Кофе­ин, один из наи­бо­лее широ­ко потреб­ля­е­мых пси­хо­ак­тив­ных веществ в мире, дав­но ассо­ци­и­ру­ет­ся с рядом потен­ци­аль­ных пре­иму­ществ для здо­ро­вья, вклю­чая сни­же­ние рис­ка раз­ви­тия воз­раст­ных пато­ло­гий. Новое иссле­до­ва­ние, про­ве­ден­ное на модель­ных орга­низ­мах, про­ли­ва­ет свет на неожи­дан­ный путь вли­я­ния кофе­и­на на фун­да­мен­таль­ные кле­точ­ные про­цес­сы, свя­зан­ные со ста­ре­ни­ем, откры­вая пер­спек­ти­вы для даль­ней­ших иссле­до­ва­ний и потен­ци­аль­ных приложений.

Для выяв­ле­ния глу­бин­ных меха­низ­мов воз­дей­ствия кофе­и­на меж­ду­на­род­ная груп­па уче­ных обра­ти­лась к изу­че­нию одно­кле­точ­ных дрож­жей (Saccharomyces cerevisiae). Этот орга­низм слу­жит клас­си­че­ской экс­пе­ри­мен­таль­ной моде­лью в био­ло­гии бла­го­да­ря высо­кой сте­пе­ни кон­сер­ва­тив­но­сти (сохра­нен­но­сти в ходе эво­лю­ции) мно­гих клю­че­вых кле­точ­ных путей меж­ду дрож­жа­ми и мле­ко­пи­та­ю­щи­ми, вклю­чая чело­ве­ка. Преды­ду­щие рабо­ты этой же иссле­до­ва­тель­ской коман­ды про­де­мон­стри­ро­ва­ли спо­соб­ность кофе­и­на уве­ли­чи­вать про­дол­жи­тель­ность жиз­ни кле­ток дрожжей.

Было выдви­ну­то пред­по­ло­же­ние, что эффект опо­сре­до­ван через инги­би­ро­ва­ние сиг­наль­но­го пути TOR (Target of Rapamycin) — древ­ней и высо­ко­кон­сер­ва­тив­ной систе­мы, игра­ю­щей цен­траль­ную роль в регу­ля­ции кле­точ­но­го роста, мета­бо­лиз­ма и реак­ции на стрес­со­вые факторы.

Неожиданное открытие

Одна­ко резуль­та­ты ново­го, более деталь­но­го иссле­до­ва­ния при­нес­ли неожи­дан­ные дан­ные. Тща­тель­ный гене­ти­че­ский и био­хи­ми­че­ский ана­лиз пока­зал, что кофе­ин не воз­дей­ству­ет напря­мую на ком­плекс TOR в каче­стве его инги­би­то­ра. Вме­сто это­го уче­ные обна­ру­жи­ли, что клю­че­вой мише­нью кофе­и­на явля­ет­ся фер­мент AMP-акти­ви­ру­е­мая про­те­ин­ки­на­за (AMPK).

“AMPK функ­ци­о­ни­ру­ет как высо­ко­чув­стви­тель­ный энер­ге­ти­че­ский сен­сор клет­ки,” — пояс­ня­ет док­тор Бабис Рал­лис, стар­ший автор иссле­до­ва­ния, чьи ком­мен­та­рии предо­став­ле­ны по элек­трон­ной почте редак­ции. — “При сни­же­нии уров­ня доступ­ной энер­гии, что мар­ки­ру­ет­ся повы­ше­ни­ем соот­но­ше­ния АМФ/​АТФ, AMPK акти­ви­ру­ет­ся, запус­кая кас­кад реак­ций, направ­лен­ных на вос­ста­нов­ле­ние энер­ге­ти­че­ско­го балан­са. Наши экс­пе­ри­мен­ты чет­ко пока­за­ли, что кофе­ин эффек­тив­но сти­му­ли­ру­ет имен­но этот защит­ный меха­низм у дрожжей.”

Универсальный регулятор

Мета­бо­лиз­ма и долголетия

Важ­ность откры­тия заклю­ча­ет­ся в уни­вер­саль­но­сти пути AMPK. Этот фер­мен­та­тив­ный ком­плекс при­сут­ству­ет и выпол­ня­ет ана­ло­гич­ные функ­ции не толь­ко у дрож­жей, но и у всех эука­ри­от, вклю­чая чело­ве­ка. Более того, AMPK явля­ет­ся извест­ной фар­ма­ко­ло­ги­че­ской мишенью.

Напри­мер, широ­ко при­ме­ня­е­мый при лече­нии сахар­но­го диа­бе­та 2-го типа пре­па­рат мет­фор­мин ока­зы­ва­ет часть сво­е­го тера­пев­ти­че­ско­го дей­ствия имен­но через акти­ва­цию AMPK. В насто­я­щее вре­мя мет­фор­мин актив­но изу­ча­ет­ся в кон­тек­сте его потен­ци­аль­ных геро­про­тек­тор­ных свойств в рам­ках круп­ных кли­ни­че­ских иссле­до­ва­ний, таких как TAME (Targeting Aging with Metformin).

“Акти­ва­ция AMPK ини­ци­и­ру­ет целый спектр кле­точ­ных отве­тов,” — добав­ля­ет веду­щий иссле­до­ва­тель про­ек­та док­тор Джон-Пат­рик Алао. — “Она моду­ли­ру­ет про­цес­сы роста, уси­ли­ва­ет вос­ста­нов­ле­ние повре­жде­ний ДНК, повы­ша­ет устой­чи­вость кле­ток к раз­лич­ным видам стрес­са и спо­соб­ству­ет ауто­фа­гии — меха­низ­му очист­ки клет­ки от повре­жден­ных ком­по­нен­тов. Все эти про­цес­сы име­ют непо­сред­ствен­ное отно­ше­ние к тем­пам био­ло­ги­че­ско­го ста­ре­ния и раз­ви­тию воз­раст-зави­си­мых заболеваний.”

Значение открытия

Для нау­ки и практики

Обна­ру­жен­ный меха­низм предо­став­ля­ет новое моле­ку­ляр­ное обос­но­ва­ние наблю­да­е­мым кор­ре­ля­ци­ям меж­ду потреб­ле­ни­ем кофе­и­на и сни­же­ни­ем рис­ка неко­то­рых воз­раст­ных патологий.

“Наши дан­ные пред­ла­га­ют убе­ди­тель­ное объ­яс­не­ние того, поче­му кофе­ин может спо­соб­ство­вать под­дер­жа­нию здо­ро­вья и уве­ли­че­нию про­дол­жи­тель­но­сти жиз­ни на кле­точ­ном уровне,” — под­чер­ки­ва­ет док­тор Алао. — “Но что еще важ­нее, это откры­тие ука­зы­ва­ет на кон­крет­ную мишень — путь AMPK. Это созда­ет науч­ную осно­ву для целе­на­прав­лен­ной раз­ра­бот­ки новых стра­те­гий, будь то нут­ри­цев­ти­че­ские вме­ша­тель­ства, реко­мен­да­ции по обра­зу жиз­ни или созда­ние фар­ма­ко­ло­ги­че­ских соеди­не­ний ново­го поко­ле­ния, кото­рые смо­гут моду­ли­ро­вать актив­ность AMPK еще более эффек­тив­но и селективно.”

Хотя утрен­няя чаш­ка кофе, соглас­но это­му иссле­до­ва­нию, тео­ре­ти­че­ски может спо­соб­ство­вать запус­ку защит­ных кле­точ­ных про­грамм, уче­ные под­чер­ки­ва­ют, что их рабо­та преж­де все­го закла­ды­ва­ет фун­да­мент для буду­щих изыс­ка­ний. Ожи­да­ет­ся, что откры­тие сти­му­ли­ру­ет раз­ра­бот­ку более спе­ци­фич­ных и эффек­тив­ных, чем кофе­ин, акти­ва­то­ров AMPK, а так­же углуб­лен­ное изу­че­ние вли­я­ния моду­ля­ции это­го пути на здо­ро­вье и дол­го­ле­тие чело­ве­ка в рам­ках стро­гих кли­ни­че­ских исследований.

Tags:
,

Похожие посты