Большинство червячков Caenorhabditis elegans – нематод, часто используемых в молекулярно-генетических исследованиях старения, – умирают от старости уже на третьей неделе жизни в чашке Петри. Но некоторые особи в лаборатории Мень Ван живут на несколько дней дольше нормы. Секрет не в них самих (они ничем не отличаются генетически от остальных), а в их кишечных микробах Escherichia coli, у которых отключены кое-какие гены. Благодаря этой хитрой генетической манипуляции нематодки купаются в колановой кислоте, которая служит им эликсиром молодости.
О том, что некоторые микробы, живущие в кишечнике, могут продлевать жизнь, подозревал еще лауреат Нобелевской премии Илья Мечников. Неспроста русский ученый под конец жизни пристрастился к сквашенному молоку – благодаря «кисело мляко», считал он, среди болгарских крестьян так много долгожителей. В книге «Этюды оптимизма» Мечников утверждал, что одни микробы вырабатывают токсичные вещества, вызывающие болезни и старение, а другие – например, болгарская палочка, используемая ныне в производстве йогурта, – убивают антагонистов молочной кислотой и таким образом продлевают человеку жизнь. Хотя работы Мечникова, по сути, легли в основу современной концепции пробиотиков, микробиология XX века глядела на бактерий без особого оптимизма и радушия, и лишь XXI столетие принесло научные работы, в которых подчеркивается позитивное влияние кишечного микробиома на хозяев, и в частности – на продолжительность их жизни.
Одну из таких работ и проводят Мень Ван, Бинь Хан и прочие Минь Оны в лаборатории при Бэйлорском медицинском колледже в Хьюстоне, штат Техас (США). Безусловно, всяких микробов в кишечнике много, а веществ, которые они производят, еще больше, так что выявить конкретную бактерию с конкретным продуктом, продлевающим жизнь, крайне сложно. Поэтому ученые решили сосредоточиться на одной всем знакомой бактерии – кишечной палочке (E. coli). Почти четыре тысячи ее штаммов, в каждом из которых был удален один из генов, были скормлены нематодам C. elegans. В итоге 29 из них продлили жизнь червям по меньшей мере на 10%, причем 12 мутантов из этих 29 также защитили хозяев от развития опухолей, накопления бета-амилоидов и других неблагоприятных возрастных состояний. Черви-счастливчики жили не только дольше, но и лучше.
Для некоторых из штаммов такие результаты были ожидаемы – их присутствие оказывало влияние на гены червей, для которых уже известно, что они задействованы в регуляции процессов старения. Но несколько штаммов ученых удивили. Отсутствующие в них гены вовлечены в производство колановой кислоты – полисахарида, входящего в состав защитной капсулы у многих кишечных бактерий. И эти конкретные штаммы E. coli из-за отсутствия данных генов производили колановую кислоту в большом избытке. И когда ученые лишили кишечных палочек такой прыти, продолжительность жизни червей резко пришла в норму. То есть дело в колановой кислоте!
Может быть, колановая кислота просто делает кишечных палочек менее заразными и потому они не убивают червей в срок? Нет, даже в отсутствие бактерий кислота сама по себе продлевала жизнь нематодам. Но как она это делает? Вообще, мало кто основательно изучал эту молекулу. Мень Ван и ее коллегам удалось выяснить, что она влияет на митохондрии – органеллы, которые производят энергию для клетки и, как известно современной науке, связаны с процессами старения. Как оказалось, колановая кислота побуждает митохондрии делиться. Также она включает группу генов, которые помогают митохондриям благополучно справляться со стрессовыми условиями (ранее для этих генов была показана связь с продлением жизни у червей). Видимо, благодаря этому песка в песочных часиках нематод каким-то образом становится больше.
 |
| Графическая аннотация к обсуждаемому исследованию |
Самое прекрасное во всем этом то, что посредством колановой кислоты кишечная палочка взаимодействует с митохондрией, которая по своему происхождению тоже является бактерией. Миллиарды лет назад свободноживущая бактерия проникла в другой микроб, но не была им «переварена», а прижилась, поскольку оказалась для него полезной в энергетическом плане. Сегодня потомки той бактерии – митохондрии – живут в потомках того микроба – животных, растениях, грибах, протистах, – но свою бактериальную суть не утратили до конца и могут испытывать влияние со стороны своих современных кузенов. «Удивительно, что спустя столько лет после разделения они по-прежнему способны общаться друг с дружкой», – говорит Мень Ван.
Правда, пока не очень понятно, принесет ли открытие пользу людям, но предпосылки к этому есть. Крошка C. elegans длиной в миллиметр и объемом всего в тысчонку клеток похож на нас чуть менее чем очень мало, однако, как показывают исследования, многие факторы, влияющие на физиологию червей, у мышей или приматов работают не хуже. Научная группа Мень Ван уже продемонстрировала, что колановая кислота продлевает жизнь дрозофилам, но и на митохондрии в культурах клеток млекопитающих кислота воздействует так же, как на митохондрии червей. «Не хотелось бы заниматься спекуляциями, однако мы настроены позитивно! – признается Мень Ван, утирая с уголка губ странную капельку. – Мы на позитиве! И уже начинаем эксперименты на мышах!!!»
Исчточник