Исследователи также показали, что они могут обратить вспять этот эффект у старых мышей, обработав их соединением, которое помогает увеличить популяцию стволовых клеток кишечника. Результаты показывают, что это соединение, которое, по-видимому, стимулирует путь, в котором задействованы белки, связанные с долголетием, известные как сиртуины, может помочь защитить кишечник от возрастных повреждений, говорят исследователи.
«Одна из проблем старения – это дисфункция органов, сопровождающаяся снижением активности стволовых клеток, которые питают и пополняют этот орган, поэтому это потенциально очень полезная точка вмешательства для замедления или обращения вспять старения», – говорит Леонард Гуаренте.
Профессор биологии Новартис Массачусетского технологического института.
Гуаренте и Тошимаса Ямаути, профессор Токийского университета, являются старшими авторами исследования, которое будет опубликовано в журнале Aging Cell 28 марта. Ведущий автор статьи – Масаки Игараси, бывший постдок Массачусетского технологического института, сейчас работает в Токийском университете.
Рост населения
Лаборатория Гуаренте давно изучает связь между старением и сиртуинами, классом белков, обнаруженных почти у всех животных. Сиртуины, которые, как было доказано, защищают от эффектов старения, также могут быть стимулированы ограничением калорий.
В статье, опубликованной в 2016 году, Гуаренте и Игараши обнаружили, что у мышей низкокалорийная диета активирует сиртуины в стволовых клетках кишечника, помогая клеткам размножаться.
В своем новом исследовании они намеревались выяснить, способствует ли старение сокращению популяции стволовых клеток и можно ли обратить это снижение.
Сравнивая молодых (в возрасте от 3 до 5 месяцев) и более старых (в возрасте 2 лет) мышей, исследователи обнаружили, что популяции кишечных стволовых клеток с возрастом сокращаются.
Кроме того, когда эти стволовые клетки удаляются из мышей и выращиваются в культуральной чашке, они менее способны генерировать органоиды кишечника, имитирующие структуру слизистой оболочки кишечника, по сравнению со стволовыми клетками от более молодых мышей. Исследователи также обнаружили снижение уровня сиртуина в стволовых клетках старых мышей.
Как только эффекты старения были установлены, исследователи хотели посмотреть, могут ли они обратить эти эффекты, используя соединение под названием никотинамид рибозид (NR). Это соединение является предшественником НАД, кофермента, который активирует сиртуин SIRT1.
Они обнаружили, что после шести недель питьевой воды с добавлением NR у старых мышей был нормальный уровень кишечных стволовых клеток, и эти клетки были способны генерировать органоиды, а также стволовые клетки от молодых мышей.
Чтобы определить, действительно ли это усиление стволовыми клетками приносит пользу для здоровья, исследователи дали старшим мышам, получавшим NR, соединение, которое обычно вызывает колит. Они обнаружили, что NR защищает мышей от воспаления и повреждения тканей, обычно вызываемых этим соединением у старых животных.
«Это имеет реальные последствия для здоровья, потому что просто иметь больше стволовых клеток – это хорошо, но это может не приравниваться ни к чему в реальном мире», – говорит Гуаренте. "Знание того, что кишечник на самом деле более устойчив к стрессу, если в него добавлен NR, довольно интересно."
Защитные эффекты
Гуаренте говорит, что он считает, что NR, вероятно, действует через путь, который ранее был идентифицирован его лабораторией, в котором усиление NAD включает не только SIRT1, но и другой ген под названием mTORC1, который стимулирует синтез белка в клетках и помогает им размножаться.
«Мы могли бы предположить, что пополнение NAD у старых мышей управляет этим путем роста, который работает через SIRT1 и TOR, чтобы обратить вспять снижение, которое произошло с возрастом», – говорит он.
Результаты показывают, что НАД может иметь защитный эффект от заболеваний кишечника, таких как колит, у пожилых людей, говорит он. Гуаренте и его коллеги ранее обнаружили, что предшественники НАД могут также стимулировать рост кровеносных сосудов и мышц и повышать выносливость у старых мышей, а исследование 2016 года, проведенное исследователями из Швейцарии, показало, что повышение НАД может помочь пополнить популяции мышечных стволовых клеток у старых мышей.
В 2014 году Гуаренте основал компанию под названием Elysium Health, которая продает диетическую добавку, содержащую NR в сочетании с другим природным соединением под названием птеростильбен, который является активатором SIRT1.
Исследование частично финансировалось Национальным институтом здравоохранения и Фондом медицинских исследований Гленна.