Маркер повреждения ДНК и окислительного стресса 8-oxo-dGsn

8-оксо-2'-дезоксигуанозин (8-оксо-dG) — окисленное производное дезоксигуанозина. 8-оксо-dG - это преобладающая форма повреждения ДНК от окислительного стресса. Молекула ДНК состоит из азотистых оснований: гуанина, тимина, аденина и цитозина. ДНК в живых системах постоянно подвергается действию окислительного стресса. Гуанин обладает самым низким потенциалом ионизации среди природных азотистых оснований, поэтому наиболее подвержен окислительному повреждению. Образование 8-оксо-2’-дезоксигуанозина в результате реакции 2’-оксигуанозина с гидроксилрадикалами изображено на рисунке.

С возрастом из-за окислительного стресса в ДНК (молекула, где закодирован генетический код организма) возникают ошибки и мутации. Чем быстрее скорость накопления повреждений ДНК и мутаций, тем быстрее стареет организм. 2011 год, Университет Ливерпуля, Великобритания. Накопление повреждений ДНК с возрастом является одной из основных причин старения. А генетические манипуляции с путями ремонта ДНК у мышей, еще более укрепляют эту гипотезу. У человека и других млекопитающих, повреждение ДНК происходит от 25 до 115 раз в минуту в каждой клетке. Ускоренное старение было связано с дефектами в ремонте ДНК, что указывает на то, что повышенный уровень повреждений ДНК может ускорять физиологический спад и развитие возрастных заболеваний, а не только риска раковых опухолей. В данных исследованиях повышение повреждений ДНК определялось с помощью маркера разрушения ДНК 8- oxo-dG.

Ссылки на исследования:

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21600302
• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10792040

Так, например, канадскими учеными в 2003 году было показано, что люди с синдромом Вернера (прогерея взрослых) быстро стареют и имеют дефицит PARP1 (ядерный фермент, отвечающий за ремонт ДНК) и имеют более высокое значение маркера разрушения ДНК 8- oxo-dG. Такие люди могут состариться буквально за 2 года, как показано на реальных фотографиях одного и того же человека в возрасте с 24 лет до 26 лет. Так активность ядерного фермента PARP1 возрастает в 500 раз и более при связывании с участками разрыва ДНК (ремонтирует ДНК). И как показано на графиках (см. рисунок) мыши с дефицитом PARP1 живут гораздо меньше. У них быстрее разрушается ДНК. Также французские ученые в 1998 году показали, что в лимфобластах долгожителей (100 лет и старше) наоборот значительно выше активности PARP1, чем в клеточных линиях молодых людей (от 20 до 70 лет). То есть, как мы видим, чем выше фермент, восстанавливающий ДНК, тем дольше живут люди.

Ссылки на исследования:

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1465394
• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12707040
• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9587069

В клетках пожилых людей (69 до 75 лет) PARP1 и PARP2 уменьшается в 2 раза в сравнении с молодыми (от 19 до 26 лет). Но у долгожителей (от 100 до 107 лет) экспрессия PARP1 на уровне молодых людей, как можно увидеть на рисунке слева. Получается, что у долгожителей меньше повреждается ДНК. А фермент, отвечающий за ремонт ДНК, значительно более активен.

Ссылка на исследование:

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17518695

Связь более высокого PARP1 в лейкоцитах клеток с более высокой максимальной продолжительностью жизни распространяется не только в рамках одного вида, но и на видовые отличия. Так в среднем, чем выше PARP1 у вида млекопитающих, тем дольше живет данный вид. Посмотрите на картинке. Сравнивается связь  PARP1 в лейкоцитах клеток с максимальной продолжительностью жизни крыс, кролика, морской свинки, мартышки, овцы, коровы, свиньи, лошади, карликовых шимпанзе, осла, гориллы, слона и человека. И чем выше PARP1 у вида млекопитающих, тем стабильнее ДНК (меньше повреждений ДНК), тем дольше живет данный вид животных. 

Ссылка на исследование:

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1465394

2016 Токийский медицинский и стоматологический Университет показал, что старение волосяного фолликула и потеря волос также связаны с повреждением ДНК в стволовых клетках. А NAD+ Никотинамидадениндинуклеотид (NAD) кофермент, присутствующий во всех живых клетках, отодвигают облысение и поседение на попозже. На данном примере также видно, что повреждение ДНК влияет на внешнее старение человека, а не только на риск онкологических заболеваний. Защита ДНК стволовых клеток, ответственных за рост и цвет волос, является действенной стратегией предупреждения поседения и потери волос с возрастом. А оценивать окислительный стресс можно по маркеру разрушения ДНК и окислительного стресса 8- oxo-dG.

Ссылка на исследование:

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26912707

В 2013 год (Италия). Белок MTH1 участвует в ремонте повреждений ДНК и РНК. А генетическая сверх экспрессия MTH1 увеличивает продолжительность жизни у трансгенных мышей на 22% в сравнении с мышами дикого типа. У таких мышей геномные повреждения с возрастом накапливались гораздо меньше, что также можно увидеть по маркеру повреждения ДНК 8-oxodG, который имеет более низкие значения у пожилых трансгенных животных со сверх экспрессией MTH1. На графике видно, как растет их продолжительность жизни. 

Ссылка на исследование:

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23648059

Существует очень много механизмов ремонта ДНК. И все они очень сильно влияют на продолжительность жизни и скорость старения. Приведем еще несколько примеров.

Ген Ercc1 участвуют в восстановлений повреждений ДНК. Мышей с дефицитом гена Ercc1 (Ercc1∆/-) показывают многочисленные функции ускоренного старения. Сокращение калорий на 30% у таких мышей продлевает жизнь в 3 раза.

Ссылка на исследование:

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27556946

Люди долгожители от 100 до 107 лет имеют более высокие ферменты ремонта ДНК (PARP1 и Ku70) чем у (69 до 75 лет). А мыши с дефицитом Ku70 (Ku70 -/-) быстро стареют и живут примерно в 2 раза меньше. При дефиците и PARP1 и Ku70 также наблюдается более высокое повреждение ДНК. Которое определяется повышением маркера разрушения ДНК 8-oxo-dG.

Ссылки на исследования:

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21600302
• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17518695
• www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2169178

На графике слева показан эксперимент в котором замеряли маркер повреждения ДНК и окислительного стресса 8-oxo-dGsn в различных органах и системах крыс. Мы можем видеть, что в гиппокампе крыс в возрасте 16 месяцев (эквивалент 40 годам человека) повышается скорость накопления повреждений ДНК - повышался окислительный стресс. Мы также видим, что в печени, в почках, в семенниках скорость повреждения ДНК и окислительного стресса растет с возрастом. На диаграмме слева внизу видно, что маркер повреждения ДНК и окислительного стресса 8-oxo-dGsn в моче у крыс высокий в детстве и в возрасте 16 месяцев. В детстве - потому что организм растет. Во время роста клетки быстро делятся, а ДНК быстрее создают копии новых ДНК, что ведет к повышению количества ошибок и возникновения мутаций. Повышение в моче крыс маркера повреждения ДНК 8-oxo-dGsn в 16 месяцев связано с повышением окислительного стресса в процессе старения животных. Также на нижнем графике справа видно что в гиппокампе короткоживущих мышей уже в 8 месяцев повышается маркер повреждения ДНК 8-oxo-dGsn в отличии от нормально живущих мышей. Мыши с ускоренным старением (SAMP8) имеют раннее снижение способности к обучению и ухудшение памяти. У более долгоживущих мышей (SAMR1) накопление 8-oxo-dGsn не наблюдалось в таком раннем возрасте

Ссылки на исследования:

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3657452
• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1973592

Есть и другие маркеры окислительного стресса. Так соотношение уровня глутатиона (GSH) и окисленного глутатиона (GSSG) также является показателем окислительного стресса. Но часто бывает, что GSH в норме, а маркер повреждения ДНК и окислительного стресса 8-oxo-dGsn повышен. Что указывает на то, что 8-oxo-dGsn является более точным, так как показывает именно само разрушение ДНК. Например, у пожилых самцов мышей такой же уровень GSH, как и у пожилых самок, а вот 8-oxo-dGsn у пожилых самцов выше, чем у пожилых самок.

Ссылки на исследования:

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19883294

Тем не менее все, что снижает глутатион, повышает окислительный стресс и повышает 8-oxo-dGsn. А уровень глутатиона снижается с возрастом.

В 2002 году Университет Османгази в Турции опубликовал исследование в котором показал, что содержание глутатиона в клетках снижается в процессе старения даже при отсутствии заболеваний. Смотрите график этого исследования — слева. Уже после 40 лет уровень глутатиона (GSH) в плазме крови у 176 здоровых людей начинает резко снижаться, а уровень окисленного глутатиона (GSSG) резко повышаться. Это происходит из-за снижения скорости синтеза глутатиона. То есть после 40 лет резко повышается окислительный стресс для ДНК, ускоряется старение, повышается уровень ошибок ДНК и мутаций ДНК. Мы это видим, как резкое ускорение внешнего старения. После 40 лет в геометрической прогрессии растет вероятность заболевать раком, начинают снижаться умственные способности, резко снижаются спортивные результаты

Ссылка на исследование:

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11835271

2018 год, Сычуаньский Университет и Национальный Центр Геронтологии, Китай. Исследовались 1 228 здоровых жителей Китая (613 мужчин и 615 женщин) в возрасте 2-90 лет. Оценивалась связь между 8-oxo-dGsn и возрастом/полом. Наблюдалось возрастное увеличение значения 8-oxo-dGsn с возрастом, начиная с 40-50 летнего возраста (см. график слева).

Ссылка на исследование:

• www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29535624

Как же использовать 8-oxo-dGsn для диагностики старения? Все просто. Если мы сдаем анализ на 8-oxo-dGsn, затем что-то в жизни (лечение, образ жизни, болезни) повышает уровень 8-oxo-dGsn в следующем анализе, то значит такое лечение, образ жизни или болезни были ускоряющими наше старение. И наоборот. Хотя наоборот имеет нюансы - нельзя снижать 8-oxo-dGsn в клетках рака. Иначе они лучше выживают.

норма - 0.1-0.3 ng/mL

Предлагаем Вам оформить почтовую подписку на самые новые и актуальные новости, которые появляются в науке, а также новости нашей научно-просветительской группы, чтобы ничего не упустить.

Автор статьи — Веремеенко Дмитрий Евгеньевич, основатель исследовательского проекта, изучающего терапии, направленные на увеличение продолжительности жизни человека "Лаборатория Экспертных Исследований Тераностика_про" (nestarenie.ru/slb-expert_.html), создатель экспертной системы Тераностика_про, основатель Nestarenie Camp (https://nestareniecamp.ru), со-основатель on-line курса Nestarenie, автор книги "Диагностика старения" (https://nestarenie.ru/Diagnostika.pdf), и со-автор книги "Как дожить до 22 века" (http://book.hostenko.com), создатель блога https://nestarenie.ru, Тел. +7 925 9244328 Dmitriy-tae@yandex.ru

Группа nestarenieRU в Facebook www.facebook.com/groups/nestarenie

Мой аккаунт в Facebook: https://www.facebook.com/nestarenieRU

YouTube-канал https://www.youtube.com/c/nestarenieRU

Знаете ли вы, что сайт nestarenie.ru — объективно один из самых популярных в России ресурсов про старение и долголетие - в Яндексе, в Гугле, по количеству, качеству и лояльности аудитории. nestarenie.ru имеет потенциал, чтобы стать одним из самых популярных сайтов о борьбе со старением не только в России, но и в мире. Для этого нужны деньги. Я призываю всех сделать пожертвования, а также убедить своих друзей поступить аналогично.

1. 1. • Карта Viza (доллары): 4215 8901 1587 0138 для переводов за пределами РФ
      • Карта МИР в Сбере (рубли):  2202 2032 1501 6686 (МАЙЯВИ Ч.) - на территории РФ

Узнайте подробнее помочь развитию блога.

Рекомендуем ещё почитать следующие статьи:

1. Метформин - самое изученное и надёжное лекарство от старости.
2. Подробная программа продления жизни научно доказанными способами.
3. Витамин K2 (МК-7) сокращает смертность
4. Витамин B6+магний снижают смертность на 34%
5. Глюкозамин Сульфат эффективно продлевает жизнь и защищает от многих видов рака
6. Фолаты для предупреждения раннего старения
7. Как победить метилглиоксаль — вещество, которое нас старит.