Исследователи Национального института здоровья США и их соавторы, изучили, как крошечное морское существо регенерирует новое тело, используя только свой рот. Ученые секвенировали РНК Hydractinia symbiolongicarpus, маленького трубкообразного животного, живущего на раковинах крабов-отшельников. В тот момент, когда гидрактинии начали регенерировать новые тела, исследователи обнаружили молекулярную подпись, связанную с биологическим процессом старения, также известным как сенесценция.
За регенерацию тела у гидрактиний отвечают процессы старения клеток
Исследователи Национального института здоровья США изучили, как крошечное морское существо гидрактиния регенерирует новое тело, если у нее остался только рот. Оказалось, что за полную регенерацию у этих животных отвечают те же процессы, которые отвечают у человека за старение. Теперь ученые исследуют, как старение клеток может помочь регенерации клеток и тканей человека.
Колония гидрактиний. Википедия
Крошечное морское существо гидрактиния способно полностью восстановить свое тело, если у него остался только «рот». Но самое удивительное, что тело регенирует процесс старения клеток.
Согласно исследованию, гидрактиния демонстрирует, что фундаментальные биологические процессы заживления и старения взаимосвязаны, что позволяет по-новому взглянуть на весь процесс старения.
Выяснение эволюционных истоков фундаментальных биологических процессов, таких как старение и регенерация, имеет важное значение для понимания здоровья и болезней человека. Люди обладают определенной способностью к регенерации, например, сломанная кость срастается и поврежденная печень может восстановиться. Некоторые другие животные, такие как саламандры и рыбки данио-рерио, могут отращивать целые конечности и восстанавливать органы. Однако животные с простым телом, такие как гидрактиния, часто обладают самыми экстремальными способностями к регенерации, например, могут вырастить совершенно новое тело из фрагмента ткани.
Неожиданная польза старения
Колония гидрактиний
Регенеративная роль старения у гидрактиний контрастирует с результатами исследований человеческих клеток. «Большинство исследований, посвященных сенесценции, показывают, что старение связано с хроническим воспалением, раком и возрастными заболеваниями», — говорит соавтор исследования Энди Баксеванис. — «Как правило, у людей стареющие клетки остаются стареющими, и эти клетки вызывают хроническое воспаление и провоцируют старение соседних клеток. На примере таких животных, как гидрактиния, мы можем узнать о том, как старение может быть полезным, и расширить наше понимание старения и регенерации».
Ранее исследователи обнаружили, что у гидрактинии есть особая группа стволовых клеток для регенерации. Стволовые клетки могут превращаться в другие типы клеток и поэтому полезны для создания новых частей тела.
У человека стволовые клетки действуют в основном в процессе развития, но такие высокорегенеративные организмы, как гидрактиния, используют стволовые клетки на протяжении всей своей жизни. Гидрактиния хранит свои стволовые клетки, способствующие регенерации, в нижней части туловища. Однако, когда исследователи удаляют рот — часть тела, расположенную далеко от места нахождения стволовых клеток, — рот вырастает в новое тело.
Взрослые клетки некоторых высокорегенеративных организмов могут превращаться в стволовые клетки, когда организм ранен, хотя этот процесс не очень хорошо изучен. Поэтому исследователи предположили, что гидрактиния должна генерировать новые стволовые клетки, и искали молекулярные сигналы, которые могли бы направлять этот процесс.
Когда секвенирование РНК указало на старение, исследователи проверили геном гидрактинии на наличие последовательностей, похожих на гены, связанные со старением у человека. Из трех выявленных генов один был «включен» в клетках вблизи места, где животное было перерезано. Когда исследователи удалили этот ген, способность животных развивать стареющие клетки была заблокирована, а без стареющих клеток животные не развивали новые стволовые клетки и не могли регенерировать.
Колония гидрактиний
Исследователи отслеживали стареющие клетки у гидрактинии, чтобы выяснить, как это животное обходит вредные последствия старения. Неожиданно оказалось, что животные выбрасывают стареющие клетки изо рта. Хотя люди не могут так легко избавиться от стареющих клеток, роль генов, связанных со старением, у гидрактинии позволяет предположить, как эволюционировал процесс старения.
Мы, люди, в последний раз имели общих предков с гидрактинией и ее близкими родственниками, медузами и кораллами, более 600 миллионов лет назад, а эти животные вообще не стареют. Благодаря этим факторам гидрактинии могут дать важнейшие сведения о наших самых ранних животных предках. Поэтому исследователи предполагают, что сам процесс старения был «придуман» эволюцией, не для того чтобы убить организм, а совсем наоборот, чтобы его восстановить: регенерация могла быть первоначальной функцией старения у первых животных.
«Мы до сих пор не понимаем, как сенильные клетки запускают регенерацию у гидрактиний и насколько широко распространен этот процесс в животном мире», — говорит доктор Баксеванис. - «К счастью, изучая некоторых наших самых дальних родственников-животных, мы можем начать раскрывать некоторые секреты регенерации и старения — секреты, которые в конечном итоге могут продвинуть область регенеративной медицины и изучение возрастных заболеваний».