Чтобы правильно понять старение, мы должны понять, что постепенно разрушается в отдельных клетках.
Что заставляет наши клетки со временем становиться менее эффективными и более уязвимыми к болезням, а в конечном итоге и разрушаться?
Новое исследование под руководством ученых из Института Фрица Липмана (FLI) в Германии подробно описывает новые открытия о том, как энергетические "двигатели" клеток — органеллы, известные как митохондрии, — начинают замедляться с годами.
Благодаря анализу моделей червей, тканей человека и клеток человека исследователи выявили, что уровень определенной липидной (или жировой) молекулы, фосфатидилхолина, снижается с возрастом.
Их эксперименты также показали, что восстановление уровня фосфатидилхолина — с помощью диеты — может оживить уставшие митохондрии.
«Наши исследования выявили снижение синтеза фосфатидилхолина как ранее не оцененный, консервативный движущий фактор естественного старения митохондрий, который можно преодолеть с помощью пищевых добавок», — сообщают исследователи.
Одна из главных задач фосфатидилхолина — поддерживать в хорошем состоянии мембраны, окружающие митохондрии. Как и клеточные мембраны, митохондриальные мембраны состоят из липидов, таких как фосфатидилхолин.
Исследователи обнаружили, что, когда запасы этого липида начинают истощаться, это напрямую влияет на то, насколько хорошо работают митохондрии в клетках.
Но добавление фосфатидилхолина или холина (питательного вещества, которое естественным образом превращается в фосфатидилхолин) в рацион червей возвращало митохондрии в более молодое, гибкое состояние.
«Мы сами были удивлены тем, насколько сильно эта молекула влияет на структуру, связность и функцию митохондрий», — говорит клеточный биолог FLI Тетиана Полежаева, первый автор нового исследования.
Основываясь на образцах тканей человека, более низкие уровни фосфатидилхолина чаще встречались у людей с диабетом или ожирением, в то время как более высокие уровни соответствовали более быстрой скорости ходьбы и лучшей памяти — признакам более здорового старения.
Эксперименты, сравнивающие молодых, среднего возраста и старых червей, показали, что уровни фосфатидилхолина со временем снижаются, потому что производство белков, создающих этот липид, постепенно уменьшается по мере прогрессирования старения.
В результате у митохондрий становится меньше строительных материалов для создания их мембран, поэтому они становятся все более фрагментированными и дисфункциональными.
Обычно на ранних этапах жизни и в здоровых клетках митохондрии могут легко сливаться вместе, образуя длинные гибкие цепи, которые помогают клетке распределять энергию и другие ресурсы.
Однако эксперименты показали, что с возрастом и уменьшением количества фосфатидилхолина митохондрии становятся менее гибкими и менее способными адаптироваться к энергетическим потребностям клетки.
«Вы можете представить всю систему как тонко разветвленную энергосеть, которая с возрастом все больше повреждается: соединения разрушаются, и токи останавливаются», — говорит клеточный биолог Мария Ермолаева из FLI.
«Хотя производство энергии продолжается, оно становится менее эффективным и устойчивым, и энергия больше не может распределяться гибко».
В данных по тканям человека всплыло еще кое-что: снижение уровня фосфатидилхолина было разным у мужчин и женщин. У мужчин наблюдалось постепенное снижение, тогда как у женщин оно было гораздо более резким — особенно в возрасте менопаузы (обычно от 40 до 55 лет).
Исследователи предполагают, что эти химические дисбалансы и последующие изменения в функции митохондрий могут играть значительную роль на этом этапе жизни.
«Это наблюдение особенно примечательно, поскольку оно совпадает со временем, когда многие женщины сообщают о значительном снижении уровня энергии и появлении постоянной усталости», — говорит Ермолаева.
Недавно обнаруженное снижение уровня фосфатидилхолина — не единственная причина, по которой энергетические станции наших клеток начинают изнашиваться с возрастом, но, по-видимому, это важный фактор, так что ученым есть что исследовать дальше.
И хотя люди гораздо сложнее червей, знание того, что повышение уровня этого недостающего липида может обратить вспять некоторые признаки старения митохондрий, обнадеживает.
Далее исследователи хотят более детально изучить, как падение уровня фосфатидилхолина влияет на митохондриальные мембраны на молекулярном уровне: как изменяется структура этих мембран?
Связанное: Один признак старения может быть мощным предиктором смерти, если вы не примете меры
Неисправные митохондрии связаны с целым рядом недугов и хронических заболеваний, включая диабет, рак и нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Паркинсона.
Эта работа указывает на еще один способ, которым некоторые проблемы со стареющими митохондриями могут быть решены.
«Наша работа показывает, что как старение митохондрий, так и более широкое системное старение, по крайней мере частично, поддаются коррекции», — говорит Ермолаева.
«Если мы поймем основные процессы, мы, возможно, сможем предпринять целенаправленные контрмеры».
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Истории ScienceAlert пишутся, проверяются факты и редактируются людьми, а не создаются ИИ. Не пропустите ни одной истории, подпишитесь здесь.
«Тень» в эволюции, объясняющая, почему долгая жизнь имеет свою цену
Самая культовая австралийская еда всех времен только что получила спорное изменение рецепта
Так ли полезны замороженные или консервированные фрукты и овощи, как свежие? Объясняет эксперт.