Вчені знайшли несподівану причину стрімкого старіння
Пошкодження ДНК давно вважають одним із головних чинників старіння та дегенерації клітин. Але нове дослідження показує, що проблема може бути не лише в самій пошкодженій ДНК, пише Science Daily.
Вчені з Єврейського університету в Єрусалимі виявили механізм, за якого імунна система помилково сприймає фрагменти власної пошкодженої ДНК як ознаку вірусної інфекції. Це запускає хронічне запалення, яке може додатково пошкоджувати тканини.
Дослідники також виявили, що цей процес здатен заважати клітинам ремонтувати пошкоджену ДНК.
Як імунітет плутає власну ДНК із вірусом
Імунна система постійно стежить за організмом і шукає потенційні загрози. Один із молекулярних сенсорів, який допомагає виявляти вірусну ДНК, називається cGAS.
У нормальній ситуації це корисний механізм захисту від інфекцій.
Але коли системи ремонту ДНК працюють неправильно, як при деяких рідкісних генетичних захворюваннях, пошкоджені фрагменти генетичного матеріалу можуть опинятися в цитоплазмі клітини.
Саме там на них може відреагувати cGAS.
Для сенсора це може виглядати приблизно так, ніби всередині клітини з'явилася чужорідна ДНК.
У результаті запускається імунна відповідь.
Проблема в тому, що цього разу вірусу немає.
Замість захисту виникає хронічне запалення
Дослідники називають таку реакцію стерильним запаленням — воно виникає без інфекції.
Якщо пошкодження ДНК продовжується, імунна система може залишатися активованою тривалий час. Це створює умови, за яких захисний механізм починає шкодити власним тканинам.
Підписуйтеся на наші соцмережі
Особливо цікаво, що cGAS, за даними дослідників, може діяти не одним способом.
Він не лише запускає запальну реакцію, а й може потрапляти в ядро клітини та безпосередньо заважати процесам ремонту ДНК.
Тобто виникає своєрідне замкнене коло:
- ДНК пошкоджується;
- її фрагменти потрапляють у цитоплазму;
- cGAS сприймає їх як сигнал небезпеки;
- запускається хронічне запалення;
- cGAS може додатково втручатися в ремонт ДНК;
- пошкодження та дегенерація тканин посилюються.
Вчені перевірили, що станеться без надмірної реакції cGAS
Команда дослідників вивчала рідкісні синдроми, пов'язані з порушенням ремонту ДНК, зокрема атаксію-телеангіектазію та синдром Блума.
При таких захворюваннях клітинам складніше виправляти пошкодження генетичного матеріалу. Це може призводити до нестабільності геному, нейродегенерації, підвищеного ризику раку та передчасного старіння.
Для експериментів учені використали модель хребетної тварини зі швидким старінням.
Коли активність cGAS зменшували, дослідники побачили покращення одразу в кількох системах організму.
Зокрема, зменшувалися:
- нейрозапалення;
- дегенерація тканин;
- втрата репродуктивної функції.
Це важливий результат, оскільки він вказує: організм може переносити певний рівень пошкодження ДНК краще, ніж вважалося, якщо одночасно не запускається надмірна запальна реакція.
Чи можна буде використати це проти старіння
Поки що говорити про «ліки від старіння» зарано.
Дослідження стосувалося передусім рідкісних генетичних захворювань, за яких порушена система ремонту ДНК. Експерименти також проводили на модельному організмі, а не на людях.
Але механізм може мати ширше значення.
Хронічне запалення та накопичення пошкоджень ДНК характерні для багатьох вікових захворювань. Тому вчені припускають, що схожі процеси можуть відігравати роль і в інших формах дегенерації.
Ідея потенційного лікування теж дещо змінюється.
Замість того щоб намагатися виправити кожне пошкодження ДНК окремо, у майбутньому можна буде впливати на реакцію організму на ці пошкодження.
Але тут є серйозна проблема.
Повністю вимикати cGAS не можна
cGAS потрібен організму для нормального противірусного захисту. Він допомагає імунній системі розпізнавати чужорідну ДНК.
Тому повне блокування цього механізму потенційно може послабити захист від інфекцій.
Майбутні методи лікування, якщо вони взагалі будуть розроблені, мають пригнічувати шкідливу надмірну реакцію, не вимикаючи важливу функцію імунітету.
Це означає, що шлях від лабораторного відкриття до реальної терапії може бути довгим.
Старіння виявилося складнішим, ніж просто накопичення пошкоджень
Дослідження не доводить, що саме cGAS є причиною нормального старіння людини.
Натомість воно пропонує інший погляд на процес дегенерації при захворюваннях, пов'язаних із пошкодженням ДНК.
Раніше основна увага була зосереджена на самих пошкодженнях — чим більше їх накопичується, тим гірше працюють клітини.
Тепер вчені показують ще один можливий рівень проблеми: важливо не лише те, скільки пошкоджень накопичилося, а й те, як організм на них реагує.
Якщо цей механізм вдасться безпечно контролювати, він може стати новою мішенню для лікування деяких рідкісних генетичних захворювань і, можливо, окремих вікових патологій.