Научная статья на тему 'Аутофагия и "стационарное старение" клеточных культур'

Аутофагия и "стационарное старение" клеточных культур Текст научной статьи по специальности «Психологические науки»

CC BY
374
99
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЦИТОГЕРОНТОЛОГИЯ / CYTOGERONTOLOGY / МАКРОАУТОФАГИЯ / MACROAUTOPHAGY / "СТАЦИОНАРНОЕ СТАРЕНИЕ" / МИТОФАГИЯ / МИМЕТИКИ ОГРАНИЧЕНИЯ ПИТАНИЯ / СALORIE RESTRICTION MIMETICS / STATIONARY PHASE AGING / MITOPHAGY

Аннотация научной статьи по психологическим наукам, автор научной работы — Моргунова Галина Васильевна, Клебанов А. А., Хохлов Александр Николаевич

Рассматривается один из наиболее изучаемых в приложении к старению процесс, происходящий на клеточном уровне макроаутофагия. Она позволяет клеткам выживать в условиях нехватки питательных веществ и при стрессе. Отмечается, что митофагия наиболее важная разновидность аутофагии, так как поврежденные митохондрии наносят максимальный ущерб клеткам. Макроаутофагия характерна как для бактерий, так и для высших эукариот. По мнению авторов, для запуска этого процесса целесообразно применять естественные способы активации (стационарная фаза роста, голодание), а не миметики ограничения питания.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по психологическим наукам , автор научной работы — Моргунова Галина Васильевна, Клебанов А. А., Хохлов Александр Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

AUTOPHAGY AND STATIONARY PHASE AGING OF CELL CULTURES

Macroautophagy is considered one of the most studied in gerontological research processes at the cellular level. It allows the cells to survive under the conditions of nutrient starvation or cell stress. It is noted that mitophagy is the most important kind of autophagy since damaged mitochondria cause maximum damage to cells. Macroautophagy is typical both for bacteria and higher eukaryotes. In the authors' opinion, it is advisable to launch this process using natural methods of activation (stationary phase of growth, starvation), rather than calorie restriction mimetics.

Текст научной работы на тему «Аутофагия и "стационарное старение" клеточных культур»

КЛИНИЧЕСКАЯ ГЕРОНТОЛОГИЯ, 9-10, 2016

сокий уровень симптомов депрессии, субъективного чувства одиночества, неудовлетворенность состоянием здоровья и качеством жизни, что согласуется с данными [2]. Наши исследования показывают, что возрастная идентификация пожилого человека с более молодым возрастом с одной стороны является копинг-стратегий, ресурсом, а с другой стороны формой избегающего поведения. Как ресурс наличие положительной когнитивной иллюзии возраста защищает от деструктивного эффекта негативных стереотипов старения и способствует формированию новых, гибких шаблонов поведения. Как форма избегающего поведения способствует уходу от решения проблем, перекладывание их на другого человека [7]. Нами было продемонстрировано, что рабочий статус воздействует на показатели субъективного возраста. Те участники, которые работают, оценивают свой субъективный возраст моложе, чем те, кто не работает. В пожилом возрасте те люди, которые работают, оценивают свою внешность, привлекательность моложе, чем те, кто не работает. Идентифицируя себя с молодым возрастом, они отмечают у себя наличие сил и прилив молодости. Все участники пожилого и старческого возраста, которые работают, характеризовали свою социальную активность, интересы как свойственные молодым людям. Семейный статус также связан с субъективным возрастом. Участники пожилого возраста (55-60 лет) находящиеся в браке идентифицируют себя с более молодым возрастом. Они отмечают, что выглядят моложе. Однако, свои интересы они оценивают ближе к хроническому возрасте, нежели участники, разведенные и те, кто потерял партнера. Разведенные участники пожилого возраста (55-60 лет) оценивают, что внешне выглядят моложе, в отличие от тех, кто потерял партнера. Пожилые участники этой же группы, которые потеряли партнера, оценивают свой биологический возраст (как выглядят) ближе к хронологическому возрасту. Люди пожилого возраста (61-74 лет), находящиеся в браке воспринимают свой биологический, эмоциональный возраст, социальный и интеллектуальный возраста моложе. Разведенные участники этой возрастной группы субъективно считают, что внешне выглядят моложе, чем те, кто потеряли партера. Вдовы и вдовцы отмечают, что внешне выглядят на свой возраст. В старческом возрасте у людей, потерявших партера, наблюдается негативная когнитивная иллюзия возраста, они оценивают, что внешне выглядят и чувствуют себя старше своего возраста. Участники старческого возраста (75-90 лет), находящиеся в браке, оценивают, что выглядят, чувствуют себя моложе и интересуются тем же, что и молодые люди. Нами показано, что уровень образования взаимосвязан с субъективным возрастом. В нашем исследовании было показано, что в пожилом возрасте и старческом возрасте при наличии положительной иллюзии возраста наблюдается множество отрицательных односторонних корреляционных связей между компонентами субъективного возраста и уровнем полиморбидности, симптомами депрессии и субъективным чувством одиночества. Это говорит о том, что чем моложе я оцениваю свой возраст, тем меньше наблюдаются симптомы депрессии и субъективное чувство одиночества, тем лучше организуется поддержание состояния здоровья, приводящее к снижению уровня полиморбидности. Несмотря на наличие хронических заболеваний, дискомфортных состояний люди пожилого и старческого возраста показывают когнитивную иллюзию более молодого возраста [6]. Пожилые люди могут быть приспособлены к ухудшению здоровья, однако изменения в субъективном возрасте могут быть вызваны спецификой убеждений и верований поводу собственного здоровья [1]. Уменьшение самооценки здоровья приводит пожилых людей к более широкому использованию социального сравнения, чтобы повысить «физическое-Я», которое часто является буфером против отрицательных эффектов физических симптомов, влияющих на самооценку здоровья. Ф. Инфарна и Д. Герсторф показали, что среди пожилых людей, которые считают, что их здоровье лучше, чем у других людей их возраста, оценивали себя моложе своего возраста [4]. Все больше исследований показывают, что более молодой субъективный возраст связан с целым рядом положительных аспектов в старости, в том числе эмоциональным благополучием, удовлетворенностью старостью, качеством жизни, улучшением физических и когнитивных функций и социальной активностью [1], что нашло подтверждение в нашем исследовании. В проведенном исследовании не обнаружено связей между нейрокогнитивным статусом и наличием положительной когнитивной иллюзией возраста в пожилом и старческом возрасте. При наличии положительной когнитивной иллюзии возраста в поздних возрастах обнаружены множественные отрицательные корреляционные уровнем депрессии и многими компонентами субъективного возраста. Это подтверждает данные, что субъективная оценка собственного возраста моложе хронологического связана с низким риском развития выраженных когнитивных нарушений, большого депрессивного эпизода и большей помехоустойчивости, и стрессоустойчивостью [5]. Наши данные показывают тесную взаимосвязь качества жизни и субъективного возраста, что свидетельствует о существенной роли субъективной возрастной идентичности для поддержания физического, психологического здоровья, социальных отношений, оценки окружающей среды и ее безопасности в пожилом и старческом возрасте.

ЛИТЕРАТУРА

1. Bergland A., Nicolaisen M. Predictors of subjective age in people aged 40-79 years: a five-year follow-up study. The impact of mastery, mental and physical health // Aging & Mental Health. 2014. Vol. 18. № 5. pp. 653-661. doi: 10.1080/13607863.2013.869545

2. Eibach R.P., Mock S.E. Having a senior moment:Induced aging phenomenology, subjective age, and susceptibility to ageist stereotypes. Journal of Experimental Social Psychology. 2010. Vol. 46. P. 643-649.

3. Graham E. Comprehensive geriatric assessment for older adults admitted to hospital: meta-analysis of randomised controlled trials. BMJ, 2011. Vol. 343. URL: http://www.bmj.com/content/343/bmj.d7795 (дата обращения: 16.06.16).

4. Infurna F.J., Gerstorf D. The nature and cross-domain correlates of subjective age in the oldest-old: Evidence from the OCTO study. Psychology and Aging. 2010. Vol.25. № 2. P. 470-476. doi: 10.1037/a0017979.

5. Keyes C.L., Westerhof G.J. Chronological and subjective age differences in flourishing mental health and major depressive episode. Aging MentHealth. 2012. Vol. 16. № 1. P. 67-74. doi: 10.1080/13607863.2011.596811.

6. Stephan Y., Sutin A.R. How Old Do You Feel? The Role of Age Discrimination and Biological Aging in Subjective Age. PLoS ONE, 2015, vol. 10, № 3, pp. 1-12. doi:10.1371/journal.pone.0119293

7. Westerhof G.J., Barrett A.E. Age Identity and Subjective Well-Being: A Comparison of the United States and Germany. Journal of Gerontology: social sciences, 2005, vol. 60, № . 3, pp. 129-136. doi: 10.1093/ geronb/60.3.S129

Сведения об авторе:

Мелехин Алексей Игоревич - клинический психолог ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова. 117997, г. Москва, ул. Островитянова, д. 1.

Тел.: +7 (925) 111-57-49. E-mail: [email protected]

АУТОФАГИЯ И «СТАЦИОНАРНОЕ СТАРЕНИЕ» КЛЕТОЧНЫХ КУЛЬТУР Г.В. Моргунова, А.А. Клебанов, А.Н. Хохлов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, сектор эволюционной цитогеронтологии биологического факультета, Москва

Рассматривается один из наиболее изучаемых в приложении к старению процесс, происходящий на клеточном уровне - макроаутофагия. Она позволяет клеткам выживать в условиях нехватки питательных веществ и при стрессе. Отмечается, что митофагия - наиболее важная разновидность аутофагии, так как поврежденные митохондрии наносят максимальный ущерб клеткам. Макроаутофагия характерна как для бактерий, так и для высших эукариот. По мнению авторов, для запуска этого процесса целесообразно применять естественные способы активации (стационарная фаза роста, голодание), а не миметики ограничения питания.

Ключевые слова: цитогеронтология, макроаутофагия, «стационарное старение», митофагия, миметики ограничения питания

XXI МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

AUTOPHAGY AND STATIONARY PHASE AGING OF CELL CULTURES G.V. Morgunova, A.A. Klebanov, A.N. Khokhlov

Evolutionary Cytogerontology Sector, School of Biology, Lomonosov Moscow State University, Moscow

Macroautophagy is considered one of the most studied in gerontological research processes at the cellular level. It allows the cells to survive under the conditions of nutrient starvation or cell stress. It is noted that mitophagy is the most important kind of autophagy since damaged mitochondria cause maximum damage to cells. Macroautophagy is typical both for bacteria and higher eukaryotes. In the authors' opinion, it is advisable to launch this process using natural methods of activation (stationary phase of growth, starvation), rather than calorie restriction mimetics.

Key words: cytogerontology, macroautophagy, stationary phase aging, mitophagy, саlorie restriction mimetics

Аутофагия - одно из самых изучаемых явлений последнего десятилетия. Количество публикаций по этой теме по данным с сайта http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed за последние десять лет выросло почти в 40 раз. Суть процесса заключается в доставке различных цитоплазматических субстратов в лизосомы для последующей деградации [1]. Различают три разновидности этого процесса: макроау-тофагия, микроаутофагия и шаперон-опосредованная аутофагия. Наибольший интерес в приложении к старению представляет первая разновидность [1,2]. При макроаутофагии участок цитоплазмы с поврежденными субстратами поглощается двумембранным образованием - фагофорой, фагофора замыкается и становится аутофагосомой, затем сливается с лизосомой, в результате чего формируется аутофаголизосома. В этом последнем образовании происходит «переваривание» испорченных органелл и других цитоплазматических элементов клетки. Таким образом, с помощью макроаутофагии клетка может обновлять неядерный материал внутри себя [1], разрушая старые структуры и создавая из полученных в ходе «переваривания» строительных блоков новые, либо же клетка просто черпает из «переваренных» субстратов энергию.

Из вышесказанного следует, что пусковым механизмом для макроаутофагия служит недостаток энергии, необходимость замены испорченных органелл и макромолекул, а также всевозможные варианты клеточного стресса. Макроаутофагии подвержены все структуры клетки, но особенно большое значение имеет митофагия [2,3], так как контроль качества митохондрий - залог долгого существования клетки. Митохондриальный биогенез в некоторых случаях возможен только благодаря «перевариванию» испорченных митохондрий [2]. Макроаутофагия активно изучается в рамках исследований, связанных со старением. Способность к адекватной аутофагии теряется с возрастом, что, вероятно, лежит в основе патологий неделящихся клеток - кардиомиоцитов, нейронов (для которых этот процесс является единственным способом обновления клеточного материала), а также для долгоживущих иммунных клеток памяти [2]. Стимулирование же макроаутофагии приводит к омолаживанию клеточных структур и обладает потенциальным геропротекторным эффектом. С другой стороны, раковые клетки также могут использовать этот процесс для выживания, поэтому в борьбе с некоторыми опухолями используют ингибиторы аутофагии [4]. Известно, что эффект ограничения питания опосредуется через макроаутофагию [1], при этом активация может происходить как напрямую, так и через ингибирование комплекса mTOR. В последнем случае того же эффекта можно добиться с помощью рапамицина - блокатора этого комплекса. Показано, что активация макроаутофагии продлевает жизнь дрожжам при хронологическом старении [5] - аналоге «стационарного старения» клеточных культур, а подавление этого процесса приводит к преждевременной гибели клеток [6]. У бактерий процесс макроаутофагии называется «карликовостью» - «dwarfing» [7] и запускается в стационарной фазе роста, когда размножение клеток останавливается. Исследования макроаутофагии у высших эукариот, как правило, проводятся на модельных организмах - нематодах, дрозофилах, мышах. Однако как in vivo, так и in vitro этот процесс у млекопитающих ничем не отличается от макроаутофагии у всех вышеперечисленных объектов. Он запускается при голодании или исчерпании питательных веществ в среде, а также при окислительном стрессе. В наших собственных экспериментах мы неоднократно наблюдали вакуолизацию цитоплазмы «стационарно старых» трансформированных клеток китайского хомячка, что свидетельствует о процессе активного переваривания цитоплазматического материала [8,9], когда органеллы и макромолекулы внутри клеток приобретают множество дефектов, в то время как питательные вещества в среде заканчиваются и строить новые структуры можно только с использованием старых. Впрочем, процесс деградации продолжается, а питательные вещества не поступают, поэтому аутофагия рано или поздно перестает «выручать» клетки. Если же в клетках время от времени активировать этот процесс, а затем добавлять небольшое количество питательных веществ, то они смогут обновлять свой цитоплазматический материал. На наш взгляд, запускать макроатофагию лучше всего естественным путем, а не используя вещества, имитирующие эффект ограничения питания - рапамицин, ресвератрол и др., так как со временем к ним может развиваться привыкание [10]. Именно естественным путем этот процесс активируется в нашей модели «стационарного клеточного старения».

ЛИТЕРАТУРА

1. Rubinsztein D.C., Marino G., Kroemer G. Autophagy and aging // Cell. 2011. Vol. 146. N 5. P. 682-695.

2. Yen W.-L., Klionsky D.J. How to live long and prosper: Autophagy, mitochondria, and aging // Physiology (Bethesda). 2008. Vol. 23. P. 248-262.

3. Gottlieb R.A., Carreira R.S. Autophagy in health and disease. 5. Mitophagy as a way of life // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2010. Vol. 299. N 2. P. C203-C210.

4. Degenhardt K., Mathew R., Beaudoin B. et al. Autophagy promotes tumor cell survival and restricts necrosis, inflammation, and tumorigenesis // Cancer Cell. 2006. Vol. 10. N 1. P. 51-64.

5. Kaeberlein M., Burtner C.R., Kennedy B.K. Recent developments in yeast aging. PLOS Genet. 2007. Vol. 3. N 5. e84.

6. Herman P.K. Stationary phase in yeast. Curr. Opin. Microbiol. 2002. Vol. 5. N 6. P. 602-607.

7. Nystrom T. Stationary-phase physiology. Annu. Rev. Microbiol. 2004. Vol. 58. P. 161-181.

8. Morgunova G.V., Kolesnikov A.V., Klebanov A.A., Khokhlov A.N. Senescence-associated p-galactosidase - a biomarker of aging, DNA damage, or cell proliferation restriction? Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2015. Vol. 70. N 4. P. 165-167.

9. Alinkina E.S., Vorobyova A.K., Misharina T.A. et al. Cytogerontological studies of biological activity of oregano essential oil. Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2012. Vol. 67. N 2. P. 52-57.

10. Alayev A., Berger S.M., Kramer M.Y. et al. The combination of rapamycin and resveratrol blocks autophagy and induces apoptosis in breast cancer cells. J. Cell Biochem. 2015. Vol. 116. N 3. P. 450-457.

Сведения об авторах:

Моргунова Галина Васильевна - аспирант сектора эволюционной цитогеронтологии биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. 119234, Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, биологический факультет МГУ. Тел.: 8 (495) 939-15-90. E-mail: [email protected]

Хохлов Александр Николаевич - д-р биолог. наук, зав. сектором эволюционной цитогеронтологии биологического факультета; 119234, Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12; тел.: 8 (495) 939-15-90; e-mail: [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.