Давняя биологическая загадка того, почему женщины обычно живут дольше мужчин, возможно, близка к разрешению: ученые определили потенциальную связь между половыми клетками (сперматозоидами и яйцеклетками) и продолжительностью жизни.

Ученые из Японии впервые показали на позвоночных, что клетки, которые развиваются в яйцеклетки и сперматозоиды, могут влиять на половые различия в продолжительности жизни. Удаление этих клеток приводит к появлению животных с такой же продолжительностью жизни.

Чему маленькая рыбка с короткой жизнью может научить нас, как сократить разрыв в продолжительности жизни

Половые клетки, которые дают начало яйцеклеткам и сперматозоидам, играют важную роль, помимо размножения. Эти клетки развиваются в яичниках и семенниках человека. Предыдущие исследования на беспозвоночных, таких как К. Элеганс и Дрозофила показали, что удаление зародышевых клеток может продлить продолжительность жизни и повлиять на рост. Однако влияние половых клеток на соматический рост и старение позвоночных оставалось неясным.

Новые эксперименты были проведены на бирюзовой рыбе-киллифише (Нотобранхиус фурцери ). Эти пресноводные рыбы достигают половой зрелости в течение двух недель и живут всего несколько месяцев — это самая короткая продолжительность жизни среди всех позвоночных. Этот очень короткий жизненный цикл делает этих животных идеальными для исследования, направленного на оценку того, как различные факторы влияют на продолжительность жизни. Нацеливаясь на гены, необходимые для выживания зародышевых клеток, исследователи смогли получить животных, у которых были удалены зародышевые клетки.

Исследование показало, что удаление зародышевых клеток по-разному влияет на продолжительность жизни самцов и самок киллифишей. У женщин удаление зародышевых клеток сократило продолжительность жизни примерно на 10%, тогда как у мужчин оно увеличило продолжительность жизни на 13%. Эта разница связана с изменениями в гормональных путях и была очень неожиданной — исследователи ожидали увеличения продолжительности жизни по всем направлениям. В конечном итоге разница в продолжительности жизни между мужчинами и женщинами выровнялась.

Гормоны и убийственная продолжительность жизни

«После удаления зародышевых клеток самцы-киллифиши жили дольше, чем обычно, а продолжительность жизни самок стала короче», — объясняет ведущий автор Кота Абэ из Университета Осаки. «Мы хотели понять, как половые клетки могут так по-разному влиять на мужчин и женщин. Нашим следующим шагом было исследование виновных факторов».

У представителей обоих полов размер тела увеличился после удаления зародышевых клеток, но лежащие в основе этого механизмы различались. У женщин это увеличение было связано с усилением передачи сигналов инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF-1), тогда как у мужчин оно было связано с усилением передачи сигналов витамина D.

У женщин снижение уровня эстрогена после удаления зародышевых клеток привело к усилению клеточного стресса и признакам ускоренного старения. И наоборот, у мужчин наблюдалось улучшение регенерации мышц, здоровья кожи и плотности костей, вероятно, из-за усиления передачи сигналов витамина D. Это говорит о том, что половые клетки играют защитную роль в поддержании соматического здоровья, эффект которого различен в зависимости от пола.

Интригующая связь между витамином D и увеличением продолжительности жизни

Связь с витамином D была особенно интригующей и побудила исследователей исследовать ее дальше. Когда команда добавила киллифишу витамин D, они наблюдали увеличение продолжительности жизни на 21% у мужчин и на 7% у женщин. Хотя никаких побочных эффектов отмечено не было, авторы подчеркнули важность использования соответствующего количества витамина D. Обычно руководства рекомендуют ежедневную добавку в размере 10 мкг (400 МЕ витамина D) осенью и зимой, предостерегая от ежедневных доз, превышающих 100 мкг.

«Когда мы вводили активный витамин D, мы обнаружили, что продолжительность жизни как мужчин, так и женщин значительно увеличилась, что позволяет предположить, что передача сигналов витамина D приносит пользу для здоровья во всем организме», — объясняет старший автор Тору Ишитани. «Наша работа предполагает, что передача сигналов витамина D может влиять на продолжительность жизни других позвоночных, включая человека».

Эти результаты предлагают новое понимание компромиссов между воспроизводством, ростом и старением. В эволюционной биологии хорошо известно, что за размножение приходится платить соматическим поддержанием. Это исследование подтверждает эту теорию, показывая, как половые клетки посредством различных гормональных путей по-разному балансируют рост и старение у мужчин и женщин.

Еще вопросы, на которые нужно ответить

У многих видов позвоночных самки, как правило, живут дольше самцов. Например, самки обезьян и обезьяны Старого Света обычно переживают своих собратьев-самцов. Люди не являются исключением. Во всем мире женщины живут в среднем примерно на 5% дольше, чем мужчины. Этому неравенству способствуют многочисленные факторы, в том числе более высокий уровень несчастных случаев и самоубийств среди молодых мужчин и в целом более здоровый образ жизни среди женщин. Однако одни только факторы окружающей среды и образа жизни не всегда объясняют разницу в продолжительности жизни. И именно здесь могут появиться эти захватывающие новые открытия.

Вопрос о том, снижает ли выработка спермы продолжительность жизни мужчин, остается открытым. Однако теперь есть веские основания полагать, что простое рождение биологическим мужчиной по своей сути приводит к более короткой продолжительности жизни. Ранее исследование корейских евнухов, проведенное в 2012 году, показало, что кастрированные мужчины жили на 14–19 лет дольше, чем некастрированные мужчины. Однако другие факторы из этих исторических записей, датируемых 16-19 веками, усложняют ситуацию, поэтому трудно сделать точные выводы.

Необходимы дальнейшие исследования для изучения этих механизмов на других моделях позвоночных и, в конечном итоге, на людях. Понимание того, как половые клетки взаимодействуют с соматическими тканями, регулируя рост и старение, может проложить путь к новым методам лечения, которые увеличивают продолжительность здоровья и жизни.

Результаты опубликованы в журнале Достижения науки .