В малых дозах окислительный стресс полезен

В малых дозах окислительный стресс полезенО вредных оксидантах и полезных антиоксидантах наслышаны все. Окислительный стресс, который вызывают активные формы кислорода, связан с механизмом многих заболеваний и, по наиболее популярной теории, служит причиной старения организма. Но оказывается, в малых дозах окислительный стресс полезен, поскольку тренирует организм и помогает справляться с большим стрессом, выяснили сотрудники Калифорнийского университета.

Окислительный стресс вызывают активные формы кислорода, которые вообще-то
появляются в организме постоянно как побочные продукты метаболизма с участием
кислорода (или аэробного дыхания). Но когда их становится слишком много, а это
происходит при действии внешних повреждающих химических или физических агентов (ультрафиолетовая
радиация, температура и прочее), они повреждают белки, ДНК, компоненты клеточных
мембран. Когда клетки не могут с этим справиться, возникают различные
заболевания.



Например, окисление липопротеидов низкой плотности служит причиной повреждения
сосудов сердца. Окислительный стресс вносит вклад и в такие возрастные болезни,
как паркинсонизм и болезнь Альцгеймера.



Долгое время считалось, что свободные формы кислорода несут исключительно зло,
но в последнее время ученые столкнулись с тем, что в малых дозах они полезны. С
ними организм получает как бы прививку и лучше справляется с последующими
высокими дозами. Однако механизм этого явления оставался неясным.



Профессор биоинженерии и руководитель отдела генетики медицинского факультета
Калифорнийского университета в Сан-Диего (Division of Genetics in the Department
of Medicine at UC San Diego`s School of Medicine) Трей Айдекер (Trey Ideker), а
также его коллега Райан Келли (Ryan Kelley) изучали это явление на дрожжах.



Исследователи подвергли клетки дрожжей действию умеренной дозы перекиси, а вслед
за этим - действию высокой дозы. В контрольном эксперименте на клетках
испытывали только высокую дозу перекиси водорода без предварительной "тренировки".
Перекись водорода - один из важнейших повреждающих агентов при окислительном
стрессе. Она легко разлагается на атомарный кислород и воду. В окружении
органических молекул атомарный кислород практически моментально рвет первую
попавшуюся связь, тем самым разрушая любую подвернувшуюся ему молекулу. И хотя в
действительности процесс происходит намного сложнее, суть его от этого не
меняется.



Чтобы обнаружить гены, отвечающие за адаптацию, ученые использовали 4831
генетическую линию дрожжей, в каждой из которых не работал какой-то один ген.
Работать с таким количеством генетических разновидностей дрожжей ученым помог
метод биологических микрочипов, в рамках которого тысячи образцов можно
поместить в ячейки на одной плашке и параллельно проанализировать.



После того как клетки подвергали воздействию перекиси водорода, ученые оценивали
их количество в пробах. Для определения количества клеток использовали
показатель оптической плотности OD600 (если OD600 = 1, то в миллилитре
содержится 109 клеток). В эксперименте все культуры выращивали до значения
OD600, равного 0,6. Контрольная, необработанная группа дорастала до указанной
плотности за 400 минут. Дрожжи, подвергавшиеся обработке высокой дозой, - за 700
минут. А если клетки предварительно тренировали низкой дозой перекиси, они
вырастали до указанной плотности за 470 минут. То есть высокая доза замедляла
рост клеток (поскольку при обработке погибала почти половина культуры), а
предварительная адаптация к низкой дозе значительно снижала этот повреждающий
эффект.



Проанализировав результаты во всех мутантных линиях дрожжей, ученые нашли
множество генов, которые участвовали в клеточном ответе на высокую дозу перекиси
(108 генов) и в адаптации к ней (156 генов). Из них 88 генов работали и там и
там.



На следующем этапе ученые стали искать регулирующие факторы, включающие эти гены
в случае необходимости. Они нашли три таких фактора - белки YAP1, SKN7 и MGA2,
причем два первых ранее уже раньше были кандидатами на устойчивость к
окислительному стрессу, а белок MGA2 ранее связывали с устойчивостью к гипоксии.




А затем они показали, что клетки дрожжей, в которых не работает один из этих
трех генов - YAP1, SKN7 или MGA2, не могут адаптироваться к перекиси. В этих
культурах погибает практически одинаковое число клеток, что без адаптации, что с
адаптацией. Наиболее интересен для ученых оказался MGA2, поскольку он включал
гены на самой первой стадии адаптации.

health.sumy.ua