Российские ученые выяснили, что слабые дозы гамма-излучения продлевают жизнь мухам-дрозофилам, особенно самкам. Исследование направлено на выявление генов, способствующих продлению жизни.
Мы привыкли считать радиацию исключительно вредным фактором, но команда ученых из Лаборатории генетики старения и долголетия МФТИ, Института молекулярной биологии РАН имени Энгельгардта, а также научного центра РАН в Коми и Сыктывкарского университета под руководством Алексея Москалева выяснила, что слабые дозы гамма-излучения продлевают жизнь мухам-дрозофилам, причем у самок этот эффект выражен сильнее, чем у самцов. Полученные результаты, возможно, помогут выявить гены, способствующие продлению жизни, а в перспективе — создать средства против старения для человека. Результаты исследования опубликованы в журнале PLoS ONE.
Данный эффект представляет собой один из механизмов гормезиса — явления, при котором умеренный стресс (небольшие дозы яда или радиации) оказывает стимулирующее воздействие на организм и способствует продлению жизни. Это можно объяснить тем, что такие воздействия не наносят ощутимого вреда организму, но активизируют защитные процессы. Благодаря этому возрастает устойчивость к внешним воздействиям и иммунитет, ускоряется регенерация, что приводит к росту продолжительности жизни. Особо отметим противоопухолевый эффект. Как говорится, что нас не убивает – делает сильнее!
Идея благотворного влияния внешних раздражителей на организм пришла в 1883 году в голову профессора-психиатра Грейфсвальдского университета в Германии Рудольфа Арндта, который предположил, что все раздражители действуют на него подобно тому, как электрический ток действует на мышцу. Впоследствии он придал этим положениям значение основного биологического закона, согласно которому слабые раздражения пробуждают деятельность живых элементов, средние – ее усиливают, сильные – тормозят, а очень сильные – парализуют. В 1887 году профессор фармакологии того же университета Гуго Шульц, развивая аналогию с током, высказал подобную идею по отношению к дозам медикаментам. А в 1888 году Шульц получил и экспериментальное подтверждение своей гипотезы: он обнаружил, что малые дозы яда ускоряют рост дрожжевых клеток. Впоследствии эффект был обнаружен у многих других организмов, в частности, у перечной мяты и круглых червей. Так что в биологии это получило название закона Арндта-Шульца (сейчас он не считается общим законом).
Любопытно, что Арндт сам помешал признанию этого закона своей горячей поддержкой гомеопатии, что привело к недоверию ученых и к другим его идеям. Вновь интерес к закону возник в 1940-е годы, тогда же появился и сам термин гормезис (по-гречески «побуждение», кстати, оно однокоренное со словом гормон). Поначалу речь шла только о токсичных веществах, поступающих в организм извне, но к 1980-м дело дошло и до благоприятного воздействия малых доз облучения – радиационного гормезиса. Этот термин ввел американский радиобиолог Т. Лакки, который по результатам исследований около 410 тысяч рабочих атомной промышленности 15 стран мира: Австралия, Бельгия, Канада, Финляндия, Франция, Венгрия, Япония, Республика Корея, Литва, Словакия, Испания, Швеция, Швейцария, Великобритания и США. пришел к выводу, что ежегодное облучение в дозе 15 мГр может полностью предохранить от онкосмертности.
В частности, результаты исследований 2776 словацких ядерных рабочих показали, что онкологическая смертность была на 50 % ниже по сравнению с обычным населением Словакии. На пяти бельгийских ядерных объектах были проведены обследования рабочих — смертность от всех причин и от рака с 1969-го по 1994 год среди мужчин оказалась ниже общенационального уровня. Среди рабочих Австралийского ядерного комплекса зарегистрировано на 15 % меньше случаев рака, чем у обычных людей в том же регионе Австралии. Результаты обследования 4844 человек, проработавших не менее 10 лет на ядерных объектах Германии, показали, что смертность от рака в исследуемой когорте была почти на 50% ниже общенациональной. В 1982 году на Тайване при выплавке стали 20 тысяч тонн металла были случайно загрязнены кобальтом-60. Затем эта сталь пошла на строительные металлоконструкции, и около 20 лет примерно 10 тысяч человек подвергались воздействию излучения примерно в тысячу раз выше естественного фона. Ученые, исследовавшие этих людей, пришли к выводу, что число случаев рака в группе невольных подопытных оказалось ниже обычного.
Возможный механизм радиационного гормезиса на уровне клетки теплокровных животных был раскрыт в 1994 году в специальном докладе Международного комитета ООН по действию атомной радиации (UNSCEAR).
Однако эти выводы подвергаются критике, и сама идея радиационного гормезиса остается дискуссионной. Наши ученые выступили в ее поддержку.
Ранее группа Москалева уже установила, что излучение увеличивает продолжительность жизни личинок мух-дрозофил и их устойчивость к стрессу, например, к перегреву. В новом исследовании выяснялось, как гамма-излучение влияет на взрослых дрозофил.
В эксперименте участвовали около двух тысяч мух-дрозофил (по тысяче самцов и самок), и две тысячи мух были в контрольной группе. Экспериментальная группа была разделена на четыре подгруппы, каждая из которых получала свою дозу радиации от 0,05 до 0,4 Гр. В Греях (Гр) измеряется количество поглощенной объектом энергии излучения. Отметим, что доза в 6–8 Гр, полученная человеком, приводит к острой лучевой болезни и гибели в течение нескольких дней, доза в 3 Гр — в течение нескольких недель, а 0,05 Гр является предельно допустимой дозой для людей, работа которых связана с радиацией.
Взрослые мухи, в отличие от людей, хорошо переносят радиацию, даже гигантская доза в 1000 грей не приводит к их быстрой гибели, а лишь несколько сокращает срок их жизни. Поэтому дозы в десятые и сотые доли Грея, которые для человека означают лучевую болезнь, для мух можно считать малыми.
Результаты эксперимента показали, что продолжительность жизни облученных дрозофил растет, причем у самок этот эффект был выражен намного сильнее (на 7,6%), в то время как у самцов — только на 3,4%. В среднем дрозофилы живут около двух месяцев, так что прибавка около недели — весьма заметна.
Но значительно больше ученых интересовало то, как и какие гены при этом активизируются. Были исследовано изменение активности 29 генов, причем измерения проводились много раз: сразу после облучения, через 6 часов, сутки, двое и трое суток.
Есть предположение, что механизмы работы гормезиса универсальны, а стрессовые гены и стрессовые пути, очень похожи у разных животных. Их поиск на мухах можно сделать быстро, просто и недорого по сравнению с мышами и другими животными. В дальнейшем планируется исследовать феномен радиационного гормезиса у других животных, в частности, у мышей. В конечном счете, ученые надеются найти способы продления жизни человека.
«Если мы поймем, как работают при этом генетические механизмы, мы в перспективе сможем запускать их без стресса, то есть, например, запускать механизмы благоприятного воздействия малых доз радиации без самой радиации»,
— пояснила одна из авторов исследования Светлана Жикривецкая.