Улучшение состояния стволовых клеток
Комбинаторная терапия старения, вариант 1
Здесь мы расскажем про одну из возможных комбинаций, как подход, направленный на увеличение продолжительности жизни. Почему именно комбинация? Перефразируя известное выражение Добжанского об эволюции, можно сказать, что ничто в деле радикального продления жизни не имеет смысла, кроме как в счете комбинаторных подходов.

На это есть свои причины.

Во-первых, старение – процесс многофакторный. Нет такого одного главного сигнального пути или механизма, воздействуя только на который можно было бы предотвратить старение. Напротив, мы уже сейчас знаем несколько лимитирующих долголетие факторов. Без обязательного воздействия на которые будет трудно рассчитывать на успех.

К примеру такие, как нестабильность генома и активность транспозонов, нейровоспаление и старение внеклеточного матрикса. Поэтому для большей эффективности выглядит оправданным воздействовать на несколько путей, связанных со старением.

Ещё один важный момент, касающийся комбинаторного подхода – это то, что гены и их продукты не находятся в вакууме. Не действуют изолированно от других генов. А выступают друг с другом в сложном динамическом взаимодействии. Наша мишень не отдельно взятый ген, а целая генетическая сеть.

И скомбинировать антивозрастную терапию таким образом, чтобы она:

1) демонстрировала синергический эффект от воздействия сразу нескольких взаимосвязанных компонентов

2) преодолевала адаптационные механизмы обратных связей

3) позволяла снизить возможные побочные эффекты от отдельных составляющих в комбинации.

Идея предлагаемой комбинации — попытаться улучшить состояние стволовых клеток.

Известно, что истощение и дисфункция стволовых клеток выступает одним из главных драйверов старения. Нет стволовых клеток — нет регенерации.

Тканевые стволовые клетки существуют в небольшом количестве, обнаруживаются во всех тканях и органах и играют критическую роль в гомеостазе и регенерации тканей.

Стартовые клетки бывают разных типов: гемопоэтические стволовые клетки, нейральные стволовые клетки, мышечные стволовые клетки, мезенхимальные стволовые клетки, стволовые клетки волосяных фолликулов и стволовые клетки кишечника.

Известно, что тканевые стволовые клетки находятся в специфическом локальном тканевом микроокружении, в «нише стволовых клеток». которая также очень сильно влияет на их функцию, что связано со старением внеклеточного матрикса.

При потере или повреждении клеток тканевые стволовые клетки пролиферируют и могут дифференцироваться, замещая различные типы зрелых клеток. Позволяя тканям восстанавливаться после повреждения.Но в процессе старения происходит ухудшение функций стволовых клеток. То есть ослабление пролиферативной способности, смещение дифференцировки и нарушение ответа на повреждение ткани.

В результате теряется стабильность и способность к регенерации. Что в свою очередь связывают со старением тканей и развитием возрастных патологий. Предложенная ниже комбинация как раз и направлена на противодействие возрастной дисфункции стволовых клеток и усилению регенеративных процессов.
1. Активация PGC-1α
Один из ключевых генов, который отмечают в своей работе Бельмонте с коллегами - PPARGC1A. Что же это за ген? Продукт этого гена должен быть хорошо знаком спортсменам и спортивным медикам. Это белок PGC-1α, который повышает активность в ответ на физические нагрузки, позволяя адаптироваться к ним.
Главные роли PGC-1α – биогенез митохондрий, метаболизм углеводов и липидов и антиоксидантный ответ. Три известных фактора в связи со старением и долголетием: АМРК, SIRT1 и NRF-2, непосредственно взаимодействуют с PGC-1α. Также описана ключевая роль PGC-1α в предотвращении старения сосудов. Где он отрицательно взаимодействует с ангиотензинном II. Ангиотензин II – известный фактор, стимулирующим сосудистое старение, в том числе и за счет подавления активности PGC-1α и SIRT1



Сверхэкспрессия PGC-1α и его гомолога в исследованиях на животных продлевала жизнь мухам и мышам. Приводя в норму энергетический метаболизм и регенерацию мышц у мышей. При этом происхожило повышение экспрессии нескольких генов, связанных со старением: Arntl, Dmd, Trp63 m, Mcm2, Sod2, Sqstm1, Coq7 и Gsta4



Итак, первым в нашем списке комбинации будет PGC-1α. Повышать его экспрессию можно двумя путями: генетически и фармакологически. Во втором случае можно использовать активатор PGC-1α сульфорафан (SFN).
Вышло несколько исследований по SFN. Показавших его положительное воздействие на активность PGC-1α и биогенез митохондрий.
Кроме этого, SFN способствует снижению воспаления (в т.ч. нейровоспаления) и фиброза, окислительного стресса, гликирования и процессов, связанных с мутагенезом и перерождением тканей.
А также улучшает метаболизм липидов и повышает экспрессию гена klotho, связанного с долголетием . Влияя на соответствующие пути, связанные с этими процессами (Nf-kB, Nrf2, MGO/AGE /RAGE и др.)







2. Ингибиторы РАС
Как мы помним, ангиотензин II действует как отрицательный регулятор активности PGC-1α. Учитывая, что при старении наблюдается повышение активности ренин-ангиотензиновой системы (РАС) в целом и ангиотензина II в частности, вторым пунктом в комбинации целесообразно применить ингибиторы пути ангиотензина II.

Это ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента (эналаприл и рамиприл). Которые уже показали себя в качестве потенциальных геропротекторов на животных моделях.

Снижая риски развития возрастных патологий и увеличивая продолжительность жизни у червей, мух и грызунов. А также благоприятно влияя на снижение рисков смертности от всех причин у людей с болезнями сердца и сосудов. Также известно, что у людей полиморфизмы в одном из генов системы РАС, ACE, связаны с чрезвычайной продолжительностью жизни. Кроме того, рамиприл снижает накопление КПГ (карбоксиметиллизина и пентозидина).

Рамипил способствует увеличению концентрации растворимой формы рецептора КПГ (RAGE), которая блокирует провоспалительное действие основной формы RAGE.







3. Активация BMAL1 и CLOCK
Следующим пунктом комбинации было бы целесообразно воздействовать на нормализацию циркадных ритмов. Главными регуляторами которых выступают продукты генов BMAL1 и CLOCK. Экспрессия которых снижается при старении. Исследования показали роль этих генов в регуляции функции митохондрий, окислительного метаболизма, клеточного старения и регуляции функции стволовых клеток. А также в поддержании гетерохроматина и подавлении активности транспозонов. Описана роль BMAL1 и CLOK в предотвращении перерождения тканей. Плюс положительное влияние на продолжительность жизни.






Ряд известных вещества, потенциальных геропротекторов, (ресвератрол, пиперин, нобилетин и эпигаллокатехин-3-галлат) оказывают своё благоприятное воздействие в том числе и посредством их влияния на циркадные регуляторы. Из этого списка нобилетин, кроме регуляции циркадных ритмов, снижает нейровоспаление и накопления амилоида в животных моделях. А пиперин входит в состав анти-КПГ комбинации, GlyLOW





4. Активация CISD2
Активация гена CISD2. Как показали в своей работе de Magalhães с коллегами, CISD2 – один из двух генов (второй - hMTH1, продукт которого поддерживает стабильность генома), воздействие на которые приводит к замедлению старения в исследованиях на мышах, исходя из модели Гомперца.


CISD2 выступает как регулятор аутофагии и функции митохондрий. Целый ряд исследований на мышах показали, что активация CISD2 снижает развитие возрастных патологий (сердечно-сосудистых и метаболических) и увеличивает продолжительность жизни.
Кроме всего прочего, хорошо работающая аутофагия важна для поддержания нормальной функции стволовых клеток. Активатором CISD2 выступает флавоноид гесперетин.


5. Активация MTH1
В комбинацию важно включить компонент, связанный с поддержанием стабильности генома. В нашем случае это будет MTH1. Это один из генов в исследовании de Magalhães, связанный с замедлением скорости старения по модели Гомперца. Продукт гена MTH1 — фермент нуклеотидгидролаза, которая расщепляет нуклеотиды, окисленные АФК. Таким образом предотвращая их включение в ДНК в процессе репликации. Также MTH1 участвует в предотвращении клеточного старения. На животных моделях нейродегенерации сверхэкспрессия человеческого MTH1 (hMTH1) оказывала нейропротекторный эффект. У нормальных животных повышение экспрессии hMTH1 увеличивало продолжительность жизни.




6. Активация FOXO3
Ещё один важный ген, связанный с долголетием и стволовыми клетками — FOXO3. FoxO3 играет ключевую роль во многих клеточных процессах. Таких, как аутофагия, энергетический гомеостаз, репарация ДНК, контроль клеточного цикла и функционирование стволовых клеток. Роль FoxO3 рассматривают как ключевой фактор клеточной устойчивости к стрессу (окислительному, метаболическому или репликативному).

Сразу в нескольких исследованиях была выявлена связь гена FOXO3 с долголетием у людей. Сверхэкспрессия ортологов FOXO приводила к увеличению продолжительности жизни мух и червей. У мышей было показано, что эффекты ограничения калорий на продолжительность жизни сильно зависят от действия FOXO3. Долгоживущая гидра имеет большую продолжительность жизни во многом за счет поддержания нормальной функции стволовых клеток FOXO-зависимым способом.




Среди фармакологических активаторов FOXO3 - эпигаллокатехин-3-галлат, каратиноид астаксантин и изотиазолонафтохинон LOM612. Также для последующей трансплантации были сконструированы мезенхимальные стволовые клетки с повышенной экспрессией FOXO3. Они в клеточных культурах и на животных моделях показали улучшение пролиферации и регенерации, противодействие клеточному старению, фиброзу и воспалению, а также устойчивость к онкогенной трансформации.





7. Ингибиторы NF-kB
Важный момент, связанный с FOXO3 — его экспрессия значительно снижается при старении. В том числе и за счёт подавляющего воздействия на него провоспалительного фактора NF-kB. Который, как мы знаем повышает свою активность при старении. Влияя на множество возрастных патологических процессов. Поэтому будет целесообразным включить в комбинацию ингибиторы NF-kB. Такие, как белок альфа-1-антитрипсин (AAT) и пирролидиндитиокарбамат (PDTC), которые подавляли путь NF-κB у дрозофил, увеличивая продолжительность жизни мух.


8. Уридин
Уридин, описанный в работе Бельмонте как мощный регенеративный фактор, связанный с поддержанием функции стволовых клеток.

9. Глицин и N-ацетилцистеин
Глицин и N-ацетилцистеин. Глицин – ещё один важный фактор, указанный в работе Бельмонте, связанный с регенерацией и стволовыми клетками. Вместе с N-ацетилцистеином показавший своё антиоксидантное и поддерживающее стабильность генома действие, продлевая жизнь мышам.