Российская Информационная Сеть
English   Контакты
Политика  Общество  Экономика  Деловые  Наука  Hi-Tech  Культура  Шоу-бизнес  Спорт  Происшествия  Криминал  Скандалы  Пикантные  Зарубежные  ИноСМИ
ТОП-дайджест  Хроника  Эксклюзив  Фоторепортажи  Личное мнение  Погода  Комментарии  Поиск  RSS  Интернет-радио  
 Топ 20 сегодня Топ 20 сегодня 
"Не дай бог жить в эпоху перемен". Путин выступил на пленарном заседании...
"Умеренный консерватизм - самая разумная линия поведения". Путин выступил...
"Мир вздрогнет". Что будет, если Украина вступит в НАТО
В МИД сравнили отношения с НАТО с холодной войной
В МИД сравнили отношения с НАТО со временами холодной войны
В Москве ввели новые ограничения из-за распространения коронавируса
В России зафиксировали новые максимумы по числу заболевших и умерших от...
В Кремле ответили на вопрос о дате пресс-конференции Путина
В России выявили новую мутацию коронавируса AY.4.2
Действия Саакашвили вредят Грузии, предупредил дипломатический источник...
далее топ дня...
 Фотожурнал: фото-топ за месяц, галерея всех фото Фотожурнал 
 Новости партнеров
 Топ новости разделов сегодня Топ новости разделов 
"Не дай бог жить в эпоху перемен". Путин выступил на пленарном заседании клуба "Валдай" "Не дай бог жить в эпоху перемен". Путин выступил на пленарном заседании...
Производители мяса птицы и яиц договорились два месяца не повышать цены Производители мяса птицы и яиц договорились два месяца не повышать цены...
"Хорьковые цели": Путин призвал бороться с вовлечением детей в незаконные акции "Хорьковые цели": Путин призвал бороться с вовлечением детей в незаконные...
В Минобороны рассказали о разведактивности у границ России за 2020 год В Минобороны рассказали о разведактивности у границ России за 2020 год...
В ВОЗ заявили о неоднозначной ситуации с коронавирусом в мире В ВОЗ заявили о неоднозначной ситуации с коронавирусом в мире
В Италии обнаружили штамм коронавируса, предположительно, устойчивый к вакцинам В Италии обнаружили штамм коронавируса, предположительно, устойчивый к...
Военным ДНР разрешили открывать упреждающий огонь по украинским силовикам Военным ДНР разрешили открывать упреждающий огонь по украинским силовикам...
В Кремле прокомментировали заявление США о прекращении помощи России В Кремле прокомментировали заявление США о прекращении помощи России
Захарова оценила заявление США о противодействии "Северному потоку - 2" Захарова оценила заявление США о противодействии "Северному потоку - 2"...
Силовики начали задержания на несанкционированной акции в центре Минска Силовики начали задержания на несанкционированной акции в центре Минска...
далее...
 Личное мнение Личное мнение 

 Новости о знаменитостях Знаменитости 
Новости проекта "Дом-2": один из участников расплакался из-за измены

Лимузин Ельцина выставлен на продажу




 Новости науки и техники Новости науки и техники 
24 июня, 17:38

Ученые: Причиной старения являются мутации митохондрии в нейронах головного мозга

Недавно две группы ученых убедительно доказали, что одной из причин старения и болезни Паркинсона являются дефектные митохондрии, быстро размножающиеся в нейронах головного мозга и приводящие к их дегенерации.

Дефектными они становятся в результате соматической мутации - удаления участка митохондриальной ДНК. Однако остается неясным, почему с возрастом дефектные митохондрии появляются в определенных нейронах головного мозга.

Пока нет общепринятого мнения о причинах старения. По одной из гипотез, старение и смерть индивидуумов, не способных более к размножению, выгодно для вида, поскольку экономятся ресурсы (пища, территория), необходимые для молодых, более полезных для существования всего вида особей. Хотя не известно точно, сколько генов задействовано в этой программе старения и как они взаимодействуют, но, детально изучив их, можно попытаться заблокировать механизм старения.

Согласно же другой гипотезе, старение - результат действия сотен или даже тысяч вредных генетических признаков, которые начинают проявляться лишь по окончании репродуктивного периода. Мы будем называть их DILL-признаки (DILL - от англ. Deleterious In Late Life), или DILL-аллели.

Почему эти DILL-признаки накапливались в течение эволюции? Выделяют три возможные причины (Cortopassi 2002). Во-первых, численность популяции на протяжении большей части эволюции человека была крайне низкой (примерно 10 000), в связи с чем случайные процессы сильно влияли на эволюцию генов человека и приводили к закреплению множества вредных аллелей. Недавнее резкое увеличение численности популяции еще не отразилось на эволюции генов человека.

Во-вторых, мутация, проявляющаяся лишь после репродуктивного периода, очень слабо влияет на приспособленность организма (число детей) и поэтому может распространиться в популяции случайным образом, без влияния естественного отбора.

И в-третьих, даже если предположить, что DILL-мутации как-то влияют на приспособленность (например, мудрые советы пожилых людей обеспечивают лучшую выживаемость их детей и внуков), естественный отбор не мог элиминировать эти мутации, поскольку в древней человеческой популяции средняя продолжительность жизни была низкой. За 5 миллионов лет могло накопиться множество мутаций, вызывающих ухудшение слуха в 50 лет, ослабление памяти в 55, болезнь Паркинсона в 60, дряблость кожи в 65... Все они находились в полной безвестности, пока примерно 10 000 лет назад человек не занялся земледелием, продолжительность его жизни увеличилась, и все эти DILL-мутации стали проявляться. Начиная с этого момента человек стал умирать преимущественно от внутренних причин (DILL-аллели), а не от внешних.

Однако гены накопили DILL-мутации неравномерно, поэтому и потенциальная вредность от этих генов в старости будет разная. Например, митохондриальные гены (те которые содержатся в митохондрии, наследуемой через цитоплазму яйцеклетки от матери) должны содержать много DILL-мутаций. Это объясняется тем, что в связи с гаплоидностью, цитоплазматическим наследованием и отсутствием рекомбинации митохондриальные гены обладают низкой эффективной численностью, поэтому на их эволюцию сильно влияют случайные факторы и слабо влияет естественный отбор. В результате дрейфа генов в малочисленной популяции митохондриальных генов могут фиксироваться неоптимальные аллели, содержащие вредные мутации.

Кроме того, митохондрии обладают повышенным темпом мутирования, что увеличивает вероятность появления новой соматической мутации в течение жизни человека. Но, поскольку в каждой клетке содержатся тысячи митохондриальных геномов (в среднем около 2000), они создают генетическую избыточность, и один появившийся мутант, сосуществуя с нормальными митохондриальными геномами, не может сильно повлиять на приспособленность клетки. Дальнейшая судьба мутантного генома зависит от соотношения сил на внутриклеточном и межклеточном уровнях (Taylor 2002).

Внутри клетки митохондриальные геномы конкурируют друг с другом. Геномы, которые быстрее реплицируются, увеличивают свою численность внутри клетки и вытесняют медленно-размножающихся конкурентов. Если у одного генома произошла крупная делеция (вырезание участка ДНК), то он становится нефункциональным (так как производится меньше АТФ - энергетической молекулы, необходимой для ускорения большинства биологических реакций), но зато коротким и быстро размножающимся - и такой эгоистичный геном победит во внутриклеточной борьбе.

Однако межклеточный уровень конкуренции ставит всё на свои места: клетка, в которой мутантные митохондриальные геномы достигли высокой концентрации, менее жизнеспособна и медленнее делится по сравнению с клеткой с нормальными митохондриальными геномами, и мутантные геномы элиминируются из организма вместе со своей клеткой.

Важно отметить, что порог проявления патогенного эффекта мутантного генома варьирует в зависимости от энергетической потребности клетки. Так, ткани, сильно зависящие от митохондриального метаболизма (мышцы, сердце и нервная система) более чувствительны к накоплению мутантных геномов и, значит, имеют самый низкий порог.

Помимо своей высокой энергетической емкости нервная ткань характеризуется чрезвычайно медленным делением клеток, что приводит к тому, что межклеточный уровень отбора оказывается слабее внутриклеточного и с большой вероятностью может проявиться патогенный эффект, вызванный мутантными митохондриальными геномами.

Исследуя мутации в митохондриальной ДНК (мтДНК) нейронов мозга, две независимых лаборатории (Bender et al. 2006; Kraytsberg et al. 2006) получили интересные результаты о причинах старения и болезни Паркинсона - одной из основных нейродегенеративных болезней старости, характеризующейся нарушением планирования действий, что выражается в акинезии (ограничение произвольных движений), ригидности (повышение мышечного тонуса) и тремор конечностей (дрожание). Результаты их работы опубликованы в майском номере Nature Genetics.

Объектом исследований был головной мозг умерших людей, а именно участок под названием черное вещество (substantia nigra). Черное вещество находится в базальных ганглиях головного мозга (под корой больших полушарий), основная функция которых - регуляция произвольных движений: перехода от замысла (подготовки действия) к выполнению выбранной программы действия. При паркинсонизме происходит дегенерация нейронов черного вещества, выделяющих дофамин и регулирующих таким образом работу базальных ганглиев в целом. Конкретная причина дегенерации дофаминергических нейронов до сих пор была неизвестна.

Техническим ноу-хау, позволившим сделать новые открытия, оказалась возможность исследования мутаций в митохондриальной ДНК (мтДНК) и доли мутантных геномов в каждом конкретном нейроне черного вещества, а не во всей нервной ткани.

Исследования нейронов черного вещества показали быстрое накопление делеций с возрастом. Оказалось также, что некоторые нейроны имеют сильный дефицит цитохром-c-оксидазы (COX-) - фермента, необходимого для функционирования дыхательной цепи и образования молекул АТФ. Анализ показал, что нейроны COX- содержат больше 60% мутантной мтДНК (см. рисунок), и делеции находятся в области генов, кодирующих субъединицы цитохром-c-оксидазы.

Важно отметить, что разные нейроны содержат уникальные делеции, что говорит о соматическом происхождении этих мутаций в нейронах. Интересно, что нейроны, выделенные из соседней области головного мозга (гиппокамп) старых индивидуумов не показывали высокого уровня делеций. Возможно, повышенная фоновая активность нейронов черного вещества сопряжена с образованием активных форм кислорода, которые, являясь мутагенами, приводят к образованию делеций в мтДНК. Активные формы кислорода могут появляться также и при метаболизме дофамина. Основываясь на этом предположении, для предотвращения появления делеций врачи предлагают обрабатывать нейроны черного вещества антиоксидантными препаратами.

Итак, соматические делеции в мтДНК играют важную роль в деградации нейронов при старении и болезни Паркинсона. Поскольку делеции появляются независимо в разных нейронах черного вещества примерно в одно и тоже время и затрагивают примерно одно и то же место, скорее всего существуют определенные DILL-мутации, индуцирующие эти делеции. Например, в мтДНК человека существует повтор из 13 пар оснований, который приводит к делециям в соматических тканях (Schon et al. 1989), причем индуцирует именно делеции, затрагивающие гены цитохром-c-оксидазы. Этот повтор (как и все повторы в мтДНК) может быть интерпретирован как DILL-мутация (Cortopassi 2002).

Другая потенциальная DILL-мутация может находиться в митохондрильной ДНК-полимеразе - ферменте, который реплицирует мтДНК. Мутантная форма данного фермента приводит к большому числу ошибок при репликации мтДНК, и линии мышей с таким ферментом страдают от раннего старения из-за накопления большого числа мутаций в мтДНК (Trifunovic et al. 2004).

Скорее всего, болезнь Паркинсона, как и старение, может быть вызвана многочисленными причинами. Например, мутация в ядерно-кодируемом гене альфа-синуклеине приводит к слипанию мутантных белков и образованию цитоплазматических включений, характерных для болезни Паркинсона (Polymeropoulos et al. 1997). Сходный эффект проявляется при нарушении у мышей автофагии - процесса удаления старых белков из цитоплазмы клеток (Hara et al. 2006).

Успех в изучении и лечении каждой из причин болезни Паркинсона и старения вносит свой вклад в общее дело борьбы с этим недугом. Впервые болезнь Паркинсона была описана в 1817 году Джеймсом Паркинсоном. Через век - в 1919 году - была предложена заместительная терапия посредством введения в кровь предшественника дофамина, что компенсирует функцию дегенерировавших нейронов черного вещества. В наше время научно доказана причина дегенерации нейронов и обсуждается возможность предотвращения появления этих делеций посредством антиоксидантов (Bender et al. 2006; Kraytsberg et al. 2006). Хочется верить, что к концу XXI века люди смогут приблизиться к причине еще ближе и научатся удалять DILL-мутации непосредственно из генома.
[Читать все комментарии] [Напечатать новость]
Источник: Элементы
  Комментарии к новости 
[Добавить комментарий]

Комментариев к этой новости пока нет. Добавьте первым свой комментарий!
[Добавить комментарий]
 Хроника новостей: Новости науки и техники Хроника новостей 
Появилось видео пролета Су-25 над Крымским мостом

25 ноября 21:04
Источник рассказал, когда с палубы "Адмирала Кузнецова" уберут упавший кран

6 декабря 02:04
Российский спецназ вооружили автоматом, который NI назвал "супероружием"

13 декабря 03:04
Ученые рассказали, действительно ли в Хабаровском крае упал метеорит

24 декабря 18:04
S7 приостановила полеты Boeing 737 Max

12 марта 20:04
В ракете "Союз-ФГ" был неисправен украинский прибор, сообщил источник

13 марта 15:04
"Роскосмос" предложил проводить на МКС военные эксперименты

14 марта 20:04
Названа причина смерти Юлии Началовой

16 марта 20:04
Открыта трасса для запуска кораблей к МКС с космодрома "Восточный"

17 марта 02:04
Модуль "Наука" для МКС потеряет ключевую функцию после ремонта

20 марта 02:04
Производитель сорвал поставку трех Ил-476 для Минобороны

21 марта 18:04
Запуск спутника "Глонасс" с Плесецка планируется в середине мая

23 марта 02:04
В России успешно запустили реактор нового энергоблока АЭС

23 марта 08:04
Су-27 дважды за сутки сопровождали американские B-52 над Балтикой

23 марта 12:04
Российские Су-27 дважды сопроводили бомбардировщики США над Балтикой

23 марта 13:04
ВКС получили два новейших вертолета Ми-28НМ

23 июня 10:04
В Центральном военном округе началась внезапная проверка боеготовности

24 июня 11:04
"Не нужно прятать камеры": Госсовет обсудил безопасность на дорогах

26 июня 15:04
Стали известны характеристики баллистической ракеты "Сармат"

27 июня 18:04
Российские военные сняли на видео уничтожение артиллерии боевиков в Сирии

3 августа 05:04
Новейший российский беспилотник "Охотник" совершил первый полет

3 августа 18:04
Российские военные выполнят наблюдательный полет над территорией США

21 октября 01:04
НАСА хочет купить очередное место в российском "Союзе", сообщил источник

22 октября 03:04
НАСА хочет купить еще одно место в "Союзе", сообщил источник

22 октября 04:04
На бывшей американской базе в Сирии приземлились вертолеты ВКС

22 октября 05:04
Британский самолет провел разведку у границ Калининградской области

23 октября 01:04
Белоруссия начала патрулировать границы истребителями

18 августа 14:04
Рогозин раскрыл планы "Роскосмоса" на 2021 год

31 декабря 06:04
В Москве задержали или отменили более сотни рейсов

31 декабря 21:04
В Минобороны рассказали о разведактивности у границ России за 2020 год

1 января 05:04
 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25 >> 884
 Главная новость дня Главная новость дня 
"Не дай бог жить в эпоху перемен". Путин выступил на пленарном заседании клуба "Валдай"
 
 Эксклюзив Эксклюзив 
Как дела, S&P 500?
 
  Топ новостей Опросы 
 Фоторепортажи: новости с подборкой фотографий Фоторепортажи 
Кристен Стюарт встречается с женщиной
Малахова хотят убрать с Первого канала
Теперь в России есть купюры 200 и 2000 рублей
Пугачевой стало плохо на международном фестивале Жара
Анджелина Джоли с детьми переехала в новый дом
 Новости партнеров
 Новости дня Новости дня 
 
   RIN 2000-
* Обратная связь
Контактная информация  
Политика  Общество  Экономика  Деловые  Наука  Hi-Tech  Культура  Шоу-бизнес  Спорт  Происшествия  Криминал  Скандалы  Пикантные  Зарубежные  ИноСМИ