За счёт чего это лечение может продлевать жизнь мышей?

Согласно проверяемой гипотезе, в исследуемой популяции старых мышей рапамицин продлевает жизнь преимущественно за счёт изменения того, как кальций регулирует сокращения дыхательных мышц. Связывание рапамицина с белком FKBP12 меняет работу рианодиновых рецепторов и поступление кальция, повышая устойчивость диафрагмы к утомлению. Подавление механистической мишени рапамицина (mTOR) сопровождает этот эффект, но не служит необходимым условием его возникновения. Поэтому продление жизни сохраняется после выключения митофагии, а коэффициенты передачи повреждения между органами остаются прежними. Эта гипотеза объясняет отсрочку дыхательной декомпенсации. Однако сама по себе она не удовлетворяет критерию «серебряной пули» для нескольких систем организма, который предполагает устойчивую пользу за счёт воздействия на общий причинный механизм.

При подтверждённой блокаде митофагии рапамицин сохраняет способность увеличивать оставшуюся продолжительность жизни и повышает устойчивость диафрагмы к утомлению при повторных сокращениях. Генетическое подавление mTOR в сопоставимой степени не воспроизводит такого сочетания эффектов. Лиганд FKBP12, который оказывает необходимое влияние на кальциевую регуляцию и не подавляет mTOR, воспроизводит оба эффекта. Избирательное устранение влияния рапамицина на кальциевую регуляцию отменяет продление жизни при сохранённом подавлении mTOR. Если после такого устранения генетическое подавление mTOR продолжит продлевать жизнь, гипотеза будет опровергнута.

При сопоставимой степени подавления mTOR генетическое вмешательство этих результатов не даёт. Лиганд FKBP12, который сохраняет необходимое действие на кальциевую регуляцию мышечного сокращения и не подавляет mTOR, воспроизводит оба эффекта. Избирательное устранение действия рапамицина на кальциевую регуляцию мышечного сокращения отменяет продление жизни при сохранённом подавлении mTOR. Если после такого устранения генетическое подавление mTOR по-прежнему продлевает жизнь, гипотеза опровергается.

Кислотность лизосом может создавать видимость ускоренного удаления митохондрий даёт другое предсказание: При подтверждённой блокаде митофагии рапамицин по-прежнему увеличивает оставшуюся продолжительность жизни и повышает устойчивость диафрагмы к повторным сокращениям. При сопоставимой степени подавления mTOR генетическое вмешательство этих результатов не даёт. Лиганд FKBP12, который сохраняет необходимое действие на кальциевую регуляцию мышечного сокращения и не подавляет mTOR, воспроизводит оба эффекта. Избирательное устранение действия рапамицина на кальциевую регуляцию мышечного сокращения отменяет продление жизни при сохранённом подавлении mTOR. Если после такого устранения генетическое подавление mTOR по-прежнему продлевает жизнь, гипотеза опровергается.

Снижение транскрипции рибосомных генов может защищать ткани, уменьшая повреждение генома даёт другое предсказание: При подтверждённой блокаде митофагии рапамицин по-прежнему увеличивает оставшуюся продолжительность жизни и повышает устойчивость диафрагмы к повторным сокращениям. Сопоставимое генетическое подавление mTOR этих эффектов не воспроизводит. Лиганд FKBP12, сохраняющий необходимое действие на кальциевую регуляцию и не подавляющий mTOR, воспроизводит оба эффекта. Избирательное устранение действия рапамицина на кальциевую регуляцию отменяет увеличение оставшейся продолжительности жизни, хотя подавление mTOR сохраняется. Если польза генетического подавления mTOR сохраняется после такого устранения, гипотеза опровергается.

Убиквитин-зависимое разрушение белков может сохранять функцию тканей при нарушенной митофагии даёт другое предсказание: При подтверждённой блокаде митофагии рапамицин по-прежнему увеличивает оставшуюся продолжительность жизни и повышает устойчивость диафрагмы к повторным сокращениям. Сопоставимое генетическое подавление mTOR этих эффектов не воспроизводит. Лиганд FKBP12, сохраняющий необходимое действие на кальциевую регуляцию и не подавляющий mTOR, воспроизводит оба эффекта. Избирательное устранение действия рапамицина на кальциевую регуляцию отменяет увеличение оставшейся продолжительности жизни, хотя подавление mTOR сохраняется. Если польза генетического подавления mTOR сохраняется после такого устранения, гипотеза опровергается.

Согласно гипотезе, подавление mTORC1 ослабляет тормозящую обратную связь через киназу S6K и субстрат инсулинового рецептора IRS1, благодаря чему восстанавливается кратковременный защитный ответ протеинкиназы AKT на обычную нагрузку. Этот ответ ограничивает переход обратимого клеточного стресса в апоптоз. Гипотеза предполагает, что митофагия для такого эффекта необязательна. Передача повреждения между органами может сохраняться, при этом вероятность гибели клеток при одинаковом воздействии снижается в нескольких органах. Стабилизацию SPV_11 гипотеза объясняет тем, что клетки, подвергающиеся этому воздействию, становятся менее чувствительными к нагрузке.

Избирательное устранение вызванного лечением ответа AKT отменяет эти эффекты при сопоставимом подавлении mTOR. Модель, построенная на данных об ответах на одиночные слабые нагрузки, заранее предсказывает меньший пик повреждения при их сочетании. Если защита сохраняется после устранения ответа AKT либо измеренный ответ усиливает повреждение, гипотеза отвергается.

Сопоставимое подавление mTOR генетическим способом не воспроизводит такого сочетания эффектов. Лиганд FKBP12, сохраняющий необходимое действие, связанное с кальцием, и не подавляющий mTOR, воспроизводит оба эффекта. Избирательное устранение действия рапамицина, связанного с кальцием, отменяет увеличение оставшейся продолжительности жизни при сохранённом подавлении mTOR. Сохранение пользы генетического подавления mTOR после такого устранения опровергает гипотезу.

Кислотность лизосом может создавать видимость ускоренного удаления митохондрий даёт другое предсказание: После блокады митофагии сохраняются кратковременный ответ AKT, уменьшение апоптоза после повторной нагрузки и замедление ухудшения функций нескольких систем. При избирательном блокировании вызванного лечением ответа AKT уменьшение апоптоза и замедление ухудшения функций исчезают, хотя подавление mTOR остаётся сопоставимым. Модель, построенная по ответам на отдельные слабые нагрузки, заранее предсказывает меньший пик повреждения при сочетании этих нагрузок. Если защита сохраняется после устранения ответа AKT либо измеренный ответ усиливает повреждение, гипотеза отвергается.

Снижение транскрипции рибосомных генов может защищать ткани, уменьшая повреждение генома даёт другое предсказание: После блокады митофагии сохраняются кратковременный ответ AKT, уменьшение апоптоза после повторной нагрузки и замедление ухудшения функций нескольких систем. При избирательном блокировании вызванного лечением ответа AKT уменьшение апоптоза и замедление ухудшения функций исчезают, хотя подавление mTOR остаётся сопоставимым. Модель, построенная по ответам на отдельные слабые нагрузки, заранее предсказывает меньший пик повреждения при сочетании этих нагрузок. Если защита сохраняется после устранения ответа AKT либо измеренный ответ усиливает повреждение, гипотеза отвергается.

Убиквитин-зависимое разрушение белков может сохранять функцию тканей при нарушенной митофагии даёт другое предсказание: После блокады митофагии сохраняются кратковременная активация AKT, уменьшение апоптоза после повторной нагрузки и замедление ухудшения функций нескольких систем. Избирательное устранение вызванной лечением активации AKT отменяет эти эффекты при сопоставимом подавлении mTOR. Модель, построенная по ответам на отдельные слабые нагрузки, заранее предсказывает меньший пик повреждения при их сочетании. Если защита сохраняется после устранения активации AKT либо измерения показывают, что эта активация усиливает повреждение, гипотеза отвергается.

Предполагаемое усиление митофагии после подавления mTOR отчасти объясняется оптическим эффектом изменения кислотности лизосом. Сигнал уже доставленного в лизосомы митохондриального репортёра меняется, хотя скорость удаления целых митохондрий остаётся прежней. Выключение выбранного гена может дополнительно менять кислотность и тем самым создавать ложное впечатление, что митофагия, предположительно опосредующая эффект подавления mTOR, заблокирована. Согласно этой гипотезе, фактическое увеличение продолжительности жизни обусловлено прямым торможением роста смертельной опухоли. Увеличение продолжительности жизни сохраняется при действительной блокаде митофагии и отражается в повышении SPV_12. При этом общая опосредующая роль митофагии отсутствует, а согласованного улучшения функционирования нескольких систем, которое отражает SPV_11, не происходит.

После соответствующей калибровки увеличение потока митофагии больше не выявляется; независимое отслеживание доставки и разрушения меченых митохондрий также не обнаруживает ускорения этих процессов. При этом подавление mTOR замедляет рост опухоли даже после устранения дополнительных механизмов, предполагаемых остальными гипотезами. Динамика заранее выбранных функций, не связанных с опухолью, при длительном наблюдении остаётся прежней. Подтверждение ускоренного удаления целых митохондрий независимыми методами опровергает ту часть гипотезы, которая объясняет изменение сигнала оптическим эффектом.

Сопоставимое подавление mTOR генетическим способом этого результата не воспроизводит. Лиганд FKBP12, который сохраняет необходимое действие, связанное с кальцием, и не подавляет mTOR, воспроизводит оба эффекта. Избирательное устранение действия рапамицина, связанного с кальцием, отменяет увеличение оставшейся продолжительности жизни при сохранённом подавлении mTOR. Если после такого устранения генетическое подавление mTOR сохраняет благоприятный эффект, гипотеза опровергается.

Подавление сигналов роста может ослабить торможение протеинкиназы B и ограничить гибель клеток даёт другое предсказание: После блокады митофагии сохраняются кратковременный ответ AKT, уменьшение апоптоза после повторной нагрузки и замедление ухудшения функций нескольких систем. Избирательное устранение вызванного лечением ответа AKT приводит к исчезновению этих эффектов при сопоставимом подавлении mTOR. Модель, построенная на основе ответов на отдельные слабые нагрузки, заранее предсказывает меньшую пиковую величину повреждения при сочетании этих нагрузок. Если защита сохраняется после устранения ответа AKT либо измеренный ответ усиливает повреждение, гипотеза отвергается.

Снижение транскрипции рибосомных генов может защищать ткани, уменьшая повреждение генома даёт другое предсказание: Изменение сигнала mt-Keima объясняется независимо измеренной кислотностью лизосом и количеством ранее накопленного репортёра. После калибровки с учётом этих факторов увеличение потока митофагии перестаёт выявляться; независимое отслеживание доставки и разрушения меченых митохондрий также не выявляет ускорения этих процессов. При этом подавление mTOR замедляет рост опухоли даже после устранения дополнительных механизмов, предполагаемых остальными гипотезами. При длительном наблюдении динамика заранее выбранных функций, не связанных с опухолью, остаётся прежней. Подтверждение ускоренного удаления целых митохондрий независимыми методами опровергает ту часть гипотезы, которая объясняет изменение сигнала оптическим эффектом.

Убиквитин-зависимое разрушение белков может сохранять функцию тканей при нарушенной митофагии даёт другое предсказание: Изменение сигнала mt-Keima объясняется независимо измеренной кислотностью лизосом и количеством ранее накопленного репортёра. После соответствующей калибровки наблюдаемое увеличение потока митофагии исчезает; независимое отслеживание доставки и разрушения меченых митохондрий также не выявляет ускорения этих процессов. При этом подавление mTOR замедляет рост опухоли даже после блокирования дополнительных механизмов, предполагаемых остальными гипотезами. Динамика заранее выбранных функций, не связанных с опухолью, при длительном наблюдении остаётся прежней. Подтверждение ускоренного удаления целых митохондрий независимыми методами опровергает ту часть гипотезы, которая объясняет изменение сигнала оптическим эффектом.

Согласно этой гипотезе, при подавлении mTOR уменьшается чрезмерная транскрипция рибосомных генов. Это сокращает образование устойчивых гибридов РНК и ДНК, которые препятствуют работе транскрипционного аппарата и способствуют повреждению генома. В уже стареющих клетках возникает меньше новых повреждений генома, что сохраняет функции нескольких тканей и снижает вероятность злокачественного перерождения. Этот путь может действовать без участия митофагии. Общим звеном служит образование повреждений в рибосомных генах; межорганные коэффициенты усиления могут оставаться прежними.

Направленное удаление патологических гибридов рибонуклеазой H1 воспроизводит защитный эффект и уменьшает дополнительный эффект рапамицина в диапазоне, где потолочный эффект отсутствует. Избирательное восстановление исходного уровня гибридов при сохранённом подавлении mTOR устраняет защитный эффект. Если при экспериментальном возвращении повреждения генома к прежнему уровню лечение продолжает улучшать функции и увеличивать продолжительность жизни, эта гипотеза отвергается.

Сопоставимое подавление mTOR генетическим способом не воспроизводит этот результат. Лиганд FKBP12, сохраняющий необходимое действие на процессы с участием кальция и не подавляющий mTOR, воспроизводит оба эффекта. Если избирательно устранить действие рапамицина на процессы с участием кальция, прирост продолжительности жизни исчезает, хотя подавление mTOR сохраняется. Сохранение положительного эффекта генетического подавления mTOR после такого устранения опровергает гипотезу.

Подавление сигналов роста может ослабить торможение протеинкиназы B и ограничить гибель клеток даёт другое предсказание: После блокады митофагии сохраняются кратковременный ответ AKT, уменьшение апоптоза после повторной нагрузки и замедление ухудшения функций нескольких систем. Если избирательно устранить вызванный лечением ответ AKT, эти эффекты исчезают при сопоставимом подавлении mTOR. Модель, построенная по ответам на отдельные слабые нагрузки, заранее предсказывает меньший пик повреждения при их сочетании. Если защита сохраняется при устранённом ответе AKT либо измеренный ответ усиливает повреждение, гипотеза отвергается.

Кислотность лизосом может создавать видимость ускоренного удаления митохондрий даёт другое предсказание: Изменение сигнала mt-Keima объясняется независимо измеренной кислотностью и количеством ранее накопленного репортёра. После соответствующей калибровки увеличение потока митофагии перестаёт выявляться; независимое отслеживание доставки и разрушения меченых митохондрий также не выявляет ускорения. При этом подавление mTOR замедляет рост опухоли даже после устранения дополнительных механизмов, предложенных в остальных гипотезах. Долговременная динамика заранее выбранных функций, не связанных с опухолью, остаётся прежней. Подтверждение ускоренного удаления целых митохондрий независимыми методами опровергает ту часть гипотезы, которая объясняет изменение сигнала кислотностью и количеством ранее накопленного репортёра.

Убиквитин-зависимое разрушение белков может сохранять функцию тканей при нарушенной митофагии даёт другое предсказание: При подавленной митофагии лечение уменьшает количество гибридов РНК и ДНК и новых разрывов в рибосомных генах ещё до улучшения функций. Направленное удаление патологических гибридов рибонуклеазой H1 воспроизводит защитный эффект и уменьшает дополнительный эффект рапамицина в диапазоне, в котором потолочный эффект отсутствует. Избирательное восстановление исходного уровня гибридов при сохранённом подавлении mTOR устраняет защиту. Если лечение по-прежнему улучшает функции и продлевает жизнь после того, как повреждение генома экспериментально вернули к исходному уровню, эта гипотеза отвергается.

Согласно гипотезе, подавление mTOR усиливает убиквитинирование и протеасомное разрушение повреждённых долгоживущих белков вне митохондрий. Предполагается, что удаление этих белков восстанавливает работу ферментов и сократительного аппарата в нескольких тканях даже при сохраняющемся нарушении митофагии. В этой гипотезе накопление повреждённых белков служит причиной нарушений, а протеасомный поток выступает необходимым посредником благоприятного эффекта. Гипотеза предсказывает устойчивое улучшение функций, которое нельзя объяснить только отсрочкой смерти от одной опухолевой патологии.

Если избирательно блокировать усиление убиквитин-зависимого разрушения белков, вызванное лечением, благоприятный эффект исчезает, хотя подавление mTOR и изменения транскрипции рибосомных генов сохраняются. Независимое восстановление протеасомного потока возвращает защитный эффект. Сохранение благоприятного эффекта при отсутствии дополнительного разрушения соответствующих белков опровергает гипотезу.

При генетическом подавлении mTOR в сопоставимой степени эти эффекты не воспроизводятся. Лиганд FKBP12, сохраняющий необходимое действие, связанное с кальцием, и не подавляющий mTOR, воспроизводит оба эффекта. Если избирательно блокировать связанное с кальцием действие рапамицина, увеличение оставшейся продолжительности жизни исчезает, хотя подавление mTOR сохраняется. Если после такого вмешательства генетическое подавление mTOR сохраняет благоприятный эффект, гипотеза опровергается.

Подавление сигналов роста может ослабить торможение протеинкиназы B и ограничить гибель клеток даёт другое предсказание: После блокады митофагии сохраняются кратковременный ответ AKT, уменьшение апоптоза после повторной нагрузки и замедление ухудшения функций нескольких систем. Избирательное устранение вызванного лечением ответа AKT отменяет эти эффекты при сопоставимом подавлении mTOR. Модель, построенная по ответам на отдельные слабые нагрузки, заранее предсказывает меньший пик повреждения при их сочетании. Если защита сохраняется после устранения ответа AKT либо измеренный ответ усиливает повреждение, гипотеза отвергается.

Кислотность лизосом может создавать видимость ускоренного удаления митохондрий даёт другое предсказание: Изменение сигнала mt-Keima объясняется независимо измеренной кислотностью и количеством ранее накопленного репортёра. После соответствующей калибровки увеличение потока исчезает; независимое отслеживание доставки и разрушения меченых митохондрий также не выявляет ускорения. При этом подавление mTOR замедляет рост опухоли даже после устранения дополнительных механизмов, предусмотренных остальными гипотезами. Долгосрочная динамика заранее выбранных функций, не связанных с опухолью, остаётся прежней. Подтверждение ускоренного удаления целых митохондрий независимыми методами опровергает часть гипотезы, касающуюся оптического сигнала.

Снижение транскрипции рибосомных генов может защищать ткани, уменьшая повреждение генома даёт другое предсказание: При подавленной митофагии лечение уменьшает количество гибридов РНК и ДНК и новых разрывов в рибосомных генах ещё до того, как проявится положительное влияние лечения на функции. Направленное удаление патологических гибридов рибонуклеазой H1 воспроизводит защиту и уменьшает дополнительный эффект рапамицина в диапазоне, где эффект ещё не достиг максимума. Избирательное восстановление исходного уровня гибридов при сохранённом подавлении mTOR отменяет защиту. Если после экспериментального воспроизведения повреждения генома лечение по-прежнему положительно влияет на функции и продлевает жизнь, эта версия гипотезы отвергается.