Голый землекоп против рака
Африканский грызун показал путь к долгой и здоровой жизни
Голый землекоп — это вид грызунов, обитающих в Кении, Эфиопии и Сомали, где они роют многокилометровые туннели под землей. В этих туннелях они размножаются и ищут пропитание в виде съедобных клубней и корешков. Удивительная особенность голых землекопов заключается в их невероятном долголетии.
Голый землекоп (лат. Heterocephalus glaber)
Фото: Getty Images
Голый землекоп (лат. Heterocephalus glaber)
Фото: Getty Images
Обычно у млекопитающих максимальная продолжительность жизни зависит от массы тела: чем крупнее животные, тем дольше они живут. Однако для голых землекопов это соотношение не действует. Размером не больше обычной домашней мыши, жизнь которой в неволе заканчивается максимум в пять лет, а в дикой природе вообще в полтора года, землекопы, как установили ученые, живут дольше 37 лет, что примерно в пять раз превышает срок, прогнозируемый на основе их массы тела. Даже у их родственников из семейства землекоповых, тоже африканцев и тоже долгожителей, жизнь примерно в два раза короче: дамарский пескорой и гигантский пескорой, например, живут около 20 лет.
У голых землекопов есть и еще одна интересная черта: несмотря на число прожитых лет, риск смертности у них не растет вопреки закону Гомпертца—Мейкхама, который гласит, что такой риск экспоненциально увеличивается с возрастом. У землекопов вообще мало возрастных изменений, в том числе в функции сердечно-сосудистой системы, содержании жира в организме и минеральной плотности костей.
Причинами долголетия и замедленного старения голых землекопов ученые считают высокую активность репарации ДНК, уникальную реакцию на окислительный стресс, усиленный протеостаз (механизм поддержания в надлежащем качестве и полном объеме набора протеинов, необходимых для нормального функционирования клетки), уникальную регуляцию клеточного старения и гибели клеток, а также удивительную иммунную систему, способствующую ослабленной воспалительной реакции.
Но это еще не все. Главное своеобразие этих грызунов в том, что они устойчивы к злокачественным опухолям. Долго считалось, что они вообще не болеют раком, и только в 2016 году американские ученые сообщили о двух случаях новообразований у голых землекопов. Позже были и другие публикации на эту тему, однако по отношению к популяции в целом это единичные случаи.
Ничего удивительного, что все больше исследований направлено на выявление секретов долголетия, замедленного старения и устойчивости голых землекопов к возрастным заболеваниям и расстройствам. Такими исследованиями занимаются, в частности, ученые российского происхождения Вера Горбунова и Андрей Селуянов, работающие в Рочестерском университете, штат Нью-Йорк, США. Несколько лет назад они обнаружили, что устойчивость к раку у голых землекопов обусловлена повышенным содержанием в их организме высокомолекулярной гиалуроновой кислоты (HMM-HA), вырабатываемой геном гиалуронансинтазы 2 (HAS2). Гиалуроновая кислота этого типа связывается с особыми клеточными рецепторами и запускает противоопухолевый ответ, останавливая рост и деление клеток. Большое количество высокомолекулярной гиалуроновой кислоты в тканях замедляет клеточную пролиферацию и тормозит развитие предраковых клеток. Вера Горбунова считает, что с эволюционной точки зрения высокая выработка голыми землекопами этого вещества «предназначалась» вовсе не для борьбы с раком. Просто подземные животные постоянно трутся о стены туннеля, а высокомолекулярная гиалуроновая кислота «укрепляет» кожу, повышая ее эластичность и тем самым предотвращая травмы и воспаление.
И вот новое исследование. Чтобы выяснить, может ли HMM-HA предотвратить рак у других видов, а также изучить ее роль в процессах, связанных со старением, ученые создали трансгенных мышей с повышенной экспрессией гена HAS2 голого землекопа. Вероятность развития как спонтанных, так и химически индуцированных опухолей у этих генетически улучшенных мышей существенно снизилась, хотя сделать их такими же устойчивыми к раку, как голые землекопы, не удалось. Это означает, что у землекопов существуют какие-то дополнительные механизмы защиты от рака, которые только предстоит изучить, считает Вера Горбунова.
Повышенная выработка высокомолекулярной гиалуроновой кислоты имела и другие последствия для мышей, в частности дала мощный противовоспалительный эффект, а воспаление, как известно, служит основным фактором многих возрастных заболеваний. HMM-HA уменьшала воспаление несколькими путями, включая прямое иммунорегуляторное воздействие на иммунные клетки, защиту от окислительного стресса и улучшение барьерной функции кишечника при старении.
В итоге медианная продолжительность жизни генно-модифицированных мышей выросла на 4,4%, максимальная — на 12,2%. При этом для разных полов она увеличилась по-разному, и если у самок существеннее выросла медианная продолжительность жизни (на 9%), то у самцов отмечалось более заметное увеличение максимальной продолжительности жизни (на 16%). Кроме того, мыши с подсаженным геном HAS2 голого землекопа сохранили более молодой биологический возраст, чем контрольная группа.
Эти результаты показывают, что эволюционные адаптации, а именно механизм долголетия, который развился у голого землекопа, может быть экспортирован другим видам и адаптирован для улучшения здоровья человека, отмечают исследователи. Кроме того, они делают вывод, что HMM-HA можно использовать для лечения возрастного воспаления в кишечнике и других тканях.
В интервью The Scientist Вера Горбунова сказала, что ее команда уже работает над созданием препаратов для ингибирования ферментов, разрушающих HMM-HA. «Когда дойдет до клинического применения, нам не нужно будет проводить генную терапию человека, а можно будет просто замедлить процесс деградации, используя низкомолекулярные ингибиторы»,— подчеркнула Горбунова.