Новое исследование выявило причину, по которой стареющий организм мерзнет

Фото из открытых источников

Четверть старых мышей погибли в течение двух дней после перемещения в холодное помещение, в то время как мыши, страдающие ожирением из-за высокожировой диеты, выжили в течение недели в тех же условиях. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, указывает на неожиданную причину. Цепочка сигналов, связывающая нервы, иммунные клетки и гормоны стресса, помогает снизить уровень бурой жировой ткани, встроенного «обогревателя» организма, по мере старения животных.

Исследователи заблокировали одно звено в этой цепи — место связывания гормонов стресса, называемое глюкокортикоидным рецептором, — с помощью препарата RU-486. После недели лечения у старых мышей наблюдалось больше жировых клеток, сжигающих тепло, и они потребляли больше энергии, хотя ели и двигались не больше, чем мыши, не получавшие лечения. Данные о выживаемости после лечения не приводятся, поэтому результаты говорят только о выделении тепла.

Любой, кто видел, как бабушка или дедушка тянутся за свитером теплым днем, найдет эту загадку знакомой. Бурый жир сжигает калории для выработки тепла, и его выработка снижается с возрастом, что, по мнению авторов, связано с чувствительностью к холоду. В этих экспериментах это снижение действовало как активный тормоз.

Исследователи из калифорнийского медицинского центра City of Hope работали в основном с мышами, а также с жировой тканью пяти человек, перенесших операцию на щитовидной железе (четыре женщины и один мужчина в возрасте от 18 до 48 лет). Некоторые клетки бурой жировой ткани интенсивно сжигают топливо для выработки тепла, в то время как другие бездействуют.

Отслеживая, какой из них какой, команда обнаружила фермент H6PD, который накапливался в неактивных клетках и оставался в малом количестве в клетках, работающих на повышенном нагреве. В тканях человека вблизи ключицы наблюдалась аналогичная закономерность: либо одно, либо другое.

H6PD помогает активировать гормон стресса внутри клетки, а этот гормон, в свою очередь, дает клетке команду прекратить синтез основного белка, отвечающего за выработку тепла. Когда исследователи удалили H6PD из выращенных в лаборатории жировых клеток, ген этого белка стал в шесть раз активнее. H6PD действует как регулятор выработки тепла.

Два типа иммунных клеток, нейтрофилы и макрофаги, предотвращают расщепление H6PD, высвобождая воспалительный сигнал, называемый IL-1β. Жировые клетки, расположенные вблизи скоплений этого сигнала, как правило, бездействуют, в то время как клетки, расположенные дальше, склонны к сжиганию тепла.

У мышей, помещенных в холодную среду, нервы снижали сигнал воспаления, H6PD разрушался, и больше жировых клеток переключалось на сжигание тепла. Когда исследователи перерезали нервы, ведущие к жировой ткани, это переключение было притуплено. Нервы передают сигналы иммунным клеткам, а иммунные клетки передают сигналы жировым клеткам, как по реле.

Во втором эксперименте проверялось, что именно отключает обогреватели после окончания холода. Мыши, у которых после недели пребывания в холоде пропал глюкокортикоидный рецептор в клетках, отвечающих за сжигание тепла, оставались в этом режиме еще неделю при комнатной температуре. Они также потребляли больше энергии и кислорода, при этом масса тела не изменилась. Авторы предполагают, что переключение между этими двумя состояниями позволяет организму быстро реагировать на холод и может избавить жировые клетки от нагрузки, связанной с сжиганием тепла на полную мощность.

Для изучения процесса старения команда сравнила самцов мышей в возрасте 10 недель с самцами в возрасте 75 недель, помещенными в помещение с температурой 43 градуса по Фаренгейту. Выживаемость отслеживалась у 37 молодых и 38 старых мышей. Старые мыши испытывали более сильный холод, чем молодые, в то время как тучные мыши, которые также были молодыми, чувствовали себя хорошо. Бурая жировая ткань у тучных мышей содержала меньше H6PD и больше белка, вырабатывающего тепло, чем у мышей, получавших обычный корм, что свидетельствует о сохранении работоспособности системы отопления. Старение и ожирение, по-видимому, снижают выработку тепла различными путями.

В стареющей бурой жировой ткани активность гена, отвечающего за сигнал воспаления, была примерно в шесть раз выше, чем в более молодой ткани. При комнатной температуре только 0,3% ее клеток находились в режиме сжигания тепла, по сравнению с почти 29% у молодых мышей. Даже после трех дней на холоде около половины стареющих клеток активировались, против примерно 90% у молодых. Более ранние исследования показали, что стареющая бурая жировая ткань привлекает больше иммунных клеток, что соответствует этой картине.

Старым мышам в возрасте от 70 до 75 недель ежедневно в течение недели вводили инъекции RU-486. Количество клеток, сжигающих тепло, увеличилось с менее чем 1% до примерно 8% при комнатной температуре и с примерно 11% до примерно 33% после дня, проведенного на холоде. У мышей, получавших лечение, также наблюдалось повышение температуры в тесте на холод, а в их бурых жировых клетках было меньше накопленного жира.

В клетках для отслеживания потребления энергии семь мышей из контрольной группы и восемь мышей, получавших лечение, наблюдались в течение всего дня и ночи. Мыши, получавшие лечение, потребляли больше энергии и кислорода, при этом потребление пищи и активность не изменились. Большинство клеток оставались в состоянии покоя после лечения, поэтому восстановление было частичным.

Повышенная чувствительность к холоду в пожилом возрасте может быть связана с проблемой передачи сигналов в конкретной мишени, которую в будущем можно будет лечить. Однако RU-486 действует на весь организм, поэтому другие органы также могли внести свой вклад, и любая польза для людей остается непроверенной. Логичным следующим экспериментом станет разработка препарата, воздействующего исключительно на бурую жировую ткань.