Интересные данные получили ученые из Университета Алабамы в Бирмингеме: им удалось продемонстрировать на мышиной модели связь между работой митохондрий и такими видимыми признаками старения, как морщинистая кожа и выпадение волос. Кешав Сингх и его коллеги индуцировали у мышей мутацию, приводящую к митохондриальной дисфункции. После этого в течение нескольких недель у мутантных мышей кожа становилась морщинистой, а волосы начинали обильно выпадать. Выключив ген, ответственный за дисфункцию митохондрий, ученым удавалось восстановить у мышей гладкую кожу и густую шерсть так, что они становились неотличимыми от здоровой мыши того же возраста. Интересно, что мутация, о которой идет речь, затрагивает ядерные гены, хотя и влияет на функцию митохондрий – крошечных органелл, известных как «электростанции клеток». Многочисленные митохондрии продуцируют 90% химической энергии, необходимой клеткам для выживания.
У человека функция митохондрий снижается в процессе старения, также митохондриальная дисфункция может приводить к возрастным заболеваниям. Нарушение собственной ДНК митохондрий – митохондриальной ДНК – связано с развитием митохондриальных заболеваний, сердечно-сосудистых заболеваний, диабета, возрастных неврологических расстройств и рака.
«Полученная нами модель мутантных мышей предо- ставляет беспрецедентную возможность для разработки превентивных и терапевтических стратегий развития лекарств, направленных на усиление функций митохондрий и лечение связанных со старением патологий кожи и волос, а также других заболеваний человека, при которых митохондриальная дисфункция играет значительную роль», – отметил Кешав Сингх.
Мутация, влияющая на работу митохондрий, индуцируется у мышей при добавлении антибиотика доксициклина к пище или питьевой воде. Это вызывает истощение митохондриальной ДНК, так как фермент, принимающий участие в репликации этой ДНК, становится неактивным.
Через четыре недели приема доксициклина мыши седеют, уменьшается плотность волос, волосы выпадают, движения животных замедляются – все эти изменения напоминают естественное старение. Морщинистая кожа наблюдалась у мышей через четыре – восемь недель после индукции мутации (применения доксициклина), причем у самок была более выражена, чем у самцов. Кожа мышей с индуцированной мутацией характеризовалась следующими особенностями: наблюдались аномальное утолщение внешнего слоя кожи, дисфункция волосяных фолликул и повышенное воспаление. Все это похоже на признаки преждевременного старения кожи у людей. Также было выявлено нарушение баланса между матричными металлопротеиназами и их тканеспецифическими ингибиторами – баланс между этими ферментами необходим для поддержания коллагеновых волокон в функциональном состоянии. В митохондриях мышей с индуцированной мутацией уменьшалось содержание митохондриальной ДНК, изменялась экспрессия митохондриальных генов и отмечалась нестабильность больших митохондриальных комплексов, участвующих в окислительном фосфорилировании. Однако через месяц после прекращения приема доксициклина истощенная митохондриальная ДНК восстанавливается, патология кожи и волос исчезает. Это показывает, что митохондрии являются обратимыми регуляторами старения кожи и потери волос.
«Эпигенетические механизмы, лежащие в основе связи между ядерными и митохондриальными генами, должны играть важную роль в восстановлении нормального фенотипа кожи и волос, – считают ученые. – Дальнейшие эксперименты необходимы для определения того, могут ли фенотипические изменения, происходящие при нарушениях работы митохондрий в других органах мышей, быть нивелированы до уровня дикого типа путем восстановления митохондриальной ДНК».
Источник:
Bhupendra Singh, Trenton R. Schoeb, Prachi Bajpai, Andrzej Slominski, Keshav K. Singh. Reversing wrinkled skin and hair loss in mice by restoring mitochondrial function. Cell Death & Disease, 2018; 9 (7) DOI: 10.1038/s41419–18–765–