Кожа выдала причину своего старения

Ученые установили корреляцию между возрастом доноров клеток и количеством двунитевых разрывов в ДНК фибробластов — клеточных элементов человеческой кожи. Работа опубликована в журнале Aging.

Представления о причинах и механизмах биологического старения, к которым склоняются большинство геронтологов мира, так или иначе базируются на гипотезе о накоплении с возрастом в клетках организма различных генетических нарушений, которые снижают способность клеток к репарации (восстановлению) критических повреждений ДНК.

Авторы работы изучали эти процессы на примере фибробластов, находящихся в среднем слое кожи. Сравнивая множество показателей биологических образцов, полученных от доноров различного возраста, ученые определяли степень влияния некоторых клеточных процессов на механизмы старения организма.

«Мы искали связь возраста человека и его кожи с накоплением в фибробластах критических повреждений ДНК особого вида, так называемых двунитевых разрывов», — рассказывает один из авторов работы Андреян Осипов, профессор РАН, старший научный сотрудник лаборатории разработки инновационных лекарственных средств МФТИ.

В качестве маркеров двунитевых разрывов ДНК в клетках человека радиобиологи чаще всего используют фокусы фосфорилированного гистона γH2AX, которые формируются в областях хроматина, прилегающих к двунитевому разрыву. Однако обнаружить корреляцию количества этих фокусов в активно пролиферирующих клетках с возрастом человека до сих пор никому не удавалось.

Дело в том, что в популяциях пролиферирующих клеток, с которыми работают большинство ученых, обычно имеются клетки, пребывающие на разных стадиях клеточного цикла. Некоторая часть клеток находится на стадии синтеза ДНК, в так называемой S-фазе, когда хоть и образуется множество двунитевых разрывов, но потом они корректно репарируются. Поэтому если в таких обстоятельствах анализировать маркеры разрывов, то можно обнаружить корреляцию только с клеточной пролиферативной активностью, которая от возраста донора практически не зависит.

«Наша идея заключалась в том, чтобы отделить покоящиеся клетки от пролиферирующих и посчитать их фокусы раздельно, — объясняет Андреян Осипов. — Сделать это удалось с помощью маркера клеточного деления Ki67». В результате наши ученые впервые в мире обнаружили совершенно четкую и однозначную зависимость количества двунитевых разрывов в покоящихся фиброластах кожи от возраста доноров.

Обнаружение этой зависимости позволяет, в частности, предположить возможность создания метода антивозрастной терапии, основанного на повышении эффективности репарации двунитевых разрывов. Добиться последнего в будущем, возможно, удастся с помощью методов генной инженерии или подбора химических соединений, влияющих на соответствующие процессы.

«Полученные нами данные открывают возможности для разработки новых терапевтических процедур и фармакологической коррекции для лиц с нарушенными процессами передачи сигналов в клеточных путях репарации двунитевых разрывов ДНК», — добавил Сергей Леонов, заведующий лабораторией разработки инновационных лекарственных средств МФТИ.

В исследовании принимали участие ученые из Московского физико-технического института, Института стволовых клеток человека, Федерального медицинского биофизического центра имени А. И. Бурназяна, Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН, Института химической физики имени Н. Н. Семёнова РАН, Национального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н. Н. Блохина, Национального медицинского исследовательского центра реабилитации и бальнеологии Министерства здравоохранения, Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, Института молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта РАН и Института биофизики клетки РАН.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и Министерства образования и науки РФ.