение продолжительности их здоровой жизни. В частности, команда исследователей отметила улучшение гомеостаза глюкозы за счет повышения чувствительности к инсулину, а также более здоровый липидный профиль со снижением уровня триглицеридов и общего холестерина в крови. Дополнительные преимущества включали повышение выносливости мышц и снижение накопления жира в печени.
На клеточном уровне исследователи дополнительно подтвердили, что COX7RP значительно улучшает работу митохондрий. В тканях мышей COX7RP-Tg наблюдалось увеличение образования митохондриальных дыхательных суперкомплексов, что приводило к выработке более высоких уровней АТФ. Примечательно, что детальный анализ белой жировой ткани показал улучшение различных биомаркеров, связанных со старением, таких как более высокие уровни кофермента NAD + и более низкие уровни АФК, а также клеточного маркера старения β-галактозидазы.
Кроме того, с помощью секвенирования РНК отдельных ядер белой жировой ткани старых мышей команда выявила снижение экспрессии генов, связанных с возрастными воспалительными реакциями, в частности генов, связанных с ассоциированным со старением секреторным фенотипом (SASP), прототипической характеристикой стареющих клеток.
Последствия для будущих методов лечения
В совокупности эти результаты позволяют предположить, что повышение энергетической эффективности митохондрий может замедлить и смягчить проблемы, связанные со старением.
«Наше исследование выявило новые митохондриальные механизмы, лежащие в основе замедления старения и увеличения продолжительности жизни, а также предоставило новые сведения о стратегиях, направленных на продление здоровой и продолжительной жизни», — отмечает доктор Иноуэ. «Например, добавки и лекарства, которые улучшают сборку и функционирование митохондриальных дыхательных суперкомплексов, могут способствовать увеличению продолжительности жизни».
Дальнейшие исследования по этой теме могут помочь утвердить митохондриальные суперкомплексы в качестве перспективных терапевтических мишеней и проложить путь к новым методам лечения, направленным на поддержание жизненных функций и борьбу с возрастными метаболическими заболеваниями, такими как диабет, дислипидемия и ожирение.
