Вампиры, ламии, акшары, вурдалаки… Трудно найти цивилизацию, где с древнейших времен не было бы историй о существах, пьющих кровь людей. Даже в современном мире ходят слухи, что северокорейский диктатор Ким Чен Ир вводил себе кровь юных девственниц, чтобы замедлить старение.
Ученые взяли на вооружение эти готические истории, и уже более полутора веков используют их в своих экспериментах с парабиозом.
Парабиоз (от греч. para — около и bios — жизнь) — это хирургическая техника для изучения роли факторов крови в деятельности организма. Кровеносные системы двух мышей хирургически соединяются и образуют общее кровообращение. Так организм одного грызуна получает молекулы из крови второго. Если соединенные мыши одного возраста, то парабиоз называют изохронным, а если разного — гетерохронным. При изучении молодых и старых мышей на парабиозе ученые открыли некоторые факторы крови, влияющие на стволовые клетки (например, исследование Ирины Конбой 2005 года), и элементы эндокринной системы.
Поскольку используемые животные генетически очень близки, отторжения тканей не происходит. Пара мышей или крыс могут прожить в таком симбиозе нескольких месяцев или даже лет.
Естественным примером парабиоза считают сиамских близнецов.
История метода
Впервые соединение двух кровеносных систем использовал французский физиолог Поль Бер (Paul Bert) в 1860-х годах в опытах на крысах. В 1908 году немецкие хирурги Фердинанд Зауэрбрух (Ferdinand Sauerbruch) и М. Гейде (M. Heyde) ввели сам термин «парабиоз». К середине века парабиоз стал одним из основных инструментов исследования эндокринной системы, согласно обзору Финнерти (Finnerty) 1952 года.
В 1950-х Клайв Маккей (Clive McCay) из Корнеллского университета (Cornell University) в Итаке, штат Нью-Йорк, показал, что хрящи старых мышей омолодились на гетерохронном парабиозе.
Людвиг (Ludwig) и Элашофф (Elashoff) даже показали в 1972 году, что старый организм может жить дольше на гетерохронном парабиозе, чем на изохронном, т.е. получая кровь от животного такого же преклонного возраста.
Пик публикаций пришелся на промежуток между 1960 и 1980 годами. По всему миру опубликовано уже более 1700 статей, связанных с такой техникой. После долгого перерыва, кажется, интерес к парабиозу возрождается.
Современные исследования
Несмотря на долгую история использования парабиоза, механизмы, определяющие его результат, во многом не были ясны. Новый виток открытий начался в 2005 году в Стэнфордском университете (Stanford University) в Калифорнии — с работы Томаса Рандо (Thomas Rando) и его коллег, в том числе и вышеупомянутой Ирины Конбой. Исследователи обнаружили, что в гетерохронной методике «молодая кровь» приводила в более юное состояние печень и стволовые клетки костей старых мышей. Кроме того, поврежденные мышцы восстанавливались так же, как и у молодых животных.
Совсем недавно Бенджамин Алман (Benjamin Alman), профессор хирургии в Госпитале для больных детей (Hospital for Sick Children) в Торонто и его коллеги показали, что сломанные кости старых мышей заживали быстрее и лучше на гетерохронном парабиозе по сравнению с изохронным.
Ученые объяснили это тем, что уровень бета-катенина, повышающийся к старости, снижается факторами из юной крови. У молодых же грызунов, напротив, регенеративные способности несколько ухудшились.
Исследования касались не только костей. В 2012 году Эми Вэджерс (Amy Wagers) из Гарварда изучала возрастную сердечную гипертрофию: с возрастом сердечная мышца увеличивается. После 4 недель при соединенных кровеносных системах сердце пожилой мыши уменьшилось до размера ее юного «партнера», а размер сердца молодой мыши, кажется, остался без изменений.
В следующем году Лоффредо (Loffredo) с коллегами, также изучая возрастную гипертрофию сердца, связали улучшения от введения молодой крови с утратой факторов «молодости» с возрастом, а не накоплением неких молекул к старости
«Фонтан молодости»
В исследованиях на сердечной мышце ученые и обнаружили волшебный фактор, чья концентрация снижается в процессе старения. Это GDF11, циркулирующий в крови член семейства белков TGF-β.
Для проверки исследователи ежедневно вкалывали GDF11 старым мышам — через 30 дней их сердца уменьшились примерно настолько же, как и при гетерохронном парабиозе.
Кроме того, позже было показано, что ежедневные инъекции GDF11 увеличивают количество кровеносных сосудов и стволовых клеток в головном мозге. Гарвардский специалист по стволовым клеткам профессор Ли Рубин (Lee Rubin) комментирует: «Мы считаем, что, по крайней мере, в целом, будет возможно обратить некоторые аспекты старения с помощью одного-единственного белка».
Ученым удалось индентифицировать и факторы крови, чья концентрация в плазме увеличивается у мышей и человека с возрастом. Одна из таких молекул — хемокин CCL11, эотаксин, системное введение которого нарушает нейрогенез у молодых мышей.
ЦНС
Эксперименты с использованием крови молодых животных показали прекрасные результаты и для центральной нервной системы — и, возможно, это одно из самых перспективных открытий. Лаборатория под руководством Робина Франклина (Robin J.M. Franklin) изучала процессы ремиелинизации — восстановления миелиновых обкладок нейронных отростков, которые образуются олигодендроцитами и служат изоляцией при проведении сигнала. В животной модели ученые вызвали инъекцией токсина демиелинизацию спинного мозга. Оказалось, что на гетерохронном парабиозе ангиогенез в месте поражения увеличивается и восстанавливается уровень самих олигодендроцитов и их клеток-предшественников. Кроме того, в ремиелинизацию вовлекаются и молодые макрофаги.
Группа Тони Висс-Корея (Tony Wyss-Coray) из Стэнфорда, вводившая плазму крови молодых животных старым мышам, в 2014 году показала улучшение не только физической выносливости, но и когнитивных функций и синаптической пластичности.
Интересно, что факторы «молодости» избирательно вызывали молекулярные изменения в регионах ЦНС, чувствительных к старению. «Мы перезапустили часы старения», — считает Висс-Корей.
Наконец, пять недель гетерохронного парабиоза вызвали образование новых сосудов мозга, усилили нейрогенез и способность различать запахи в работе Ли Рубина (Lee L. Rubin).
Эти исследования показывают, какой терапевтический потенциал для восстановления работы ЦНС могли бы предоставить «омолаживающие» факторы.
Критический взгляд
После стольких работ на животных возникает несколько резонных вопросов. Во-первых, если столько отдельных параметров состояния здоровья улучшаются от воздействия «факторов молодости», удлинит ли подобная терапия жизнь? Пока что исследование российских ученых 2014 года дает отрицательный ответ. Две инъекции плазмы в неделю (одна внутрибрюшинно, вторая внутривенно) 10-12-месячным мышам от 2-4-месячных в течение 16 месяцев существенно не повлияли на медиану или максимальную продолжительность жизни.
Ирина Конбой, работающая вместе с Рандо, в интервью рассказала, что ей не хочется спекулировать на теме бессмертия или «фонтана молодости», но она предполагает, что «факторы молодости» могут задержать начало возрастных дегенеративных заболеваний и продлить продуктивный период жизни человека.
Второй вопрос: а можно ли исходы опытов на животных проецировать на человека? Будут ли результаты столь же успешными? Доктор Эрик Кэрран (Eric Karran) из благотворительной организации Alzheimer’s Research UK считает, что несмотря на то, что на мышах было показано улучшение памяти и способностей к обучению, значимость исследований с «молодой кровью» для человека неизвестна.
Исследователь Висс-Корей же ищет ответ практическими методами: его предварительные разработки показывают, что человеческая кровь омолаживает старых мышей так же, как и молодая мышиная кровь. «Мы увидели удивительные эффекты», — комментирует ученый.
Светлое будущее
На сегодня ученый мир не может предложить безопасных и хорошо работающих антивозрастных техник. Однако социальный запрос на омоложение огромен. Например, после того как группа Рандо опубликовала результаты, телефон начальника лаборатории звонил без передышки: спрашивали даже про наращивание мышечной массы из редакций мужских журналов и поможет ли парабиоз избежать смерти.
В Калифорнии успехи экспериментов на животных хотят проверить на пациентах с болезнью Альцгеймера переливанием крови людей моложе 30 лет. Занимается этим Висс-Корей с коллегами: осенью 2014 года они собирались оценивать когнитивные функции каждого больного непосредственно перед и в течение нескольких дней после переливания, а после проводить мониторинг каждого участника в течение нескольких месяцев.
Источник: medportal.ru