Ученые из Пекинского университета обнаружили, что продолжительность жизни круглых червей Caenorhabditis elegans можно предсказать на основе анализа интенсивности производства активных форм кислорода в митохондриях животных. Исследование ученых опубликовано в журнале Nature.
Исследователям впервые удалось проследить за образованием активных форм кислорода (АФК) в митохондриях червей в течение всей их жизни. Для этого в геном животных был вставлен ген модифицированного желтого флюоресцентного белка, который концентрировался в митохондриях и светился при выработке АФК. Свечение происходило блоками импульсов длительностью в несколько секунд, они получили название «митовспышки» (mitoflash).
Оказалось, что частота «митовспышек» в течение жизни червей имеет два пика: на третий и девятый день. Первый пик совпадает с началом размножения, во время второго некоторые животные из популяции начинают умирать. Когда ученые сравнили интенсивность митовспышек у мутантов, имеющих разную продолжительность жизни, оказалось, что у долгоживущих червей интенсивность первого пика значительно меньше, и появляется он значительно позже, чем у червей с коротким временем жизни. Эта корреляция сохранялась даже среди генетически идентичных червей.
Авторы проверили предсказательную силу интенсивности первого пика на множестве мутантов и на животных, которым давали препараты, увеличивающие или уменьшающие продолжительность жизни. Оказалось, что эффект практически не зависит от природы фактора — чем бы изменение продолжительности жизни ни было вызвано, интенсивность «митовспышек» эту продолжительность с некоторой вероятностью может предсказать (коэффициент Спирмана 0,82; R2 = 0,59).
Интенсивность «митовспышек» у долгоживущих мутантов (красные) и животных дикого типа.
Изображение: En-Zhi Shen et al., Nature 2014
Гипотеза о ключевом влиянии на продолжительность жизни активных форм кислорода была высказана Денамом Харманом в 1954 году. Благодаря этой гипотезе получили популярность антиоксиданты — отдельные ученые и популярная пресса рассматривало их как средство продления жизни. Однако, эффективность антиоксидантов в этом смысле до сих пор не была доказана, скорее наоборот. Кроме того, недавно было показано, что у голого землекопа, известного долгожителя среди грызунов, АФК вырабатываются гораздо интенсивнее, чем у мышей. Это трудно объяснить, если гипотеза Хармана верна.