Международная группа ученых обнаружила, что в стареющем кишечнике хаос в генах — некоторые рецепторы оказываются заблокированы, а ненужные, наоборот, открыты — вызывает эпигенетическое старение. Исследование было опубликовано в журнале Nature Aging.
Ученые нашли механизм, который ускоряет старение и повышает риск рака
Кишечник — это не просто орган для переваривания пищи. А динамичная и постоянно обновляющаяся ткань — клетки живут в ней всего несколько дней, после чего отмирают и заменяются новыми. За это отвечают стволовые клетки кишечника. Но с возрастом что-то ломается — новое исследование показывает, что проблема кроется в системе, которая говорит ДНК, что делать.
Freepik
Специалисты выявили специфический и повторяющийся узор неправильных рецепторов, который назвали «дрейфом АССА». Он становится все более заметным по мере того, как человек стареет. Причем, точно такой же узор ученые обнаружили практически во всех исследованных образцах рака толстой кишки. Это значит, что старение стволовых клеток создает благоприятную среду для онкологии.
Более того, исследователи обнаружили, что старение затрагивает кишечник не равномерно, а пятнами. Дело в том, что если в одной крипте — небольшом углублении в прямой кишке, которое выделяет слизь и помогает кишечнику легче выводить кал — произошла поломка, то все последующие клетки в ней унаследуют тот же набор поломанных генов. Со временем в кишечнике становится все больше таких состарившихся пятен, окруженных относительно здоровыми клетками.
В старом кишечнике дрейф ACCA — увеличение гиперметилирования ДНК в стволовых клетках кишечника — приводит к отключению важных генов.
Именно поэтому у пожилых людей риск рака повышается — опухоль с большой вероятностью может вырасти из одного такого состарившегося пятна, где защитные механизмы уже отключены.
Что вызывает этот хаос
Ученые выяснили, что все дело в железе. Речь не о том, которое в гемоглобине крови, а о крошечных количествах особой формы железа внутри ядра клетки. Оно помогает особым ферментам-уборщикам из семейства TET.
TET — ферменты, которые, условно говоря, ходят по ДНК и стирают ошибочные метки, которые блокируют важные гены. Но чтобы работать, им необходимо железо. А с возрастом в стареющих стволовых клетках нарушается его обмен — они начинают хуже усваивать и больше терять. В результате в ядре железа становится критически мало.
Ситуацию усугубляют еще два фактора, которые сопровождают старение:
- Легкое и хроническое воспаление в кишечнике еще сильнее нарушает распределение железа в клетках, усугубляя его нехватку в ядре.
- Ослабление сигнала Wnt — это важная система, которая поддерживает стволовые клетки активными и здоровыми.
Но есть и хорошая новость — этот процесс обратим. Несмотря на сложности, ученые смогли замедлить и даже частично обратить вспять этот процесс в лабораторных условиях. Они работали с органоидами — крошечными, упрощенными копиями кишечника, выращенными в чашке Петри из стволовых клеток.
Исследователи попробовали два подхода: восстановили поставки железа в клетки и искусственно активировали ослабленный сигнальный путь Wnt. И оба способа сработали.
«Это означает, что эпигенетическое старение не обязательно должно быть фиксированным, окончательным состоянием. Впервые мы видим, что можно корректировать параметры старения, находящиеся глубоко внутри молекулярного ядра клетки», — заключила доктор Анна Крепелова.