Как селенопротеины защищают организм от старения: новое открытие ученых
Недавнее исследование, проведенное специалистами Осакского университета, выявило ключевую роль селенопротеинов в антиоксидантной защите организма. Эксперты также установили, что нарушение их синтеза может существенно повлиять на разные типы клеток и процесс кроветворения.
В организме человека существует 25 различных селенопротеинов, которые выполняют антиоксидантную функцию, превращая опасные активные формы кислорода, такие как липидные перекиси, в более безопасные соединения. Скопление липидных перекисей особенно опасно для гемопоэтических стволовых клеток (HSCs), играющих ключевую роль в процессах кроветворения. Их повреждение наблюдается при возрастных заболеваниях.
«Мы обнаружили, что у пожилых гемопоэтических стволовых клеток часто нарушается синтез селенопротеинов. Однако до сих пор оставалось неясным, как это влияет на старение клеток и можно ли обратить этот процесс вспять», — объясняет Юми Аояма, один из ведущих авторов исследования. Ученые предположили, что селенопротеины играют критическую роль в системе антиоксидантной защиты, препятствуя возрастным изменениям в HSCs.
Для проверки этой гипотезы исследователи создали намеренно модифицировали гены мышей таким образом, чтобы спровоцировать нарушение синтеза селенопротеинов. Анализируя влияние этого изменения на разные типы клеток, ученые установили, что недостаток селенопротеинов негативно сказывался на стволовых клетках крови и клетках иммунной системы, относящихся к B-клеточному ряду, тогда как миелоидные клетки (другая группа иммунных клеток) оказались менее уязвимыми.
«Самый заметный результат заключался в снижении количества B-лимфоцитов — процесса, называемого B-лимфоцитопенией», — поясняет второй ведущий автор работы, Хироми Ямадзаки. — «Кроме того, гемопоэтические стволовые клетки теряли способность к самовосстановлению».
Эти изменения сопровождались повышенной экспрессией генов, связанных со старением, что соответствовало возрастным заболеваниям, ранее зафиксированным в других исследованиях. Дополнительные эксперименты показали, что основным механизмом, вызывающим эти эффекты, является липидное перекисное окисление. Кроме того, данные, полученные при изучении клеток генетически модифицированных мышей, свидетельствуют о том, что нарушение синтеза селенопротеинов может приводить к перестройке B-клеточных предшественников, превращая их в миелоидные клетки.
«Наши данные подтверждают, что потеря защитной функции селенопротеинов оказывает специфическое влияние на разные типы клеток», — говорит старший автор исследования Дайчи Иноуэ. — «Эти белки критически важны для нейтрализации липидных перекисей, которые накапливаются в процессе старения».
Чтобы изучить потенциальные способы защиты процесса кроветворения, ученые провели эксперимент с введением витамина Е в рацион мышей с нарушенным синтезом селенопротеинов. Результаты показали, что этот антиоксидант способен защищать кроветворные клетки и восстанавливать процесс дифференцировки B-клеток.
Таким образом, работа демонстрирует важнейшую роль селенопротеинов в антиоксидантной защите, обеспечивающей самовосстановление гемопоэтических стволовых клеток и нормальное созревание иммунных клеток B-клеточного ряда. Поскольку изменения, наблюдаемые у мышей с отключенным геном, напоминают возрастные процессы у обычных пожилых особей, результаты исследования указывают на возможность использования подходов, направленных на восстановление синтеза селенопротеинов, для борьбы с возрастными заболеваниями.
Ранее бактерия помогла ученым создать антиоксидант, защищающий от радиации.
