Ученые МГУ выяснили, как старение влияет на способность почек к регенерации

Группа исследователей из МГУ имени М. В. Ломоносова под руководством профессоров Дмитрия Зорова и Егора Плотникова изучила влияние старения на такие ключевые клеточные процессы, как аутофагия, функционирование митохондрий и окислительный стресс. Ученые также предложили перспективные методы лечения почечной недостаточности.

Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Результаты опубликованы в журнале CellCycle.

Аутофагия — это процесс, при котором клетки разрушают и перерабатывают свои поврежденные компоненты. Так клетка самоочищается от ненужных органелл, а иногда и «самопоедается» целиком. С помощью этого адаптивного механизма на клеточном уровне поддерживается здоровый фенотип. Аутофагия активируется при определенных видах острой почечной недостаточности (например, вызванной приемом антибиотиков или противораковых препаратов), а также при сепсисе и ишемии почки. Ученым уже известно, что именно активация аутофагии снижает выраженность почечных повреждений. Однако при старении эффективность аутофагии падает, и, хотя количество лизосом (органелл, переваривающих поврежденные клеточные компоненты) в старых клетках даже возрастает, они не справляются со своей функцией. В таких клетках происходит накопление окисленных белков и поврежденных органелл, в том числе митохондрий, которые в норме принимают участие в процессах дыхания и продуцируют энергию.

В международной базе научных публикаций по медицине PubMed исследованиям старения почки было посвящено более 3000 статей. Однако меньше 10 из них затрагивали исследования эффективности терапии острой почечной недостаточности у пожилых. Ученые из НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ рассмотрели почечные патологии, сопровождающие старение организма, — прежде всего, это острая почечная недостаточность, которая встречается у людей старше 60 лет в несколько раз чаще.

«В нашей статье мы показали, что старение ассоциируется с накоплением поврежденных биологических структур в почке (белков, липидов, нуклеиновых кислот, органелл). Замена «молодого» (здорового) фенотипа на «старый» происходит в тот момент, когда достигается некое пороговое значение таких изменений»— рассказал ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского, доктор биологических наук Егор Плотников.

Одна из эффективных стратегий борьбы с изменениями, связанными со старением, — это ограничение питания (сaloricrestrictionили dietrestriction— разгрузочно-диетическая терапия). Оно активирует процессы аутофагии и уменьшает возрастные патологические изменения в почке. Хотя наибольшую эффективность в экспериментах показали подходы, в которых ограничение питания применяется на протяжении всей жизни, ученые экспериментально доказали, что кратковременное снижение потребления пищи (на 30-40% в течение нескольких недель) может повышать устойчивость почки к развитию острой почечной недостаточности. Кроме системного физиологического подхода к лечению иногда применяют фармакологические препараты, имитирующие ограничение калорийности (например, рапамицин), однако его эффективность для лечения старой почки пока не доказана.

Другим подходом к защите почки является митохондриально-адресованная терапия. Поскольку при острой почечной недостаточности даже в клетках молодых организмов митохондрии сильно повреждаются, а старение само по себе приводит к нарушению митохондриальных функций, то идея воздействия на митохондрии для предотвращения повреждения почек старых организмов выглядит очень привлекательной. Среди соединений, доказавших свою эффективность на экспериментальных моделях, в первую очередь выделяются митохондриально-направленные антиоксиданты, такие как митоTEMPO, пептиды SS-31 (Bendavia) и разработанные в МГУ имени М.В. Ломоносова соединения группы SkQ.

«К сожалению, сейчас доминируют исследования, в которых различные терапевтические подходы по защите почки опробуются на молодых животных. Гораздо меньше существует работ, изучающих изменения в почках старых животных. Более того, работы, посвященные целенаправленной защите почки в стареющем организме, практически отсутствуют. Мы предлагаем восполнить этот пробел не только за счет экспериментов на старых животных, но и за счет анализа данных клинических исследований», — прокомментировал ученый.

В настоящее время эффективность препаратов в клиническом исследовании зачастую усредняется между различными возрастными группами. Более персонализированный подход позволил бы выявить ключевые отличия физиологии почки у пожилых пациентов и создать препараты, воздействующие именно на те сигнальные пути, которые будут эффективны в этой группе больных.

Фото. Накопление продуктов деградации липидов, клеточных мембран и органелл в стареющих клетках почки в результате неэффективной аутофагии (Микрофотография) // Источник: Егор Плотников.