Анализ механизмов старения и регенерации: уроки из жизни планарий

С возрастом человеческий организм подвержен естественным изменениям: происходит потеря нейронов и мышечной массы, снижаются фертильность и способность к заживлению ран. Эти процессы сопровождаются ухудшением общего состояния здоровья и увеличением рискованности заболеваний. Научные исследования подтверждают эффективность методов, таких как физические упражнения и ограничение калорий, для замедления старения. Однако несмотря на всё прогрессирующие технологии, обернуть стрелки биологических часов пока не удается.

Интересные открытия были сделаны в исследованиях пресноводных червей планарий Schmidtea mediterranea, которые демонстрируют поразительные регенеративные способности, включая возможность восстановить даже отрубленную голову. Эти существа, благодаря своим уникальным свойствам, рассматриваются как практически бессмертные организмы.

Слова Лунхуа Го, доцента кафедры молекулярной и интегративной физиологии Мичиганского университета, подчеркивают важность исследования этих червей: «Хотя о регенеративных способностях планарий известно более 100 лет, их механизмы остаются практически неизученными». Лаборатория Го сфокусировалась на изучении процесса старения планарий, размножающихся половым путем, с целью более глубокого понимания возрастных изменений, начиная с стадии зиготы. Как подтверждают новые исследования, опубликованные в журнале Nature Aging, с момента оплодотворения и до 18 месяцев жизни планарии, подобно большинству организмов, демонстрируют типичные возрастные изменения: утрату нейронов, снижение мышечной массы и фертильности.

Касаясь проявления процессов старения, исследователи обнаружили, что у старых планарий наблюдаются аномальные изменения в глазах. Интересно, что новые головы, возникающие после регенерации, развивают нормальные органы зрения, что говорит о способности к восстановлению. Более того, черви, прошедшие процесс регенерации, не только восстанавливают пропорции своих органов, но и улучшают свои репродуктивные функции и общую физиологическую активность по сравнению с более старыми особями.

Несмотря на возраст, планарии сохранили свои взрослые стволовые клетки, а процесс регенерации обратил вспять негативные изменения в экспрессии генов в различных тканях. «У старых планарий не только не утрачивается способность к регенерации, но они также могут полностью восстанавливаться, что отличает их от множества других видов», — пояснил Го, предполагая наличие механизмов долголетия и заживления, активных даже в преклонном возрасте.

Сравнение секвенирования отдельных клеток планарий с информацией о старении у других млекопитающих, таких как мыши и крысы, позволяет сделать вывод, что признаки старения у планарий пересекаются с таковыми у стареющих млекопитающих. Особенно интересным является факт совпадения с мышами, которые прошли через вмешательства, направленные на продление жизни.

Следующий этап исследования работы группы состоит в поиске генов и клеток, активирующих регенеративные процессы и позволяющих обратить старение у планарий. Го заключает: «Цель нашего исследования — показать, что возрастное снижение может быть обратимым на уровне целого организма — и не только у планарий, но и, возможно, у других живых существ». Эти выводы открывают новые горизонты для научных исследований в области биологии старения и регенеративной медицины, что потенциально может помочь разработать более эффективные методы борьбы с признаками старения у человека.