Известно, что кратковременный мягкий стресс может «укреплять» клетки живых организмов. Однако молекулярные механизмы такого влияния изучены недостаточно. Прошлые работы показали, что в реакции на изменение температуры участвуют специфические белки, часто — фактор теплового шока 1 (HSF-1). Его гиперэкспрессия может увеличивать продолжительность жизни животных.
Схожий эффект может возникать при гормезисе — воздействии низких доз токсических агентов. Предполагается, что в этом случае задействуются белки теплового шока (HSPs), а также инсулиноподобный фактор роста 1 (IFG1). Тем не менее, до недавних пор не было ясно, являются ли эти механизмы единственными в рамках стимуляции клеточного гомеостаза в ответ на мягкий стресс.
Чтобы выяснить это, ученые из Медицинского исследовательского института Сэнфорд-Бернем изучили нематоду Caenorhabditis elegans. Выбор модельного организма был обусловлен тем, что тело C. elegans прозрачно и упрощает наблюдение за молекулярными изменениями. Авторы ввели взрослым нематодам флуоресцентный белок и на час поместили в температуру 36 градусов Цельсия.
Главной гипотезой работы было предположение о том, что пользу мягкого стресса опосредует аутофагия — процесс, при котором «лишние» компоненты клетки переносятся в лизосомы, где разрушаются. Таким образом клетка очищается от, например, поврежденных органелл и денатурированных белков. У C. elegans аутофагия фиксируется по уровню экспрессии репортерного гена LGG-1/Atg8.
Анализ показал, что кратковременное нагревание привело к росту числа аутофагосом (органелл, которые окружают удаляемые компоненты) во всех тканях нематод. Косвенно это подтверждалось и сокращением РНК-интерференции (подавления) гена LGG-1/Atg8. Параллельно у животных выросла экспрессия ряда генов, кодирующих белки теплового шока, например hsp-16.2 и hsp-70.
Затем авторы моделировали у нематод болезнь Генгтинтона — заболевание нервной системы, при котором в нейронах накапливаются денатурированные белки. Подопытных особей снова нагревали один час. Последующие наблюдения показали, что в течение двух-пяти дней содержание агрегатов в клетках снизилось, а продолжительность жизни таких нематод увеличилась на 20 процентных пунктов.
По словам авторов, их данные указывают на то, что аутофагия является одним из ключевых механизмов стимуляции клеточного гомеостаза при воздействии мягкого стресса. В будущем она может использоваться в лечении нейродегенеративных и иных заболеваний. Ученые не исключают, что в целях профилактики пользу человеку также может принести нагревание, например при посещении бани.
Наука
Денис Стригун
