Считается, что своей короткой жизнью многоклеточные животные обязаны сложно устроенным тканям, которые медленно обновляются. Это, например, кость, которая почти полностью состоит из межклеточного вещества, или мозг, клетки которого выполняют уникальные функции и фактически незаменимы. Поэтому нейроны почти не делятся после рождения и, следовательно, каждая клетка живет столько же лет, сколько и организм в целом.
Американские ученые нашли способ измерять возраст отдельных клеток с помощью изотопов азота. Для этого они кормили самок мыши пищей, содержащей тяжелый вариант азота, 15N. Через месяц после начала кормления их скрестили с самцами, а потом продолжали давать им изотоп в течение всей беременности.
В результате тяжелый азот «обогатил» родившихся детенышей, войдя в состав их белков и ДНК. В течение первого месяца жизни ученые продолжали подкармливать мышат тяжелым азотом, а потом сменили его на обычный изотоп, 14N. Клетки и белки, которые не обновляются с самого рождения, сохранили в себе тяжелый изотоп, а новые молекулы получили в свое распоряжение легкие атомы азота. Потом исследователи с помощью масс-спектрометрии измерили соотношение 15N к 14N в отдельных клетках, чтобы оценить возраст отдельных компонентов ткани.
Читайте также: «Организм не может не стареть». Интервью с биологом Вадимом Гладышевым о причинах старения и перспективах продления жизни
В качестве эталона они взяли нервные клетки из моторной области коры больших полушарий, про которые точно известно, что они практически не размножаются. Соотношение изотопов в них было в 5—10 раз выше, чем в обычной культуре делящихся клеток. Поэтому ученые предложили считать «старыми» клетки, в которых тяжелого изотопа хотя бы в 5,5 раза больше «нормы».
Подробно рассмотрев ткань мозга, они обнаружили, что «старые» в ней не только нейроны, но и клетки эндотелия (выстилающие стенку сосудов), окружающие их фибробласты (элементы соединительной ткани) и олигодендроциты (клетки, изолирующие нейроны от окружающей среды). Но если для олигодендроцитов и в предыдущих работах ученые приводили свидетельства долгой жизни, то эндотелиальные клетки всегда считались активно обновляющимися. Судя по новым данным, по меньшей мере в мозге это не так.
Тогда исследователи решили поискать клетки-долгожители и в других тканях мышиного организма. Следующим объектом их внимания стала печень, известная своей способностью к регенерации. Оказалось, что большая часть клеток печени так же стара, как и остальное тело животного. Зато стенки сосудов печени активно обновляются (в отличие от мозга) и, вероятно, поддерживают в жизнеспособном состоянии своих долго живущих соседей. А в поджелудочной железе, которую ученые проверили вслед за печенью, ситуация сложилась совсем другая: вся железа представляла собой смесь разновозрастных клеток.
Авторы статьи предлагают пересмотреть сложившиеся взгляды на старение тканей в организме. Давно известно, что ткани представляют собой своеобразную генетическую мозаику, поскольку каждая клетка несет в себе уникальный набор мутаций, приобретенных в течение жизни. Теперь же нам придется признать, что ткани мозаичны и с точки зрения возраста. Привычное представление об обновляющихся, «молодых», тканях в противовес неделящимся, «старым», придется заменить на новое: ткань как сочетание разнородных клеток, соотношение и взаимодействие которых может двигать возрастные изменения в работе органов.
Полина Лосева