Мелкие млекопитающие весом менее 30 граммов, как правило, живут короткую жизнь — обычно не дольше собак крупных пород, например немецких овчарок. Однако некоторые виды летучих мышей демонстрируют удивительное исключение из этого правила: они могут жить в дикой природе до 35 лет, что эквивалентно примерно 180 человеческим годам, и при этом почти не страдают от развития опухолей. Это явление стало предметом исследования ученых из Университета Рочестера, которые пытались понять, какие механизмы позволяют летучим мышам нарушать привычные биологические законы старения и рака.
Исследование долгожителей: фокус на четыре вида летучих мышей
Команда во главе с Вера Горбуновой и Андреем Селуановым из Института рака Уилмота и кафедры биологии Университета Рочестера сосредоточила внимание на четырех видах летучих мышей, представляющих две основные эволюционные линии. Это позволило выявить общие и уникальные биологические стратегии, которые помогают этим животным эффективно бороться с раком и замедлять процессы старения.
Парадокс Пето и роль гена p53
В биологии существует так называемый парадокс Пето: у больших и долгоживущих животных больше клеток и, следовательно, выше вероятность мутаций и развития рака, однако многие из них имеют пониженный уровень онкозаболеваний. У большинства млекопитающих риск рака возрастает с возрастом, но летучие мыши — исключение.
Одно из ключевых открытий исследования связано с геном p53 — главным «стражем» клетки, подавляющим образование опухолей. У человека активна одна копия этого гена, в то время как у маленькой коричневой летучей мыши (Myotis lucifugus) обнаружены две активные копии. Это повышает эффективность обнаружения и уничтожения предраковых клеток.
«Высокий уровень p53 у летучих мышей приводит к апоптозу — запрограммированной клеточной гибели, что позволяет предотвращать развитие рака на ранних этапах», — объясняет Вера Горбунова.
Особенности жизни и защита популяций летучих мышей
Несмотря на небольшой вес — менее 15 граммов, — эти летучие мыши являются мощными уничтожителями насекомых. За одну ночь они способны съесть сотни комаров и других вредителей, играя важную роль в контроле над популяциями насекомых и поддержании баланса экосистем.
Летучие мыши впадают в спячку на зимний период, собираясь в большие колонии в местах с устойчивой температурой. К сожалению, их популяция сокращается из-за грибкового заболевания, известного как синдром белого носа, который за последние годы опустошил многие колонии по всему Северному континенту. Ученые и экологи активно работают над защитой этих животных, понимая их ключевую роль в природе.
Природное дублирование гена p53 и его регуляция
Интересно, что дублирование гена p53 не уникально для летучих мышей. Например, у слонов обнаружено около двадцати копий этого гена, что связано с их низким уровнем раковых заболеваний. Однако у летучих мышей механизм работы p53 гораздо более тонко настроен. Они поддерживают баланс так, чтобы уничтожать поврежденные или потенциально опасные клетки, но при этом не повреждать здоровые ткани.
В лабораторных условиях для возникновения рака клеткам летучих мышей требуется всего две мутации, тогда как у человека — гораздо больше. Усиленный ген p53 обеспечивает немедленную активацию апоптоза при обнаружении таких мутаций.
«Если клетки начинают делиться неконтролируемо, p53 у летучих мышей быстро блокирует их развитие и приводит к самоуничтожению клеток,» — добавляет Андрей Селуанов.
Уникальная иммунная система летучих мышей
Третьей линией защиты у летучих мышей является их иммунная система. Она обладает высокой чувствительностью к обнаружению патогенов, но в то же время избегает чрезмерной и опасной воспалительной реакции, которая у многих других животных может привести к хроническим заболеваниям и даже развитию рака.
Летучие мыши подавляют активность системы NLRP3 и снижают реакцию на интерфероны типа I. Это предотвращает развитие хронического воспаления — частой причины онкологических и других заболеваний. Благодаря этому их иммунитет эффективно уничтожает вирусы и поврежденные клетки, не причиняя вреда окружающим здоровым тканям.
Практическое значение и перспективы для медицины
Выводы исследований летучих мышей вдохновляют ученых на создание новых подходов в борьбе с раком у человека. Уже разрабатываются препараты, направленные на повышение активности гена p53 в опухолевых клетках, и опыт летучих мышей подтверждает перспективность такой стратегии с точки зрения эволюции и биологии.
Понимание, как эти маленькие животные могут жить долго и оставаться практически свободными от рака, открывает новые горизонты в лечении онкологических заболеваний и замедлении процессов старения.