Влияние старения на фертильность — хорошо известная концепция, но исследователи пытаются установить тот факт, что репродуктивное здоровье, в свою очередь, влияет на старение. Исследование, проведенное на крошечной нематоде C. Elegans, показало, что нарушение процесса мейоза в репродуктивных клетках приводит к заметному ухудшению здоровья червей и ускоряет функционирование гена старения. Согласно новому исследованию, проведенному исследователями из Университета Питтсбурга и UPMC и опубликованному в журнале Ageing Cell, это очень похоже на ситуацию у человека. Это исследование показало впечатляющие результаты, впервые предоставив прямые доказательства того, что нарушение здоровья репродуктивных клеток приводит к преждевременному старению и сокращению продолжительности здоровой жизни. Полученные данные свидетельствуют о том, что состояние репродуктивной системы имеет решающее значение не только для размножения, но и для общего здоровья, что очень важно.

 

Что такое мейоз?

 

Мейоз — это метод деления клеток, при котором хромосомы родительской клетки делятся пополам, образуя четыре гаметы. Это первый процесс полового размножения, в результате которого образуются яйцеклетка и сперматозоид. Во время размножения сперматозоид и яйцеклетка сливаются, образуя одну клетку с полным набором хромосом, половина которых досталась от самца, а другая половина — от самки.

 

Каждая родительская клетка является диплоидной, то есть содержит по паре хромосом каждого типа. В процессе мейоза каждая родительская клетка сначала проходит один цикл репликации ДНК, за которым следуют два цикла деления ядра, в результате чего образуются четыре гаплоидные дочерние клетки, то есть они содержат только половину хромосом родительской клетки. После деления родительской клетки мейоз можно разделить на две фазы: мейоз I и мейоз II, которые имеют несколько этапов. Мейоз I характерен только для половых клеток и отличается от митоза, деления клетки, в результате которого образуются копии родительской клетки, тогда как мейоз II похож на него.

 

Мейоз I

 

Это первое мейотическое деление, которое начинается с профазы I. Во время профазы I комплекс ДНК и белков, называемый хроматином, конденсируется, образуя хромосомы. Сестринские хроматиды (реплицированные пары хромосом) соединяются в центральной точке, называемой центромерой. Другая структура, которая прикрепляется к сестринским хроматидам, — это мейотическое веретено, инициированное длинными белками, называемыми микротрубочками, на полярных концах клетки. Между профазой I и метафазой I пары гомологичных хромосом располагаются в тетрады. Внутри тетрады происходит кроссинг-овер или рекомбинация, при которой любая пара плеч хроматид может перекрываться и сливаться. Рекомбинация — это процесс, который приводит к образованию новых комбинаций генов. Следующая фаза — метафаза I, в которой гомологичные пары хромосом выстраиваются по экваториальной пластинке. Затем в анафазе I волокна мейотического веретена, прикрепленные к гомологичным парам, оттягивают их друг от друга к противоположным полюсам, конденсируясь. На последней фазе, телофазе I, хромосомы заключены в ядра, поскольку клетка подвергается делению цитоплазмы, называемому цитокинезом, исходной клетки и образует две гаплоидные дочерние клетки. 

 

Мейоз II

 

Мейоз II на самом деле представляет собой митотическое деление каждой дочерней клетки, образовавшейся во время мейоза I. Профаза II, метафаза II, анафаза II и телофаза II аналогичны фазам мейоза I. Единственное отличие заключается в том, что во время метафазы II рекомбинация не происходит. После мейоза II развиваются четыре гаплоидные дочерние клетки, образующие либо сперматозоиды, либо яйцеклетки.

 

Влияние репродуктивного здоровья на старение:

 

Исследования старения проводились на крошечных нематодах Caenorhabditis Elegans, поскольку они имеют короткий жизненный цикл (3 недели) и обладают многими генетическими механизмами, схожими с человеческими, что делает их идеальной моделью. 

 

Исследователи наблюдали мейоз — тип клеточного деления, наблюдаемый у всех высших организмов и приводящий к образованию сперматозоидов или яйцеклеток. Результаты показали, что животные с мутациями в генах мейоза имели более короткую продолжительность жизни, чем их обычные собратья. Мутации также ухудшили общие показатели здоровья, включая преждевременную подвижность, нарушение мышечной функции и снижение памяти у испытуемых. У них также наблюдались признаки нарушения белкового гомеостаза, что является одной из основных причин нейродегенеративных заболеваний, таких как Болезнь Альцгеймера.

 

Далее группа исследователей наблюдала за изменениями в экспрессии генов у C. elegans. На первый день взрослой жизни мутанты с изменениями в мейозе экспрессировали гены, очень похожие на те, которые экспрессируются у нормальных червей, и продолжали экспрессию до 10-го дня. Это соответствует физиологическим функциям и генным характеристикам 70-летнего человека в возрасте 20 лет.

 

Многие генетические пути у Caenorhabditis elegans и человека схожи. Поэтому ученые стремились выяснить, идентичны ли гены старения, связанные с мутацией белков в процессе мейоза, даже у человека. Они обнаружили, что они действительно очень похожи, что открывает большие возможности для изучения более сложных систем человека и понимания того, как репродуктивное здоровье влияет на старение.