В 1907 году газета «Нью-Йорк таймс» описала эксперимент, в ходе которого врач Дункан МакДугалл попытался измерить момент смерти шести человек, взвесив их души. «Д-р Цель МакДугалла состояла в том, чтобы узнать, сопровождалось ли уходом души из тела какого-либо проявления, которое могло быть зарегистрировано любыми физическими средствами », - пишет« Таймс » . Хотя выводы Макдугалла о том, что душа весит 21 грамм, позже были дискредитированы за сомнительную методологию, количественная оценка способов наступления смерти и способа ухода из жизни продолжает вызывать недоумение как у ученых, так и у общественности.
За годы, прошедшие с тех пор, как МакДугалл объявил о своих ошибочных выводах, исследователи пришли к пониманию метода гибели отдельных клеток. Апоптоз, или запрограммированная гибель клеток, ежедневно приводит к гибели от 50 до 70 миллиардов клеток в организме взрослого человека, тогда как некроз или преждевременная гибель клеток происходит, когда клетки смертельно ранены. Однако, как смерть в конечном итоге овладевает всем организмом, остается неясным.
Теперь международная группа исследователей обнаружила свидетельство «каскада» смерти, который распространяется через тело животного по специальному пути некроза, оставляя след мертвых клеток в его процессии, пока вся система не разрушится и не истечет. У круглого червя Caenorhabditis elegans эта волна разрушения тела происходит в кишечнике и сопровождается интенсивным всплеском синей флуоресценции при просмотре с помощью камеры, оснащенной флуоресценцией высокой яркости. Фильтрующий куб, который позволил исследователям визуализировать разрушение червя, сообщает команда в журнале PLoS Biology .
«Мы определили химические пути самоуничтожения, которые распространяют гибель клеток у червей, которые мы видим в виде этой светящейся синей флуоресценции, проходящей через тело», - сказал старший автор Дэвид Джемс из Университетского колледжа Лондона в пресс-релизе. «Это как синий мрачный жнец, отслеживающий смерть по мере того, как она распространяется по всему организму, пока вся жизнь не будет уничтожена».
На самом деле, ученые в течение многих лет знали, что C. elegans - тип нематоды, их официальный таксономический тип - светится этим жутким синим, но был озадачен его причина. Основная гипотеза заключалась в том, что голубое свечение может быть связано с повреждением липидов и белков (вещество, называемое липофусцином), которые светятся под воздействием ультрафиолета и связаны со старением. В текущем исследовании исследовательская группа проверила эту гипотезу, повредив некоторые клетки C. elegans нагреванием и повышенным уровнем кислорода, что привело бы к повышению уровня липофусцина, если бы этот материал действительно отвечал за свечение. Однако новая голубая флуоресценция не привела к тому, что свечение привело к чему-то еще.
Здоровый C. Элеганс . Фото Боба Гольдштейна, UNC Chapel Hill
Чтобы выяснить истинную причину свечения, команда установила замедленную съемку, чтобы фиксировать старение C. elegans по мере приближения к смерти. Когда животные перестали шевелиться - что указывает на то, что они находились на расстоянии около двух часов от смерти - команда заметила «поразительное и внезапное» увеличение синей флуоресценции на 400 процентов. Голубая волна возникла в кишечнике, который проходит по длине червя, а затем распространяет свое токсическое прикосновение на другие ткани. Свечение погасло примерно через 6 часов после смерти.
Такое же свечение возникало, когда червей преднамеренно убивали от жары, болезней или замерзания, и появлялось как у молодых, так и у старых червей, переживающих смертельные муки. Команда химически определила синюю флуоресценцию как вызванную Молекула называется антраниловой кислотой, и они назвали это явление «смертельная флуоресценция». Когда черви начинают умирать, органеллы в кишечниках червей лопаются. и антраниловая кислота высвобождается. Хотя однажды сконцентрированная в органелле, антраниловая кислота диффундирует через тело червя. Менее кислые условия новой среды молекулы придают веществу его флуоресцентные свойства - при наблюдении с помощью куба фильтра падающий свет теперь способен возбуждать молекулы, вызывая вспышку флуоресценции, как определила экспериментальная команда.
Исследователи выдвинули гипотезу о том, что смертельная флуоресценция происходит от каскада некроза, который главным образом стимулируется ионами кальция, сигнализирующими клеткам о прекращении функционирования. Когда исследователи отключили транспортировку этого химического вещества через тело червя, используя связывающие белки и сконструированные нематоды со специальными мутациями, которые блокировали сигнальные молекулы, они могли уменьшить смертельную флуоресценцию и частично задержать смерть из-за таких причин, как инфекция и замерзание. Однако, когда они пытались заблокировать этот же путь, пока черви находились в процессе смерти от старости, они не могли замедлить неизбежное. «Это говорит о том, что старение вызывает смерть от ряда процессов, действующих параллельно», - сказал Джемс.
Тем не менее, исследования показывают, что смерть, по крайней мере у этих червей, тесно связана с кишечником. Но все еще остаются вопросы: действительно ли замораживание и инфекция нацелены на пищеварительные системы этих червей, а блокирование передачи сигналов кальция позволяет кишечнику оставаться нетронутым, а червь - выжить? В случае смерти от старости, вначале выходят из строя другие системы, приводящие к возможному отключению пищеварительной системы, что вызывает смертельную флуоресценцию? Ответы на эти вопросы, конечно, потребуют дополнительных исследований.
Кроме того, потому что млекопитающие и C. elegans имеют сходные некротические пути, авторы исследования предполагают, что изучение нематод может привести к пониманию того, как смерть протекает у других животных, и, возможно, даже объяснить способы отсрочить этот процесс. Авторы пишут:
Здесь существуют потенциальные параллели в старении человека: оценки вероятных верхних пределов продолжительности жизни человека подсчитали, что устранение основных возрастных заболеваний (например, сердечно-сосудистых заболеваний, рака) может привести лишь к небольшому увеличению продолжительности жизни. Это связано с тем, что множественные патологии действуют параллельно для увеличения возрастной смертности.
«В совокупности полученные данные ставят под сомнение теорию о том, что старение является просто следствием накопления молекулярных повреждений», - заключил Джемс. «Нам нужно сосредоточиться на биологических событиях, происходящих во время старения и смерти, чтобы правильно понять, как мы можем прервать эти процессы».
