Ученые МФТИ выяснили, что слабые дозы гамма-излучения продлевают жизнь мухам-дрозофилам, причем этот эффект у самок выражен сильнее, чем у самцов. Полученные результаты помогут выявить гены, способствующие продлению жизни, а в перспективе — создать средства против старения для человека. Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале PLoS ONE.
Группа ученых из Лаборатории генетики старения и долголетия МФТИ, Института молекулярной биологии РАН имени Энгельгардта, а также научного центра РАН в Коми и Сыктывкарского университета под руководством Алексея Москалева занимается изучением механизмов гормезиса — явления, при котором умеренный стресс оказывает стимулирующее воздействие на организм и способствует продлению жизни. Впервые этот эффект был обнаружен в конце XIX века германским фармакологом Хуго Шульцем: он обнаружил, что малые дозы яда ускоряют рост дрожжевых клеток. Впоследствии эффект был обнаружен у многих других организмов, в частности, у перечной мяты и круглых червей.
«Малые дозы ядов или умеренное воздействие других стрессовых факторов влияют на организм так, что стимулирующий эффект перекрывает вред. В итоге это может приводить к увеличению продолжительности жизни», — объясняет ведущий автор статьи Светлана Жикривецкая .
В последние годы ученые активно изучают явление радиационного гормезиса — благоприятного воздействия малых доз ионизирующего излучения. Согласно общепринятым представлениям, не бывает безопасных доз радиации, поскольку любое излучение повреждает молекулы ДНК. Приемлемым считается фон, при котором рост риска раковых заболеваний оказывается пренебрежимо малым.
Однако ряд экспериментов показывал улучшение «под радиацией» жизненных показателей у мышей и у клеточных культур. Косвенным подтверждением радиационного гормезиса могут служить случаи ненамеренного облучения больших групп людей в течение длительного времени.
В частности, в 1982 году на Тайване при выплавке стали 20 тысяч тонн металла были случайно загрязнены кобальтом-60. Затем эта сталь пошла на строительные металлоконструкции, и около 20 лет примерно 10 тысяч человек подвергались воздействию излучения примерно в 1 тысячу раз выше естественного фона. Ученые, исследовавшие этих людей, пришли к выводу, что число случаев рака в этой группе невольных подопытных оказалось ниже обычного. Однако эти выводы подвергаются критике, и сама идея радиационного гормезиса остается дискуссионной.
Группа Москалева исследовала влияние низких доз радиации. Ранее ученые уже установили, что излучение оказывает статистически значимое воздействие на личинки мух-дрозофил: их продолжительность жизни растет, кроме того, увеличивается их устойчивость к стрессу, например, к перегреву. В новом исследовании группа выясняла, как гамма-излучение влияет на взрослых дрозофил, а главное — как при этом меняется активность тех или иных генов.
«Есть предположения, что гормезис универсален, что механизмы его работы, стрессовые гены и стрессовые пути, очень похожи у разных животных. Мы ищем эти общие пути и составляем список соответствующих генов. А на мухах это можно сделать быстро, просто и недорого по сравнению с мышами и так далее», — говорит Жикривецкая.
В эксперименте исследовали около 2 тысяч мух-дрозофил (по тысяче самцов и самок), и 2 тысячи мух были в контрольной группе. Экспериментальная группа была разделена на четыре подгруппы, каждая из которых получала свою дозу радиации от источника из радия-266 — от 0,05 до 0,4 грея (Гр). В греях измеряется количество поглощенной веществом (например, тканями организма) энергии излучения. Доза в 6–8 Гр, полученная человеком, приводит к острой лучевой болезни и гибели в течение нескольких дней, доза в 3 Гр — в течение нескольких недель, а 0,05 Гр является предельно допустимой дозой для людей, работа которых связана с радиацией.
Взрослые мухи, в отличие от людей, хорошо переносят радиацию, даже гигантская доза в 1000 грей не приводит их к мгновенной гибели, а лишь несколько сокращает срок их жизни. Поэтому дозы в десятые и сотые доли грея, которые для человека означают лучевую болезнь, для мух несерьезны.
«Результаты нашего эксперимента подтвердили, что продолжительность жизни дрозофил растет, причем у самок этот эффект был выражен намного сильнее: у самок средняя продолжительность жизни увеличилась на 7,6%, а у самцов — только на 3,4%. В среднем дрозофилы живут около двух месяцев, то есть это заметная прибавка — около недели», — добавляет Светлана Жикривецкая.
Но значительно больше ученых интересовало то, как и какие гены при этом активизируются. «Если мы поймем, как работают при этом генетические механизмы, мы в перспективе сможем запускать их без стресса, то есть, например, запускать механизмы благоприятного воздействия малых доз радиации без самой радиации», — поясняет исследователь.
Ученые в эксперименте с дрозофилами исследовали изменение активности 29 генов, причем измерения проводились много раз: сразу после облучения, через 6 часов, сутки, двое и трое суток.
«Мы, например, выявили, что некоторые гены, которые отвечают за репарацию (восстановление) ДНК, сверхэкспрессированы через 48–77 часов после того, как закончилось воздействие радиации. Причем ряд генов демонстрировал сверхэкспрессию именно в зависимости от пола», — говорит Жикривецкая.
По ее словам, в дальнейшем ученые планируют исследовать феномен радиационного гормезиса у других животных, в частности, у мышей. «В конечном счете это позволит найти способы продления жизни для человека», — заключает исследователь.
Статья: Zhikrevetskaya S, Peregudova D, Danilov A, Plyusnina E, Krasnov G, Dmitriev A, et al. (2015) Effect of Low Doses (5-40 cGy) of Gamma-irradiation on Lifespan and Stress-related Genes Expression Profile in Drosophila melanogaster. PLoS ONE 10(8): e0133840.
doi:10.1371/journal.pone.0133840
