Низкие температуры активируют механизм клеточной очистки, который расщепляет вредные белковые скопления, связанные со старением и возрастными заболеваниями. Исследователи из Кёльнского университета обнаружили, что умеренное снижение температуры активирует активность протеасом, которые удаляют повреждающие белковые отложения, связанные с нейродегенеративными заболеваниями, такими как БАС и болезнь Хантингтона, в нематодах и клетках человека.
Низкие температуры запускают процесс клеточного очищения, который разрушает опасные белковые скопления, ответственные за различные возрастные заболевания.
Недавние исследования различных модельных организмов также показали, что снижение температуры тела приводит к значительному увеличению продолжительности жизни.
Однако точные механизмы этого процесса во многих аспектах остаются неясными. Исследовательская группа из Кластера передового опыта в области исследований старения CECAD Кельнского университета недавно обнаружила один из этих механизмов. Их выводы были недавно опубликованы в журнале Nature Aging.
Гены нейродегенеративных заболеваний
Профессор доктор Дэвид Вилчес и его рабочая группа использовали беспозвоночный модельный организм, нематоды Caenorhabditis elegans, и культивировали человеческие клетки. Оба несли гены двух нейродегенеративных заболеваний, которые обычно возникают в пожилом возрасте: боковой амиотрофический склероз (БАС) и болезнь Гентингтона. Оба заболевания характеризуются накоплением вредных и повреждающих белковых отложений – так называемых патологических белковых скоплений. В обоих модельных организмах холод активно удалял белковые глыбы, тем самым предотвращая агрегацию белков, которая является патологической как при БАС, так и при болезни Гентингтона.
Точнее, ученые исследовали влияние холода на активность протеасом — клеточного механизма, удаляющего из клеток поврежденные белки. Исследование показало, что активатор протеасомы PA28γ/PSME3 смягчает дефицит, вызванный старением как у нематод, так и у клеток человека. В обоих случаях удалось активировать протеасомную активность за счет умеренного снижения температуры.
«В совокупности эти результаты показывают, как в ходе эволюции холод сохранил свое влияние на регуляцию протеасом — с терапевтическими последствиями для старения и связанных со старением заболеваний», — сказал профессор Вилчес.
Активность протеасом
Старение является основным фактором риска для нескольких нейродегенеративных заболеваний, связанных с агрегацией белков, включая болезни Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона и БАС. Вилчес добавил: «Мы считаем, что эти результаты могут быть применены к другим возрастным нейродегенеративным заболеваниям, а также к другим видам животных ». Ключевым открытием было то, что активность протеасом также может быть увеличена за счет генетической сверхэкспрессии активатора.
Низкие температуры активируют механизм клеточного очищения, который разрушает дефектные скопления белков: экспрессия PSME3 в зародышевой линии, нейронах и кишечнике нематод. Предоставлено: Дэвид Вилчес и Хён Джу Ли.
Таким образом, болезнетворные белки могут быть устранены даже при нормальной температуре тела 37 градусов по Цельсию. Эти результаты могут обеспечить терапевтические мишени для старения и связанных со старением заболеваний.
Польза умеренного снижения температуры
- Давно известно, что если экстремально низкие температуры могут быть вредны для организма, то умеренное снижение температуры тела может иметь очень положительный эффект.
- Например, более низкая температура тела продлевает жизнь хладнокровных животных, таких как черви, мухи или рыбы, температура тела которых колеблется в зависимости от температуры окружающей среды.
- Однако то же самое явление относится и к млекопитающим, которые поддерживают температуру своего тела в узком диапазоне независимо от того, насколько холодна или тепла их окружающая среда.
- Например, нематода живет гораздо дольше, если ее перенести со стандартной температуры 20 градусов Цельсия на более холодную температуру 15 градусов Цельсия. А у мышей небольшое снижение температуры тела всего на 0,5 градуса значительно продлевает срок их жизни.
- Это подтверждает предположение о том, что снижение температуры играет центральную роль в продолжительности жизни в животном мире и является хорошо законсервированным эволюционным механизмом.
Даже у людей была обнаружена корреляция между температурой тела и продолжительностью жизни. Нормальная температура тела человека составляет от 36,5 до 37 градусов по Цельсию. В то время как резкое падение температуры тела ниже 35 градусов приводит к гипотермии, температура тела человека колеблется незначительно в течение дня и даже достигает прохладных 36 градусов во время сна. Интересно, что в предыдущем исследовании сообщалось, что температура человеческого тела неуклонно снижалась на 0,03 градуса Цельсия за десятилетие после промышленной революции, что предполагает возможную связь с прогрессивным увеличением продолжительности жизни человека за последние 160 лет.