1.6. Гены долголетия у мышей

Применение методов генной инженерии позволило получить линии мышей с увеличенной продолжительностью жизни. Гомозиготные мыши с "выключенным" геном рецептора гормона роста (GHR^-/-) живут значительно дольше, чем гетерозиготные (GHR^+/-) животные или мыши дикого типа (GHR^+/+) {Kopchick, Laron, 1999; Coschigano et al., 2000). У мышей GHR^-/- наблюдается замедление роста, пропорциональная карликовость, уменьшение длины костей и содержания костных минералов, отсутствие рецептора гормона роста и ГР-связывающего белка, значительное уменьшение содержания в крови инсулинподобного фактора роста 1 и связывающего его белка-3, и увеличение в сыворотке крови концентрации ГР.

Карликовые мыши Эймса являются гомозиготными аутосомально-рецессивными мутантами, несущими единичные точечные мутации в гене Prophet pit-1 и живут на 50-64% дольше (самцы и самки соответственно), чем "дикий" тип (Brown-Borg et al., 1996; Brown-Borg, Rakoczy, 2000). Эта модель - один из первых примеров способности единичного гена значительно продлевать жизнь у млекопитающих- У этих мышей снижен уровень пролактина, тиреоидстимулирующего гормона (ТСГ), гормона роста (ГР), инсулин подобного фактора роста 1 (IGF-1) и инсулина в крови, повышена чувствительность к инсулину и понижена температура тела (Bartke et al., 2001). Как самцы, так и самки карликовых мышей бесплодны, у них выражена иммунодепрессия. Показано, что у этих мышей в печени снижен уровень глютатиона и аскорбиновой кислоты и увеличена активность каталазы по сравнению с контролем, что проявляется большей устойчивостью к окислительному стрессу (Mattison, 2000). Карликовые мыши Снелл (Snell) у которых имеется мутация в гене Pit1 (гипофизарно-специфичный транскрипционный фактор 1), также живут много дольше, чем нормальные мыши, что связывают с дефицитом у них продукции гормона роста (Flurkey et al., 2001).

У самок гетерозиготных мышей Igf1r^+/- с частично нокаутированным геном рецептора IGF-1 наблюдали увеличение средней продолжительности жизни на 33 % по сравнению с самками дикого типа (р<0.001), тогда как у самцов - лишь на 16 %. У этих мышей не наблюдалось карликовости, основной обмен, температура тела, потребление корма, физическая активность и фертильность у них не отличались от контроля. Отмечена большая устойчивость этих мышей к окислительному стрессу по сравнению с контролем (Igf1r^+/+) (Holzenberger et al., 2003).

На рис. 4 представлены схемы эволюционно консервативных систем передачи сигнала инсулина у нематоды, плодовых мух и млекопитающих.

Мутация адапторного гена, кодирующего белок p66shc у мышей, привела к развитию устойчивости к вызванному паракватом окислительному стрессу, индуцирующему продукцию анионов супероксида, и увеличению продолжительности жизни животных на 30% (Migliaccio et ah, 1999). Этот ген, кодирующий белок p66shc, фосфорилируется по тирозину в ответ на активацию рецепторов фактора роста и образует стабильные комплексы с Grb2 - адапторным белком для ras-зависимого SOS-фактора. Белок p66shc представляет собой вариант соединенных белков p52^shc и р46^shc и является цитоплазматическим сигнальным трансдуктором в процессе передачи митогенных сигналов от активированных рецепторов к Ras. Предполагается, что p66^shc вовлечен в феноптоз, то есть запрограммированную гибель организма, обусловленную массовым апоптозом в жизненно важных органах в результате воздействия активных форм кислорода (Skulachev, 2000).

Рис. 4 Схема передачи сигнала инсулина у нематоды, плодовых мух и млекопитающих.

Трансгенные мыши со встроенным геном -MUPA, который индуцирует в головном мозге продукцию мРНК, кодирующую урокиназу активатора плазминогена, потребляют на 20% меньше корма и живут на 20% дольше мышей дикого типа. Эти мыши имели значительно сниженную температуру тела и уменьшение уровня котикостерона в плазме в старческом возрасте (Miskin et al., 1999).

Таким образом, как у нематод и дрозофил, так и у мышей выявлено достаточно большое число генов, которые ассоциированы с долголетием (табл. 6).

Таблица 6

Генетические модификации, увеличивающие продолжительность жизни мышей
 

Мутация, ген	Продукт гена, функция	Тип мутации	Изменение продолжительности жизни, %	Авторы
Ргор-1	Гипофизарно-специфичный транскрнпцнонный фактор	Аутосомально- рецессивный	+65 (самки) +50 (самцы)	Brown-Borg et al., 1996
Pit-1	Гипофизарно-специфичный транскрипционный фактор 1	»	+45	Flurkey et al., 2002
Grh+	Рецептор гормона роста	Нокаут	+25	Coschigano et al., 2000
Igf1r+/-	Рецептор ICF-1	Частичный нокаут	+33 (самки) +16 (самцы)	Holzenberger et al., 2003
FIRKO	Рецептор инсулина в адипоцитах	Нокаут	+16	Blucbcr et al., 2003
p66shc-/-	Адапторный белок окислительного стресса	»	+30	Migliaccio et al., 1999
Trd	Тиоредоксин; восстанавливает окисленные группы в белке	Суперэкспрессия	+30	Mitsui et al., 2002
MGTM	Метилгуонин-метилтрансфераза; репарация ДНК, алкилированной по О6-гуанину	»	Увеличивает выживаемость	Qin el al., 2000
-MUPA	Активатор плазминогена	»	+20	Miskin et al., 1999

Дизайн сайта разработан KN Graphics