Эндрю Стил - Бессмертные. Почему гидры и медузы живут вечно, и как людям перенять их секрет

Хотя это может показаться ужасным, гетерохронный парабиоз дал ученым новый способ понять и потенциально разработать методы лечения старения. Одна из многих жизненно важных функций крови состоит в том, чтобы служить телекоммуникационной сетью для тела, переправляя растворенные химические вещества, которые действуют как посредники, или мессенджеры, и влияют на поведение клеток во всем организме. Наблюдение за тем, что происходит, когда молодая мышь сталкивается со старой кровью, или старый грызун получает освежающую молодую кровь, дало нам новое понимание того, как влияние системных внутренних факторов может стимулировать старение. Это также вдохновляет на создание новых методов лечения, которые, к счастью, не будут предполагать пришивание стариков к подросткам.

Парабиоз был впервые разработан исключительно как научная новинка в девятнадцатом веке. В 1864 году физиолог Пол Бер сшил вместе двух крыс и продемонстрировал, что у них формируется общая кровеносная система, впрыснув одной из них ядовитое пасленовое растение, белладонну. То растение получило свое название от итальянского bella donna, что означает «красивая женщина», из-за того, что в эпоху Возрождения женщины использовали глазные капли, сделанные из его ягод, чтобы расширить зрачки и сделать их более привлекательными (его английское название nightshade, которое переводится как «ночная тень», должно сказать вам, почему это была ужасная идея).

Гетерохронный парабиоз – этосоздание единой системы кровоснабжения у двух разных организмов. Искусственно созданные сиамские близнецы!

После введения его одной крысе ее зрачки быстро расширились.

Через пять минут зрачки другой крысы тоже расширились, показывая, что экстракт попал в кровь другого животного, и доказывая, что их кровообращение объединилось.

Парабиоз с тех пор используется для изучения ожирения, рака и даже кариеса. Ученые могут изменить некоторые факторы для одного животного в паре, в то время как парабиоз гарантирует, что их внутренняя среда в основном будет общей, позволяя определить последствия изменений. Эксперимент с кариесом – отличный пример. Ученые в 1950-х годах хотели выяснить, что было причиной гнилых зубов: прямое воздействие сахара во рту или его косвенное влияние из-за нахождения в крови. Они обратились к парабиозу, скармливая одной крысе в парабиотической паре сладкую еду, а другой нормальную пищу. Благодаря общему кровоснабжению у обеих подопытных была одинаково сладкая кровь, но только у той, которая ела сахар, развился кариес, доказывающий, что высокий уровень глюкозы в крови не является фактором риска. Такие опыты могут ужасать, но это элегантный способ получить достоверные результаты.

Термин «парабиоз» с древнегреческого переводится, возможно, несколько эвфемистически, как «жизнь рядом». Для исследователей старения интерес представляет «гетерохронный» вариант – когда вместе сшивают животных разного возраста. Первые эксперименты такого рода также были проведены в пятидесятых годах Клайвом Маккеем, пионером исследований пищевого ограничения, которого вы помните из Главы 3. Он и его команда с разной степенью успеха объединили в общей сложности 69 пар крыс, что теперь кажется довольно примитивной процедурой. Одиннадцать пар умерли в течение нескольких недель от «парабиотической болезни», считавшейся следствием того, что иммунная система обоих тел начала войну против чужеродной ткани другого (интересно, что мы до сих пор точно не знаем, что вызывает ее – но это гораздо менее распространено в современных экспериментах, вероятно, из-за улучшения хирургических методов). Другие пары встречали свой конец, когда одна крыса отгрызала голову своему партнеру (в современных исследованиях ученые позволяют животным провести пару недель в одной клетке и привыкнуть друг к другу, прежде чем соединить их, как по практическим, так и по этическим соображениям). Результаты наводили на размышления, причем у более старых животных в гетерохронных парах наблюдалось улучшение плотности костной ткани, но эксперименты не были достаточно систематическими, чтобы быть действительно убедительными.

Опыты, проведенные в начале семидесятых годов, дали более достоверную картину. Ученые сравнили продолжительность жизни пар крыс, объединенных гетерохронно, как с изохронными (одного возраста) парами, так и с обычными животными, к которым никого не присоединяли. Одиночные животные жили около двух лет. Крысы в изохронном парабиозе жили немного меньше, подтверждая (возможно, это неудивительно), что сшивание с другой крысой является напряженной процедурой и оказывает давление на организм. Но старшая крыса в гетерохронной паре жила дольше – примерно столько же, сколько и одиночная крыса, если пара состояла из самцов (это означает, что привязанность к более молодому партнеру была достаточной, чтобы свести на нет недостатки самого парабиоза), и на три месяца дольше, чем обычно, если пара состояла из самок.

Что шокирует, так это то, что после этих ранних результатов парабиоз не пошел по пути столь многообещающих исследований раннего старения, и область была более или менее забыта в течение следующих 30 лет. Только в начале 2000-х годов ее окончательно воскресила команда, состоящая из супругов Ирины и Майкла Конбоев. Исследования 1970-х годов оставили без ответа ключевые вопросы: все это хорошо и показывает, что крысы живут дольше, когда их пришивают к более молодому партнеру, но что стоит за этим увеличением продолжительности жизни? В частности, Конбоев интересовал один аспект: как снижение функции стволовых клеток с возрастом влияет на способность тканей к регенерации. В какой степени это снижение вызвано старением среды старого тела мыши, а не какими-либо внутренними проблемами в самих клетках?

Когда мы становимся старше, нам требуется больше времени, чтобы оправиться от травм, будь то порезы и царапины или сломанные кости. Как мы уже говорили, во многом это происходит потому, что постепенно снижается функция стволовых клеток, которые обычно восстанавливают эти ткани. И меньше стволовых клеток с энтузиазмом производят меньше клеток-предшественников, способных заменить поврежденные или потерянные при травме. То же самое относится и к старым мышам, поэтому Конбои решили посмотреть, что происходит со скоростью заживления у мышей в различных парабиотических комбинациях: двух сшитых молодых особях, двух старых и молодых и старых, соединенных вместе. В трех различных тканях – мышцах, печени и мозге – результаты были ясны. Старые мыши, прикрепленные к молодым, исцелялись так же, как молодая мышь, прикрепленная к другой молодой. Чтобы доказать то, что это было как-то связано с сигналами в крови, реактивирующими клетки старой мыши, а не молодыми стволовыми клетками, услужливо переносимы кровью на спасательную миссию от младшего партнера, они генетически изменили некоторых молодых особей в эксперименте так, чтобы их клетки светились зеленым. При исследовании заживающих тканей под микроскопом только 0,1 % имели характерное зеленое свечение – в значительной степени весь лечебный эффект происходил от пробуждения спящих клеток у старых мышей [63] Ген, ответственный за зеленый флуоресцентный белок (ЗФБ), был впервые выделен из медузы в 1 990-х годах. С тех пор он – и модифицированные версии, которые светятся другими цветами, с восхитительными названиями, такими как mCherry [мВишня], T-Sapphire [Т-сапфир] и Neptune [Нептун]– стали незаменимыми инструментами в биологии. Их характерное свечение под микроскопом делает то, что без них могло бы сильно усложнить эксперимент – например, определение, от какой мыши произошли две в основном идентичные клетки, – невероятно простым. – Примеч. авт. . В подтверждающих экспериментах ученые собрали образцы клеток у старых мышей в пробирки и окунали их в молодую плазму крови – жидкую часть крови соломенного цвета, очищенную от клеток. Результаты были примерно такими же: молодая плазма омолаживала старые клетки, восстанавливающие свой потенциал роста.