Влияние митохондриального здоровья и хронического стресса на активность теломеразы и укорочение теломер

Введение

Укорочение теломер является признаком биологического старения и способствует клеточной репликативной сенесценции. Теломеры — это нуклеопротеины, расположенные на концах хромосом, которые поддерживают геномную целостность. Теломеры укорачиваются с каждым раундом клеточного деления, если на них не действуют различные функции удлинения теломер. Теломеры обычно укорачиваются на протяжении всей жизни человека, и в критически укороченных клетках теломеры способствуют клеточной сенесценции или апоптозу. Более короткие теломеры связаны с более высокими рисками развития различных заболеваний и смертности, поэтому теломеры рассматриваются не только как маркеры хронологического старения, но и как маркеры, отражающие биологическое старение и общее состояние индивида.

Темп укорочения теломер за годы редко изучался продольно, однако он должен отражать темп репликативной сенесценции, накопление повреждений теломер, например, через воздействие оксидативного стресса, и, следовательно, указывать на старение иммунной системы лучше, чем поперечные меры длины теломер. Интересно, что теломеры могут поддерживаться и даже восстанавливаться через различные физиологические пути, такие как регуляция уровней теломеразной ферментативной активности.

Митохондриальное здоровье и теломераза

Теломераза содержит основной РНК-компонент (TERC) и ревертазу (TERT), которые вместе синтезируют новые теломерные повторы, а также некоторые дополнительные неканонические функции, которые были описаны. В результате теломеразных/теломерных процессов поддержания может быть большая межиндивидуальная разница в темпе укорочения/поддержания теломер. Таким образом, важно исследовать, какие факторы могут быть вовлечены в регуляцию теломеразной активности и, следовательно, поддержание теломер и клеток.

Митохондрии трансформируют большую часть энергии, необходимой для обеспечения всех базовых клеточных функций и физиологического стрессового ответа. Несколько бидирекционных биологических путей связывают митохондрии с теломерной стабильностью. Например, дисфункция теломер может способствовать нарушению митохондриального дыхания и биогенеза, вероятно, через активацию p53. В свою очередь, нарушение митохондриальной биологии может также привести к увеличению укорочения теломер, например, через увеличение производства реактивных форм кислорода (РФК), что в конечном итоге может привести к более высокому оксидативному стрессу и, следовательно, к более высокому укорочению теломер. Кроме того, сообщается, что митохондрии постоянно взаимодействуют с компонентами теломеразы, включая TERT, который, как предполагается, связывается с митохондриальной ДНК, где он способствует поддержанию ее стабильности и функции.

Хронический стресс и митохондриальное здоровье

Хронический стресс может оказывать значительное влияние на клеточное старение. Люди, испытывающие хронически стрессовую жизненную ситуацию, такие как стресс от ухода, как правило, имеют более короткие теломеры. Базальная теломеразная активность — это еще один признак, который, возможно, затронут хроническим стрессом, хотя только небольшое количество исследований оценивало эту связь у людей. В женщинах, опекуны детей с аутизмом или пациентов с деменцией имели более низкую теломеразную активность по сравнению с контрольными женщинами без стресса. Однако, противоположные результаты также были сообщены, так как мужчины и женщины, ухаживающие за пациентами с болезнью Альцгеймера, показывают более высокую теломеразную активность по сравнению с контрольными людьми. В образце здоровых женщин люди, сообщающие о более высоком воспринимаемом хроническом стрессе, показывали более низкую теломеразную активность.

Методы и результаты

В исследовании изучались периферические мононуклеарные клетки крови (ПМКК) у 85 матерей, разделенных на две группы: матери детей с аутизмом (опекуны) и матери нейротипичных детей (контроль). Исследование было направлено на изучение влияния митохондриального здоровья и хронического стресса на активность теломеразы и укорочение теломер. Основные результаты показали, что как хронический стресс, так и низкий индекс митохондриального здоровья (ИМЗ) независимо предсказывали снижение активности теломеразы в течение 9 месяцев, что в свою очередь влияло на укорочение теломер. Группа с высоким хроническим стрессом (матери-опекуны) показала как сниженный ИМЗ, так и более быстрое снижение активности теломеразы.

Заключение

Результаты исследования показывают, что изменения в активности теломеразы со временем в ПМКК у здоровых женщин среднего возраста, по-видимому, частично регулируются митохондриальным здоровьем. Люди с более высоким базовым ИМЗ, указывающим на большую емкость трансформации энергии, поддерживали более высокую активную теломеразную активность в течение 9-месячного периода по сравнению с людьми с более низким ИМЗ, которые в среднем испытывали снижение своей теломеразной активности. Группа с высоким хроническим стрессом (матери-опекуны) показала как сниженный ИМЗ, так и более быстрое снижение активности теломеразы.

Таким образом, исследование предлагает альтернативный путь, включающий сниженную митохондриальную емкость трансформации энергии как предвестник укорочения теломер, процесс, усугубляемый в присутствии хронического стресса.