Hormonálne receptory proti starnutiu Spoločnosť Maxa Plancka

Caenorhabditis elegans: Ideálny modelový organizmus pre vekové štúdie

Škrkavka Caenorhabditis elegans nežije dlho - po 20 dňoch je zvyčajne koniec. To z neho robí ideálny výskumný objekt pre vedcov, ktorí môžu v krátkom čase preskúmať celý životný cyklus červa (Obr). Okrem toho bol úplne analyzovaný genóm organizmu, ktorý sa skladá z menej ako tisíc buniek, a mnoho z génov červov sa tiež vyskytuje v podobnej forme u ľudí. Vedci z Max Planck Institute for Biology of Aging preto chcú využiť Caenorhabditis elegans zistite, ako hormóny riadia starnutie. Zaujímajú sa najmä o hormonálne receptory v bunkovom jadre, ktoré regulujú aktivitu metabolických génov.

Obr. 1: Životný cyklus Caenorhabditis elegans. Za priaznivých podmienok prechádza nematóda rôznymi vývojovými štádiami a rýchlo (za 3 až 5 dní) postupuje z embryonálneho štádia cez štyri larválne štádiá (L1 - L4) k dospelému červovi (optimálna teplota okolia: 15 - 20 ° C). Dospelé červy potom žijú ďalšie 2 až 3 týždne.

Znížený príjem kalórií môže mať vplyv na predĺženie života

Zníženie kalorického príjmu má priamy vplyv na našu dlhovekosť. V odbornej literatúre sa to nazýva „diétne obmedzenie“ alebo „diétne obmedzenie kalórií“ (v skratke „diéta“). Diéta môže ovplyvniť zdravie a dĺžku života rôznych organizmov a predĺžiť životnosť červov, múch a hlodavcov. Znížený príjem kalórií by však nemal viesť k podvýžive. Základné mechanizmy však stále nie sú úplne pochopené. Vedecké dôkazy ukazujú, že diéta znižuje u ľudí telesnú teplotu, hladinu inzulínu a telesný tuk. Zlepšené hladiny cholesterolu a lipidov navyše naznačujú znížené riziko kardiovaskulárnych chorôb. Naopak, príliš vysoký príjem kalórií môže byť samozrejme rizikovým faktorom pre choroby súvisiace s vekom, ako je obezita, cukrovka, srdcové choroby, neurodegenerácia a rakovina. Tu opísaná štúdia poskytuje dôležitý dôkaz o tom, že hormonálne receptory regulujú predĺženie životnosti spojené s diétou.

Náš proces starnutia riadia receptory hormónov

Hormonálne receptory opísané v štúdii sú proteíny, ktoré sa nachádzajú v bunkovom jadre a ktoré viažu určité signálne molekuly, v tomto prípade hormóny [2, 3]. Každý receptor má veľmi špecifické väzobné miesto pre príslušnú signálnu molekulu. Hneď ako sa naviaže na receptor, aktivuje sa a spustí špeciálne signálne procesy. Tu skúmané receptory špecificky ovplyvňujú expresiu, t. J. Zapínanie a vypínanie, jednotlivých génov alebo skupín génov v bunkovom jadre, a tým riadia vývoj buniek a metabolické programy.

Výsledky kolínskych vedcov ukazujú, že hormonálny receptor NHR-62 musí byť aktívny, aby znížený príjem kalórií mal život predlžujúci účinok. Žije s aktívnym NHR-62 Caenorhabdititis elegans so zníženým príjmom kalórií o štvrtinu bežného života dlhšie. Tieto údaje poskytujú prvý dôkaz o tom, že jadrový receptor NHR-62 je zodpovedný za predĺženie životnosti spôsobené stravou. Zrejme existuje zatiaľ neidentifikovaný hormón, ktorý riadi životnosť červa práve prostredníctvom tohto receptora. Ak je tento hormón identifikovaný, mohol by sa podať červovi, a tak pravdepodobne predĺžiť jeho životnosť bez obchádzky pomocou zníženia kalórií. Hormónový receptor NHR-62 sa produkuje v rôznych bunkách, vrátane nervových a črevných buniek.

Transkriptómové analýzy, t. J. Meranie a porovnanie všetkých všetkých molekúl mediátorovej RNA (mRNA) produkovaných v bunke, tiež ukázali, že strava má významný vplyv na aktiváciu génov. Z približne 20 000 génov v červe asi 3 000 mení svoju aktivitu, z toho asi 600 je regulovaných iba NHR-62. Existuje teda pravdepodobne veľa ďalších génov, ktoré ovplyvňujú dĺžku života a možno regulujú celkovú dĺžku života v sieti. Vedci z Max Planck tiež predpokladajú, že také hormonálne receptory kontrolujú nielen maximálny vek škrkavky, ale aj človeka; má receptor podobný NHR-62, označený ako HNF-4a.

Diéta ovplyvňuje dĺžku života iným spôsobom. Ďalšia štúdia vedcov ukázala, že červy bez iného hormonálneho receptora, NHR-8, na jednej strane zostávajú v akomsi „predpubertálnom“ štádiu mladosti dlhšie, než úplne dorastú [3]. . Na druhej strane tiež hynú skôr ako zvieratá s aktívnym receptorom. Receptory NHR-8 sa nachádzajú v jadre črevných buniek (Obr), je zodpovedný za rovnováhu cholesterolu v organizme. Bez nej červ nemôže produkovať dostatok steroidných hormónov z cholesterolu a tak neskôr sexuálne dozrieva. Okrem toho sa mení jeho metabolizmus tukov, a preto sa znižuje jeho celková dĺžka života. Rovnako ako u NHR-62, existujú aj príbuzné homológne gény NHR-8 u ľudí. Metabolizmus cholesterolu by preto mohol mať priamy vplyv nielen na fyzický vývoj, ale aj na dĺžku života človeka.

Obr. 2: Receptor NHR-8 fúzovaný so zeleným fluorescenčným proteínom GFP je exprimovaný v črevných bunkách Caenorhabditis elegans a primárne sa nachádza v jadre. Tu zobrazený červ je v larválnom štádiu L3. Mierka: 20 μm. Vľavo: Kompletný obraz nematódy pomocou fluorescenčného mikroskopu. Akumulácia fúzovaných receptorov (NHR-8-GFP) je jasne rozpoznateľná podľa zelených bodiek. Vpravo: Zväčšenie ľavého pohľadu, aby bolo zrejmé, že receptor sa nachádza iba v jadre črevných buniek. Črevo sa rozprestiera na oboch stranách pozdĺž hlavnej osi tela.

Tu popísané výsledky prvýkrát ukazujú, že jadrové receptory majú zásadný význam pre predĺženie životnosti pri zníženom príjme kalórií, čo znamená hormonálnu aj metabolickú kontrolu životnosti a proces starnutia buniek a organizmov na odlišnom pozadí ovplyvnenom hormonálnou aktivitou. robí sa objaví.