Блог

Jun 05, 2023

Старение C. elegans ускоряется самим человеком.

Nature Communications, том 14, номер статьи: 4381 (2023) Ссылаться на эту статью 3815 Доступов 97 Подробности об альтернативных метриках У пострепродуктивного C. elegans деструктивное перепрофилирование соматической биомассы

Nature Communications, том 14, номер статьи: 4381 (2023) Цитировать эту статью

3815 Доступов

97 Альтметрика

Подробности о метриках

У C. elegans в пострепродуктивном периоде деструктивное перепрофилирование соматической биомассы способствует выработке желтка, который, как недавно было показано, выделяется и может служить пищей для личиночного потомства. Это напоминает самоубийственную репродуктивную попытку (репродуктивную смерть), типичную для семелородящих организмов, таких как тихоокеанский лосось. Чтобы изучить возможность того, что C. elegans демонстрирует репродуктивную смерть, мы сравнили пары видов-близнецов родов Caenorhabditis и Pristionchus с гермафродитами и самками. Мы сообщаем, что выход желтка и конститутивная ранняя патология, включающая серьезные анатомические изменения, встречаются только у гермафродитов, которые также менее продолжительны. Более того, только у гермафродитов удаление зародышевой линии подавляет старческую патологию и заметно увеличивает продолжительность жизни. Это согласуется с гипотезой о том, что C. elegans демонстрирует репродуктивную гибель, которая подавляется абляцией зародышевой линии. Если это правда, это будет означать существенную разницу в процессе старения между C. elegans и большинством высших организмов и потенциально объясняет исключительную пластичность старения C. elegans.

Механизмы старения, вероятно, различаются у организмов с семепарным и итерородящим жизненным циклом. Семелродящие виды демонстрируют только один репродуктивный эпизод, который часто включает настолько интенсивные репродуктивные усилия, что приводит к быстрой смерти (репродуктивная смерть)1,2. Организмы, демонстрирующие семельпарную репродуктивную гибель, варьируются от монокарпических растений до тихоокеанских лососей. Напротив, итерородящие виды, к которым относится большинство млекопитающих, способны к нескольким циклам размножения и испытывают более постепенный процесс старения.

Если быть точным относительно значения термина «семелпарность»: хотя некоторые, но не все организмы с одним репродуктивным эпизодом демонстрируют репродуктивную смерть, термин «семелпарность» часто используется для обозначения семелпарных организмов, демонстрирующих репродуктивную смерть. В то же время возникновение репродуктивной смерти у организмов только с одним репродуктивным эпизодом является определяющим признаком семелпарности во втором смысле этого слова.

С конца 1970-х годов нематода Caenorhabditis elegans интенсивно использовалась в качестве модельного организма в попытках понять причины старения. Это привело к открытию удивительно высокой степени пластичности старения у этого вида3,4,5, при этом наблюдалось до 10-кратного увеличения продолжительности жизни6. C. elegans также необычен по тяжести и исключительно раннему появлению старческой патологии, особенно поражающей органы, участвующие в репродукции7,8,9,10,11,12. У пострепродуктивных гермафродитов C. elegans биомасса кишечника превращается в желток, что приводит к атрофии кишечника и накоплению желтка9,13. Недавно мы показали, что матери в пострепродуктивном возрасте выделяют желток, который может функционировать как молоко (или «желточное молоко»), которое потребляется личиночным потомством, поддерживающим рост и размножение14.

Этот тип саморазрушительных репродуктивных усилий, при котором перепрофилирование биомассы способствует дегенерации органов, часто встречается у семелородящих организмов, подвергающихся репродуктивной смерти. Удаление зародышевой линии значительно увеличивает продолжительность жизни как у C. elegans, так и у тихоокеанского лосося, в последнем случае за счет подавления репродуктивной смертности5,15. В совокупности с единственным репродуктивным эпизодом эти наблюдения позволяют предположить, что выраженная пластичность продолжительности жизни C. elegans является функцией подавления репродуктивной смерти, т. е. что этот вид является семелродящим.

Еще одна гипотетическая возможность состоит в том, что репродуктивная смерть развилась у C. elegans как следствие гермафродитизма. Виды нематод рода Caenorhabditis либо гонохористичны, с примерно равным числом самок и самцов, либо андродиодны, с самооплодотворяющимися гермафродитами и редкими самцами16. Протандрический гермафродитизм (когда сначала производятся сперматозоиды, а затем ооциты) позволяет C. elegans быстро колонизировать новые участки питания, но за счет более короткого репродуктивного периода из-за истощения собственных сперматозоидов16,17. Способность превращать соматическую биомассу в желток для кормления потомства может позволить C. elegans в пострепродуктивном периоде снизить эти затраты и способствовать инклюзивной приспособленности14. Если это верно, то это предсказывает, что репродуктивная смерть произойдет у гермафродитов Caenorhabditis, но не у самок, где обязательное размножение путем спаривания с самцами поддерживает более длительную репродуктивную продолжительность.