Клетки печени крыс на жирной диете сохранили признаки старения в органоидах — выращенных вне организма миниатюрных моделях ткани
Клетки печени крыс на жирной диете сохранили признаки старения в органоидах — выращенных вне организма миниатюрных моделях ткани
16 октября в журнале Aging Cell вышла статья японских учёных об опытах на самцах крыс. С четырёхнедельного возраста одну группу восемь недель кормили рационом, где жир давал 45% калорий, а контрольную — обычным кормом.
В 2014 году Стив Хорват с коллегами оценили возраст печени по химическим меткам на ДНК, меняющимся с годами. У людей этот возраст оказывался выше в среднем на 3,3 года на каждые 10 единиц индекса массы тела и вскоре после операции по снижению веса не снижался. При жировой болезни печени в биопсиях уже находили признаки старения гепатоцитов, зрелых клеток печени. Авторы новой работы проверили, остаётся ли след диеты в клетках, которые обновляют печень, когда их выращивают вне организма.
У молодых крыс на жирной диете к 12 неделям жизни доля печёночной ткани с маркером старых клеток была примерно втрое больше, чем у контрольных. Старая клетка не делится, но жива и выделяет воспалительные вещества. Когда печень повредили токсином, восстановительный ответ у крыс на жирной диете оказался слабее: делящихся клеток было почти вдвое меньше, чем у контрольных, а клеток с белком p16, тормозящим деление, — более чем вдвое больше.
Чтобы выяснить, что изменила диета — окружение клеток в организме или сами клетки, авторы вырастили органоиды из фракции клеток печени, где, по их предположению, много клеток-обновителей. При каждом пересеве органоид разбирают на клетки и высевают заново: так проверяют способность клеток к самообновлению. Питательная среда для всех органоидов одинакова, поэтому различие, пережившее пересевы, указывает на устойчивое изменение в самих клетках.
Культуры органоидов от десяти крыс на жирной диете теряли способность давать новые органоиды: к третьему пересеву её сохраняли шесть культур, к пятому — четыре, к двенадцатому — ни одной. На первых трёх пересевах в этих культурах было больше клеток с признаками старения и повреждения ДНК, а делящихся — примерно втрое меньше, чем в контрольных. Из шести контрольных культур три сохраняли способность до конца наблюдения.
Сравнение активности генов в органоидах крыс на жирной диете показало сдвиги в воспалении, работе митохондрий и выработке активных форм кислорода, повреждающих молекулы клетки. Гены, обеспечивающие считывание собственных генов митохондрий, были менее активны, а потребление кислорода составляло около 60% от контрольного. Каждый сдвиг мог объяснять слабое образование органоидов, и авторы проверили по препарату на каждую причину: BAY 11-7082 — блокатор воспалительного сигнала; MitoQ — антиоксидант, который за счёт положительного заряда накапливается в митохондриях; дополнительный N-ацетилцистеин — антиоксидант для всей клетки.
У органоидов с MitoQ потребление кислорода вернулось к уровню контроля, а активных форм кислорода и воспалительных белков стало меньше, чем у органоидов без препарата. К третьему пересеву образование органоидов составило около 70% от уровня первого пересева (без препарата около 36%, контроль 100%). N-ацетилцистеин снизил сигнал активных форм кислорода, но ни он, ни BAY 11-7082 не повысили образование органоидов.
Авторы называют результат согласующимся с «клеточной памятью о прошлом метаболическом стрессе» и предполагают: «снижение исходной метаболической нагрузки может не полностью восстановить поддержание ткани, если ненормальные состояния сохраняются внутри клеток, отвечающих за обновление ткани».