Возраст-зависимые эффекты фукоксантина у Drosophila melanogaster и в культуре клеток фибробластов человека тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Гуватова Зульфия Гаделевна

• Гуватова Зульфия Гаделевна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Гуватова Зульфия Гаделевна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общие представления о процессе старения

1.1.1. Теории старения

1.2. Молекулярно-клеточные основы старения

1.2.1. Инсулиновый/IGF-1 сигнальный путь

1.2.2. шТОЯ сигналиный путь

1.2.3. Аутофагия

1.3. Геропротекторы

1.3.1. Каротиноиды

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Объекты исследования

2.2. Культивирование клеток

2.3. Анализ жизнеспособности клеток

2.4. Определение активности асоциированной со старением в -галактозидазы ( БА-Р-галактозидаза)

2.5. Определение уровня активных форм кислорода (АФК) и митохондриального мембранного потенциала (ММП)

2.6. Выделение тотальной РНК из клеток и подготовка транскриптомных библиотек

2.7. Анализ продолжительности жизни В. melanogaster

2.8. Подготовка кДНК библиотек В. melanogaster

2.9. Валидирование библиотек и высокопроизводительное секвенирование

2.10. Биоинформатический анализ данных

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Определение цитотоксичности фукоксантина на культуре диплоидных фибробластов легкого эмбриона человека LECh4(81)

3.2. Влияние фукоксантина на активность БА-Р-галактоздазы в культуре клеток LECh4(81)

3.3. Влияние фукоксантина на содержание АФК в фибробластах легкого

человека на разных стадиях клеточного старения

3.4. Оценка влияния фукоксантина на мембранный потенциал митохондрий в культуре клеток LECh4(81)

3.5. Сравнение транскриптомных профилей раннего и позднего пассажей клеток, обработанных фукоксантином

3.6. Влияние каротиноида фукоксантина на продолжительность жизни В. melanogaster

3.7. Оценка влияния фукоксантина на возрастные изменения транскриптома В. melanogaster

3.7.1. Анализ дифференциальной экспрессии генов В. melanogaster

3.7.2. Анализ обогащения по функциональной принадлежности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ПЖ - продолжительность жизни

NGS - секвенирование нового поколения

mTOR - мишень рапамицина млекопитающих

LECh4(81) - культура диплоидных фибробластов легкого эмбриона человека

MRDT- время удвоения коэффициента смертности

NO - оксид азота II

ДМСО - диметилсульфоксид

АФК - активные формы кислорода

ММП - митохондриального мембранного потенциала

AMPK - AMP-activated protein kinase анг. (АМФ-активируемая

протеинкиназа)

FOXO - Forkhead box protein O анг.

IGF-1 - insulin-like growth factor-1 анг. (инсулиноподобный фактор роста - 1)

JNK - c-Jun N-terminal kinases анг. (c-jun N-терминальная киназа)

Keap1 - Kelch-like ECH associating protein 1 анг.

Nrf2 - nuclear E2-related factor 2 анг.

НАД+ - никотинамидадениндинуклеотид

TAME - Targeting age with Metformin анг. (борьба со старением при помощи метформина)

KEGG - Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes анг. (Киотская энциклопедия генов и геномов)

GO - Gene Ontology анг. (генная онтология)

AREs - элементы антиоксидантного ответа

HSR - реакция теплового шока

HSE - элементами теплового шока

FBS - эмбриональная бычья сыворотка

SA-в-галактозидаза - senescence-associated beta-galactosidase анг. (ассоциированная со старением бета-галактозидаза)

MTT - тест по определению жизнеспособности клеток

DHE - дигидроэтидиум

TMRM - тетраметилродаминаметил

FCCP - разобщитель карбонилцианид-трифторметоксифенилгидразон

DAPI - краситль 4',6-диамидино-2-фенилиндол

IC50 - концентрация полумаксимального ингибирования

SASP - фенотип, ассоциированный со старением

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Возраст-зависимые эффекты фукоксантина у Drosophila melanogaster и в культуре клеток фибробластов человека»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность и степень разработанности темы исследования

Стремительно развивающийся за последние десятилетия научно -технический прогресс привел к существенному улучшению условий жизни человека. По данным Организации Объединенных Наций, ожидаемая продолжительность жизни к 2019 году возросла до 72 лет, тогда как еще в середине прошлого столетия составляла всего 45 лет. Однако, несмотря на значительный прогресс в увеличении продолжительности жизни, наблюдается демографическое старение населения, то есть увеличение в его структуре доли лиц пожилого и старческого возраста, что, в свою очередь, влечет за собой новые серьезные социальные и экономические проблемы для функционирования общества. Таким образом, исследования, направленные на изучение молекулярных, клеточных и системных механизмов процесса старения, приобретают все большее значение и могут помочь справиться с последствиями стареющего общества.

На сегодняшний день, одной из многообещающих стратегий в профилактике старения и сохранении активного долголетия является использование геропротекторов, веществ, в отношении которых показана способность продлевать жизнь модельных животных. Накапливающиеся данные свидетельствуют о том, что действие многих природных веществ, показывающих геропротекторный потенциал, опосредовано способностью поддерживать окислительно-восстановительный гомеостаз в стрессовых условиях и замедлять прогрессирование широкого спектра заболеваний с последующим положительным влиянием на продолжительность жизни. Одним из таких природных веществ является фукоксантин, распространенный морской каротиноид, содержащийся в основном в бурых, золотистых и диатомовых водорослях. Геропротекторный эффект фукоксантина был продемонстрирован на модельных организмах Drosophila melanogaster и

Caenorhabditis elegans. Кроме увеличения продолжельности жизни моделей, фукоксантин также заметно предотвращал возрастное снижение биологических функций. Многочисленные исследования демонстрируют также противовоспалительные, противомикробные и противоопухолевые эффекты фукоксантина. Таким образом, потенциальные антивозрастные свойства фукоксантина разнообразны. Однако, несмотря на доказательства положительного влияния этого каротиноида на продолжительность модельных животных и профилактику возрастных заболеваний, молекулярные механизмы, лежащие в основе действия фукоксантина на организм не до конца понятны.

Цель и задачи исследования

Цель настоящей работы - изучение влияния потенциального геропротектора фукоксантина на молекулярные и клеточные процессы во время старения на модели Drosophila melanogaster и в культуре фибробластов человека.

В соответствии с поставленной целью, сформулированы следующие задачи:

1. Определить цитотоксичность фукоксантина в культуре диплоидных фибробластов легкого эмбриона человека LECh4(81).

2. Изучить динамику содержания активных форм кислорода в клетках LECh4(81) при воздействии фукоксантина на разных стадиях клеточного старения.

3. Оценить влияние фукоксантина на митохондриальный мембранный потенциал клеток LECh4(81) раннего и позднего пассажей.

4. Сравнить транскриптомные профили раннего и позднего пассажей клеток LECh4(81), обработанных фукоксантином.

5. Оценить влияние фукоксантина на продолжительность жизни Drosophila melanogaster.

6. Оценить влияние фукоксантина на возрастные изменения

транскриптома Drosophila melanogaster.

Научная новизна работы

В данной работе впервые была показано влияние каротиноида фукоксантина на возрастую динамику транскриптома D. melanogaster. Определены молекулярные пути, изменение активности которых ассоциировано с воздействием фукоксантина. Установлено, что фукоксантин вызывает дифференциальную экспрессию генов, связанных с детерминацией и дифференцировкой пола у самцов мух.

На культуре фибробластов человека было продемонстрировано влияние фукоксантина на профиль экспрессии генов на разных стадиях клеточного старения. Среди дифференциально экспрессирующихся генов были обнаружены гены, вовлеченные в ассоциированный со старением секреторный фенотип, клеточное деление, окислительное фосфорилирование и процессы репарации ДНК.

Антиоксидантный эффект фукоксантина хорошо изучен в in vitro исследованиях. В данной работе нами впервые было показано, что фукоксантин вызывает более выраженный антиоксидантный эффект в стареющих клетках, по сравнению с ранним пассажем клеток. Фукоксантин также увеличивает митохондриальный мембранный потенциал в культуре клеток фибробластов человека. С помощью RNA-seq выявлены гены и сигнальные пути, которые могут быть вовлечены защиту клеток от окислительного стресса.

Теоретическая и практическая значимость работы

Результаты проведенных in vitro и in vivo исследований расширяют представление о молекулярных и клеточные механизмах, лежащих в основе действия каротиноида фукоксантина. Полученные данные предполагают значительную роль фукоксантина в модулировании экспрессии многих генов,

участвующих в ключевых клеточных процессах, включая сигнальные пути, ассоциированные с процессами старения.

Более того, идентификация транскриптомных профилей особей с увеличенной продолжительностью жизни будет полезна для понимания основных механизмов процесса старения и может предоставить дополнительные биомаркеры для разработки подходов к продлению здоровой и активной жизни за счет профилактики старения.

Методология и методы исследования

В данной работе использовались современные методы молекулярной и клеточной биологии. В экспериментах с D. melanogaster использовали линию дикого типа Canton-S, полученную из коллекции Центра дрозофил в Блумингтоне (Университет штата Индиана, США). Транскриптомный анализ проводили с использованием контрольных и экспериментальных самок и самцов мух в возрасте 2 (молодые), 4 (зрелые) и 6 недель (старые). Для in vitro исследований была выбрана клеточная линия фибробластов легкого эмбриона человека LECh4(81).

При анализе продолжительности жизни рассчитывались средняя продолжительность жизни, возраст 90% смертности (максимальная продолжительность жизни) и время удвоения коэффициента смертности (MRDT). Статистический анализ данных проводился с использованием программного обеспечения STATISTICA, версия 6.1 (StatSoft, США) и R, версия 2.15.1. Для выделения суммарной РНК использовались коммерческие наборы. Подготовка двухцепочечной библиотеки кДНК проводилась с использованием набора NEBNext® Ultra ™ Directional RNA Library Prep for Illumina (New England Biolabs, COÄ) для образцов мух и набора TruSeq RNA Library Prep Kit v2 для культуры клеток. Секвенирование проводили в режиме одно-концевых прочтений на приборе NextSeq500 System (Illumina, США). Для анализа RNA-seq данных было выполнено картирование на геном при помощи PPLine пакета, включающего FastQC, Trimmomatic, RSeQC, STAR,

RSEM, featureCounts и другие программы. Дальнейшая обработка проводилась в статистической среде R с использованием пакета edgeR (дифференциальная экспрессия). Для анализа обогащения путей на основе полученных списков дифференциально экспрессирующихся генов был использованы пакеты clusterProfiler и topGO по базам данных KEGG, Gene Ontology, Reactome. Визуализация была выполнена с помощью пакета pathview (визуализация путей KEGG). Для определения цитотоксичности фукоксантина использовали набор Resazurin Assay Kit (Cell Viability) (Abcam, Великобритания). Уровень флуоресценции резоруфина оценивали с помощью планшетного ридера (BioTek Instruments, США). Для оценки активности асоциированной со старением бета-галактозидазы (SA-в-галактозидазы) клетки фиксировали и окрашивали с помощью набора Senescence в-Galactosidase Staining Kit (Cell Signaling, США) со следующей модификацией протокола производителя: на последнем этапе ядра клеток окрашивали красителем Hoechst 33342 (Molecular Probes, США) для подсчета общего количества клеток. Количество клеток, положительных по SA-в-галактозидазной активности, определяли на основе 5 изображений случайных полей каждой лунки, полученных с помощью флуоресцентного микроскопа Leica DM2000 (Leica Microsystems Inc., США). Для сравнения статистической значимости контрольных и экспериментальных мух использовали критерий t-Стьюдента. Для определение уровня активных форм кислорода (АФК) и митохондриального мембранного потенциала (ММП) клетки окрашивали флуоресцентным красителем дигидроэтидиумом (DHE, Sigma-Aldrich, США) и тетраметилродаминаметилом (TMRM, Thermofisher Scientific, США), соответственно. Флуоресценцию измеряли с помощью проточного цитофлуориметра BD LSRFortessa (Beckman Dickinson, США). Анализ данных выполнялся с помощью бесплатного программного обеспечения Flowing Software 2.0 (Perttu Terho, Turku Centre for Biotechnology, США).

Основные положения, выносимые на защиту

1. Фукоксантин не цитотоксичен в интервале концентраций 10пМ - 5цМ в культуре клеток ЬБСИ4(81). Дальнейшее увеличение концентрации приводит к дозозависимому снижению жизнеспособности клеток.

2. Обработка фукоксантином культуры фибробластов приводит к снижению активности ассоциированной со старением в-галактозидазы в стареющих клетках.

3. Антиоксидантный эффект фукоксантина более выражен в стареющих клетках. Этот эффект может быть обусловлен активацией Независимых генов, вовлеченных в антиоксидантный ответ.

4. Обработка фукоксантином увеличивает митохондриальный мембранный потенциал субпопуляции клеток с исходно низким потенциалом.

5. Транскриптомный анализ культуры фибробластов, обработанных фукоксатином выявил дифференциальную экспрессию генов, вовлеченных в регуляцию клеточного цикла, окислительного фосфорилирования, процессов репарации и генов ассоциированного со старением секреторного фенотипа.

6. На модели Drosophila melanogaster фукоксантин проявляет геропротекторный эффект.

7. Влияние фукоксантина на транскриптом самцов Drosophila melanogaster было более выражено по сравнению влиянием на транскриптом самок.

8. Влияние каротиноида фукоксантина на возрастные изменения транскриптома Drosophila melanogaster включает дифференциальную экспрессии генов, вовлеченных в регуляцию процессов определения пола, липидный обмен, процессы транскрипции, трансляции, репликации, репарации и сплайсинга.

Личный вклад автора

Описанные в диссертационной работе результаты, касающиеся оценки активности SA-в-галактозидазы получены автором лично. Автором проведено выделение РНК из замороженных образцов D. melanogaster и клеток LECh4(81), подготовлены транскриптомные библиотеки и проведено высокопроизводительное секвенирование. Эксперименты по определению уровней АФК и ММП в клетках LECh4(81) проведены совместно с А. Далиной (Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук (ИМБ РАН)). Содержание D. melanogaster и подсчет умерших особей проводились сотрудниками Лаборатории геропротекторных и радиопротекторных технологий Института биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук (ИБ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН). Биоинформатический анализ RNA-Seq данных выполнен совместно с Г.С. Красновым (ИМБ РАН).

Степень достоверности апробация результатов исследования

Основные положения работы были представлены на российских и международных научных конференциях в виде стендовых и устных докладов:

1. Постерный доклад на конгрессе Федерации Европейских Биохимических Обществ (FEBS) "From molecules to living systems", 6-11 июля 2019г., Краков, Польша.

2. Устный доклад на международной конференции «День ДНК -2019», 25 апреля 2019г., Пущино, Россия.

3. Устный доклад на 7-й Всероссийской научно-практической конференции «Геномное редактирование и секвенирование NGS-2019», 23 мая 2019г., Москва, Россия.

4. Постерный доклад на международной конференции «Способы достижения активного долголетия», 23-25 апреля 2018г., Казань, Россия.

Статьи в журналах:

1. Guvatova Z., Dalina A., Marusich E., Pudova E., Snezhkina A., Krasnov G., Kudryavtseva A., Leonov S., Moskalev A. Protective effects of carotenoid fucoxanthin in fibroblasts cellular senescence // Mech. Ageing Dev. - 2020. - Vol. 189. - P. 111260.

2. Moskalev A., Shaposhnikov M., Zemskaya N., Belyi A., Dobrovolskaya E., Patova A., Guvatova Z., Lukyanova E., Snezhkina A., Kudryavtseva A.. Transcriptome analysis reveals mechanisms of geroprotective effects of fucoxanthin in Drosophila // BMC Genomics. - 2018. - Vol. 19, № S3. - P. 77.

3. Кудрявцева А.В., Нюшко К.М., Зарецкий А.Р., Шагин Д.А., Садритдинова А.Ф., Федорова М.С., Савватеева М.В., Гуватова З.Г., Пудова Е.А., Алексеев Б.Я., Дмитриев А.А., Снежкина А.В. Снижение экспрессии гена NR0B2 при светлоклеточном раке почки связано с гиперметилированием его промоторной области // Молекулярная биология. - 2018. - Т.52, №3. - С- 482-488.

Материалы научных конференций:

1. Guvatova Z, Marusich E, Pudova E, Kudryavtseva A, Moskalev A. Antioxidant properties and geroprotective activity of fucoxanthin on human lung fibroblasts // FEBS Open Bio. - 2019. - P-31-017.

2. Гуватова З.Г., Шапошников М.В., Краснов Г.С., Кудрявцева А.В., Москалев А.А. Исследование транскриптомных профилей долгоживущих особей Drosophila melanogaster // Материалы конференции «День ДНК — 2019» , Пущино - 2019. - C. 10-13

3. Гуватова З.Г., Шапошников М.В., Краснов Г.С., Кудрявцева А.В., Москалев А. А. Транскриптомные изменения у долгоживущих линий Drosophila melanogaster // Сборник тезисов 7-й Всероссийской научно-практической конференции по геномному секвенированию и редактированию. - 2019. - C. 28

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав («Обзор литературы», «Материалы и методы исследования», «Результаты и обсуждение»), заключения, выводов и списка литературы, содержащего 170 источников. Материал диссертации изложен на 100 страницах машинописного текста, содержит 15 рисунков и 7 таблиц.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общие представления о процессе старения

Старение — это закономерный биологический процесс, приводящий к постепенному снижению адаптационных возможностей организма, который характеризуется развитием возрастной патологии и увеличением вероятности смерти. В царстве животных существуют кардинальные различия в продолжительность жизни (ПЖ) и темпов старения. Например, морской двустворчатый моллюск вида Arctica islandica живет до 500 лет, в то время как ПЖ поденки Ephemera vulgata составляет всего 2-3 дня. Выделяют 3 типа старения: быстрое (у лососей, нематод), постепенное (у человека, мышей) и пренебрежимое (у некоторых губок, глубоководных рыб, черепах [1]. Особый интерес у исследователей вызывает пренебрежимый тип старения, или так называемый тип негативного старения [2]. Он характеризуется отсутствием увеличения смертности с возрастом, увеличением плодовитости и отсутствием снижения физиологических способностей и резистентности к возраст-ассоциированным заболеваниям. У некоторых видов, например, у алеутского морского окуня и у некоторых видов черепах-долгожителей такой тип старения может быть обусловлен постоянным ростом особей. У других -хорошей регенерацией, как у красного морского ежа, или высокой активностью внутриклеточных антиоксидантных систем, как у океанического венуса. В 2008 году группа Рошель Баффенштейн сообщила о пренебрежимом старении млекопитающего голого землекопа (Heterocephalus glaber). Однако этот факт ставится под сомнение ввиду того, что голый землекоп не отвечает в строгом смысле перечисленным выше критериям пренебрежимого старения. Например, недавно у представителей этого вида были зарегистрированы случаи возникновения злокачественных новообразований с возрастом [3]. В любом случае, будучи естественными долгожителями, они представляют

собой весьма важную исследовательскую модель и могут помочь понять биологические механизмы, лежащие в основе увеличения продолжительности жизни и старения.

Исследлованием процессов старения занимается геронтология (от греч. gerontos - старец, logos - наука) - междисциплинарная наука, в состав которой входят биология старения (биогеронтология), клиническая геронтология (гериатрия), геронтопсихология и социальная геронтология (геронтогигиена). Изучение биологии старения включает как экспериментальные исследования на различных моделях, так и клинические исследования с участием людей. На сегодняшний день, старение соответствует критериям Международной классификации болезней и проблем, связанных со здоровьем (МКБ-10). И основной задачей геронтологии является выяснение основных механизмов старения и разработка эффективных методов его замедления для обеспечения активного, здорового и продуктивного долголетия людей.

1.1.1. Теории старения

По мере развития биогеронтологии было выдвинуто множество теорий и гипотез, объясняющих механизмы старения. В 1884 году одной из первых была предложена теория запрограммированной смерти (феноптоза). Ее автор, немецкий биолог Август Вейсман полагал, что старение — это полезное свойство вида, обеспечивающее смерть организма, утратившего способность размножаться, но способного конкурировать с потомками за пищу и пространство. С тех пор было выдвинуто более трехсот гипотез и теорий старения, которые рассматривают процесс старения на различных уровнях организации, от молекулярного до популяционно-видового. Некоторые теории и гипотезы противоречат друг другу, другие дополняют, а часть из них вовсе представляет лишь исторический интерес. На сегодняшний день нет четкой классификации теорий. Одной из наиболее известных классификаций является деление на 2 категории: стохастические (вероятностные) теории и

теории программированного старения. Сторонники стохастических теорий (теория изнашивания, теория «поперечных сшивок», теория соматических мутаций, катастрофа ошибок) считают, что старение — это результат случайных процессов, приводящих к повреждениям клеток. В течении жизни эти повреждения накапливаются, уменьшая функциональные возможности организма, и, в конечном итоге, приводят к старению организма.

Согласно теории «поперечных сшивок» старение организма обусловлено рандомным накоплением внутри- и межмолекулярных химических связей, называемыми «поперечными сшивками». Со временем эти поперечные связи приводят к изменению химических и биологических свойств клетки. Хотя эти изменения происходят на уровне отдельных клеток, они могут привести к значительной дисфункции систем организма. Например, поперечные связи связаны с потерей эластичности кожи и мышечной ткани, утолщением стенок кровеносных сосудов, изменениями хрусталика глаза, замедленным заживлением ран и снижением подвижности суставов у стареющих людей [4].

Другая не менее известная теория «катастрофы ошибок» основывается на предположении, что основной причиной старения является накопление генетических повреждений с возрастом в результате мутаций, которые могут быть как случайными, так и вызванными различными факторами такими как ионизирующая радиация, стрессы, вирусы, воздействие побочных продуктов химических реакций и другие. Эта теория во многом пересекается с другими теориями, такими как теория соматических мутаций, в которой решающая роль в старении отводится накоплению мутаций в обычных соматических клетках организма; или теория гликозилирования белков, т.к. именно таким способом могут повреждаться феременты, осуществляющие биологические процессы. Необходимо также упомянуть свободно -радикальную теорию, согласно которой старение происходит из-за накопления повреждений в клетках, нанесённых свободными радикалами. В последнее время эта теория подвергается критике, т.к. АФК также играют роль медиаторов важных

внутриклеточных сигнальных каскадов. Однако, рассматриваемая как компонент адаптивного гомеостаза, при котором свободные радикалы и связанные с ними окислители являются лишь одним из видов стрессоров, с которыми все жизненные формы должны справляться в течение всей своей жизни, свободно-радикальная теория выглядит жизнеспособной [5]. Таким образом, теория «катастрофа ошибок» является одной из стохастических теорий, который обобщает различные теории на организменном уровне.

Сторонники программированного старения предполагают, что биологическое старение является результатом последовательного включения и выключения определенных генов и реализуется с целью получения преимуществ в ходе эволюции. На сегодняшний день, в научном сообществе нет сомнений в том, что не все аспекты старения можно объяснить одним или несколькими отдельными генами или путями регуляции генов. Однако, даже если сам по себе процесс старения является стохастическим процессом и не контролируется генетикой, молекулярно-генетическое происхождение старения, активно исследуется и обсуждается.

Некоторые теории программированного старения, как, например, теория «часов», исходят из того, возрастные изменения контролируются своего рода биологическим датчиком, основная функция которого состоит в том, чтобы следить за «расписанием» развития биологического организма до тех пор, пока он не достигнет половой зрелости и способности размножения.

Эндокринная теория предполагает, что биологические часы действуют через гормоны, которые контролируют скорость старения. Исследования показали, что эволюционно консервативный инсулиновый/ЮЕ-1 сигнальный путь может играть ключевую роль в гормональной регуляции старения [6]. Иммунологическая теория связывает возрастные изменения с запрограммированным ослаблением имунной системы, что приводит к повышенной уязвимости организма к инфекционным заболеваниям и, следовательно, к старению и смерти. Хорошо известно, что эффективность иммунной системы достигает пика в период полового созревания, а затем

постепенно снижается с возрастом. Нарушение регуляции иммунного ответа было зафиксировано при различных возрастных заболеваниях , таких как сердечно-сосудистые заболевания, болезнь Альцгеймера и рак [7].

Также к теориям программируемого старения относятся и эволюционные теории, которые рассматривают старение как побочный продукт естественного отбора [8]. Снижающийся градиент отбора с возрастом лежит в основе теории «накопления мутаций» Питера Медавара [9], которая утверждает, что вредные мутации проявляющиеся на поздних стадиях онтогенеза могут накапливаться пассивно без сопротивления и обусловливать старение. В то же время против вредных мутаций, которые проявляются в молодом возрасте, действует сильное эволюционное давление, так как они могут влиять на процессы размножения организма. Предложенная Джорджем Уильямсом теория «антагонистической плейотропии» удтверждает, что в организме должны существовать плейотропные гены, которые оказывают разный эффект на выживание организмов. И в природе происходит более активный отбор генов, которые приносят пользу в молодом возрасте, но ухудшают позднюю жизнь [10]. Теорию «одноразовой сомы» Тома Кирквуда также можно рассматривать как вариант антагонистической плейотропии [11]. Теория Кирквуда предполагает существование генов, которые контролируют перераспределение энергетических ресурсов и, что, поскольку ресурсы ограничены, большинство организмов добьются лучших результатов, если они вкладывают свои ресурсы в механизмы, которые повышают плодовитость, а не в долгосрочное поддержание организма [8]. Действительно, долгоживущие грызуны такие как восточная серая белка, американский бобр, североамериканский дикобраз и голый землекоп, являются отличным примером того, как адаптации, снижающие внешнюю смертность, коррелируют с большей продолжительностью жизни.

Одной из последних биологических теорий старения является эпигенетическая теория. Известно, что старение сопровождается накоплением эпигенетических модификаций, включающих модификации как ДНК, так и

гистонов. Согласно современным представлениям, одним из важнейших эпигенетических механизмов, регулирующих процессы старения, является изменение профиля метилирования [12]. Основной тип метилирования ДНК у млекопитающих - это метилирование цитозинов, находящихся в CG-динуклеотидах, которые формируют так называемые СрО островки. СО-островки часто расположены в промоторных областях генов, и уровень их метилирования играет важную роль в экспрессии многих генов, и, соответственно, жизнедеятельности клети [13]. Показано, что профиль метилирования CG-островков при старении может изменяться: 2/3 из них снижают уровень метилирования, тогда как у остальных наблюдается повышение уровня метилирования. В 2013 году профессором Стивом Хорватом было описано 353 CpG сайта метилирования в геноме человека, названных "эпигенетическими часами", уровень метилирования которых коррелирует с возрастом [14]. На сегодняшний день эпигенетические часы являются наиболее точным биологическим маркером старения и стали золотым стандартом для оценки скорости старения клеток и организма. Например, было показано, что ингибитор шТОЯ рапамицин замедляет эпигенетическое старение в кератиноцитах [15,16]. В другом исследовании диета с рапамицином привела к задержке эпигенетических часов мышей на 6 месяцев по сравнению с контрольной группой [17]. Первое клиническое исследование с использованием эпигенетических часов, где терапия rhGH, DHEA и метформином замедляла эпигенетическое старение, подтверждает необходимость подобных маркеров старения для дальнейшей разработки терапевтических подходов, направленных на продление и повышение качества жизни человека [18].

1.2. Молекулярно-клеточные основы старения

Одним из важных вопросов геронтологии является выяснение роли генетики старения и продолжительности жизни. Многочисленные

иследования последних лет позволили выявить некоторые ключевые молекулярно-клеточные признаки старения, такие как нестабильность генома, укорочение теломер, эпигенетические альтерации, нарушение протеостаза, нарушение распознавания питательных веществ, митохондриальная дисфункция, изменение межклеточного взаимодействия, репликативное (клеточное) старение, истощение пула стволовых клеток и стохастическая неферментативная модификация внеклеточного матрикса [19,20].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гуватова Зульфия Гаделевна, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Johnson A.A., Shokhirev M.N., Shoshitaishvili B. Revamping the evolutionary theories of aging. // Ageing Res. Rev. - 2019. - Vol. 55. - P. 100947.

2. Vaupel J.W. et al. The case for negative senescence. // Theor. Popul. Biol. -2004. - Vol. 65, № 4. - P. 339-351.

3. Delaney M.A. et al. Initial Case Reports of Cancer in Naked Mole-rats ( Heterocephalus glaber ) // Vet. Pathol. - 2016. - Vol. 53, № 3. - P. 691-696.

4. Diggs J. The Cross-Linkage Theory of Aging // Encyclopedia of Aging and Public Health. Boston, MA: Springer US. - P. 250-252.

5. Pomatto L.C.D., Davies K.J.A. Adaptive homeostasis and the free radical theory of ageing. // Free Radic. Biol. Med. - 2018. - Vol. 124. - P. 420-430.

6. van Heemst D. Insulin, IGF-1 and longevity. // Aging Dis. - 2010. - Vol. 1, № 2. - P. 147-157.

7. Jin K. Modern Biological Theories of Aging. // Aging Dis. - 2010. -Vol. 1, № 2. - P. 72-74.

8. Johnson A.A., Shokhirev M.N., Shoshitaishvili B. Revamping the evolutionary theories of aging // Ageing Res. Rev. - 2019. - Vol. 55. - P. 100947.

9. McDonald R.B., Ruhe R.C. Aging and Longevity: Why Knowing the Difference Is Important to Nutrition Research // Nutrients. - 2011. - Vol. 3, № 3. - P. 274-282.

10. Williams G.C. Pleiotropy, Natural Selection, and the Evolution of Senescence // Evolution (N. Y). - 1957. - Vol. 11, № 4. - P. 398.

11. Flatt T., Partridge L. Horizons in the evolution of aging. // BMC Biol. -2018. - Vol. 16, № 1. - P. 93.

12. Horvath S., Raj K. DNA methylation-based biomarkers and the epigenetic clock theory of ageing. // Nat. Rev. Genet. - 2018. - Vol. 19, № 6. - P. 371384.

13. Huidobro C., Fernandez A.F., Fraga M.F. Aging epigenetics: causes and consequences. // Mol. Aspects Med. - Vol. 34, № 4. - P. 765-781.

14. Horvath S. DNA methylation age of human tissues and cell types. // Genome Biol. - 2013. - Vol. 14, № 10. - P. R115.

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

Horvath S. et al. Rapamycin retards epigenetic ageing of keratinocytes independently of its effects on replicative senescence, proliferation and differentiation. // Aging (Albany. NY). - 2019. - Vol. 11, № 10. - P. 32383249.

Kopp Z., Park Y. Longer lifespan in the Rpd3 and Loco signaling results from the reduced catabolism in young age with noncoding RNA. // Aging (Albany. NY). - 2019. - Vol. 11, № 1. - P. 230-239.

Wang T. et al. Epigenetic aging signatures in mice livers are slowed by dwarfism, calorie restriction and rapamycin treatment // Genome Biol. -2017. - Vol. 18, № 1. - P. 57.

Fahy G.M. et al. Reversal of epigenetic aging and immunosenescent trends in humans // Aging Cell. - 2019. - Vol. 18, № 6.

Lopez-Otin C. et al. The hallmarks of aging. // Cell. - 2013. - Vol. 153, № 6. - P. 1194-1217.

Fedintsev A., Moskalev A. Stochastic non-enzymatic modification of long-lived macromolecules - A missing hallmark of aging // Ageing Res. Rev. -2020. - Vol. 62. - P. 101097.

Kenyon C. et al. A C. elegans mutant that lives twice as long as wild type. // Nature. - 1993. - Vol. 366, № 6454. - P. 461-464.

Tatar M. The Endocrine Regulation of Aging by Insulin-like Signals // Science (80). - 2003. - Vol. 299, № 5611. - P. 1346-1351.

Junnila R.K. et al. The GH/IGF-1 axis in ageing and longevity. // Nat. Rev. Endocrinol. - 2013. - Vol. 9, № 6. - P. 366-376.

Jung H.J., Suh Y. Regulation of IGF -1 signaling by microRNAs // Front. Genet. - 2015. - Vol. 5.

ДОНЕЦКОВА А.Д. М.А.. Роль транскрипционных факторов Foxo в поддержании гомеостаза Т-лимфоцитов // ИММУНОЛОГИЯ. - 2017. Vol. 3. - P. 160-167.

Sun X., Chen W.-D., Wang Y.-D. DAF-16/FOXO Transcription Factor in Aging and Longevity // Front. Pharmacol. - 2017-. Vol. 8.

Riddle D.L., Swanson M.M., Albert P.S. Interacting genes in nematode dauer larva formation // Nature. - 1981. - Vol. 290, № 5808. - P. 668-671.

Altintas O., Park S., Lee S.-J. V. The role of insulin/IGF-1 signaling in the longevity of model invertebrates, C. elegans and D. melanogaster. // BMB Rep. - 2016. - Vol. 49, № 2. - P. 81-92.

Frescas D., Valenti L., Accili D. Nuclear trapping of the forkhead transcription factor FoxO1 via Sirt-dependent deacetylation promotes

expression of glucogenetic genes. // J. Biol. Chem. - 2005. - Vol. 280, № 21. - P. 20589-20595.

30. Alam H. et al. EAK-7 controls development and life span by regulating nuclear DAF-16/FoxO activity. // Cell Metab. - 2010. - Vol. 12, № 1. - P. 30-41.

31. Altintas O., Park S., Lee S.-J. V. The role of insulin/IGF-1 signaling in the longevity of model invertebrates, C. elegans and D. melanogaster // BMB Rep. - 2016. - Vol. 49, № 2. - P. 81-92.

32. Sykiotis G.P., Bohmann D. Keap1/Nrf2 Signaling Regulates Oxidative Stress Tolerance and Lifespan in Drosophila // Dev. Cell. - 2008. - Vol. 14, № 1. -P. 76-85.

33. Sykiotis G.P., Bohmann D. Keap1/Nrf2 signaling regulates oxidative stress tolerance and lifespan in Drosophila. // Dev. Cell. - 2008. - Vol. 14, № 1. -P. 76-85.

34. Lewis K.N. et al. Regulation of Nrf2 signaling and longevity in naturally long-lived rodents. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. - 2015. - Vol. 112, № 12. - P. 3722-3727.

35. Tong K.I. et al. Two-site substrate recognition model for the Keap1-Nrf2 system: a hinge and latch mechanism // Biol. Chem. - 2006. - Vol. 387, № 10/11.

36. Bruns D.R. et al. Nrf2 Signaling and the Slowed Aging Phenotype: Evidence from Long-Lived Models // Oxid. Med. Cell. Longev. - 2015. - Vol. 2015. -P. 1-15.

37. В.О. Ткачев, Е.Б. Меньшикова Н.К.З. Механизм работы сигнальной системы Nrf2/Keap 1/ARE // БИОХИМИЯ. - 2011. - Vol. 76, № 4. - P. 502-519.

38. Zhang H., Davies K.J.A., Forman H.J. Oxidative stress response and Nrf2 signaling in aging. // Free Radic. Biol. Med. - 2015. - Vol. 88, № Pt B. - P. 314-336.

39. Santoro M.G. Heat shock factors and the control of the stress response // Biochem. Pharmacol. - 2000. - Vol. 59, № 1. - P. 55-63.

40. Calderwood S.K., Murshid A., Prince T. The Shock of Aging: Molecular Chaperones and the Heat Shock Response in Longevity and Aging – A Mini-Review // Gerontology. - 2009. - Vol. 55, № 5. - P. 550-558.

41. Trivedi R., Jurivich D.A. A molecular perspective on age-dependent changes to the heat shock axis // Exp. Gerontol. - 2020. - Vol. 137. - P. 110969.

42. Dai S. et al. Suppression of the HSF1-mediated proteotoxic stress response

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

by the metabolic stress sensor AMPK. // EMBO J. - 2015. - Vol. 34, № 3. -P. 275-293.

Kourtis N. et al. FBXW7 modulates cellular stress response and metastatic potential through HSF1 post-translational modification. // Nat. Cell Biol. -2015. - Vol. 17, № 3. - P. 322-332.

Westerheide S.D. et al. Stress-inducible regulation of heat shock factor 1 by the deacetylase SIRT1. // Science. - 2009. - Vol. 323, № 5917. - P. 10631066.

Vellai T. et al. Genetics: influence of TOR kinase on lifespan in C. elegans. // Nature. - 2003. - Vol. 426, № 6967. - P. 620.

Fabrizio P. et al. Regulation of longevity and stress resistance by Sch9 in yeast. // Science. - 2001. - Vol. 292, № 5515. - P. 288-290.

Papadopoli D. et al. mTOR as a central regulator of lifespan and aging. // F1000Research. - 2019. - Vol. 8.

Bjedov I., Rallis C. The Target of Rapamycin Signalling Pathway in Ageing and Lifespan Regulation. // Genes (Basel). - 2020. - Vol. 11, № 9.

Bartolomé A. et al. MTORC1 Regulates both General Autophagy and Mitophagy Induction after Oxidative Phosphorylation Uncoupling. // Mol. Cell. Biol. - 2017. - Vol. 37, № 23.

Barbosa M.C., Grosso R.A., Fader C.M. Hallmarks of Aging: An Autophagic Perspective. // Front. Endocrinol. (Lausanne). - 2018. - Vol. 9. P. 790.

Tekirdag K., Cuervo A.M. Chaperone-mediated autophagy and endosomal microautophagy: Joint by a chaperone. // J. Biol. Chem. - 2018. - Vol. 293, № 15. - P. 5414-5424.

Rubinsztein D.C., Mariño G., Kroemer G. Autophagy and aging. // Cell. -2011. - Vol. 146, № 5. - P. 682-695.

Zhang Z. et al. Autophagy in Alzheimer's disease pathogenesis: Therapeutic potential and future perspectives // Ageing Res. Rev. - 2021. - Vol. 72. P. 101464.

Wong S.Q. et al. Autophagy in aging and longevity. // Hum. Genet. - 2020. -Vol. 139, № 3. - P. 277-290.

Simonsen A. et al. Promoting basal levels of autophagy in the nervous system enhances longevity and oxidant resistance in adult Drosophila. // Autophagy. - 2008. - Vol. 4, № 2. - P. 176-184.

Zhang C., Cuervo A.M. Restoration of chaperone-mediated autophagy in aging liver improves cellular maintenance and hepatic function. // Nat. Med. - 2008. - Vol. 14, № 9. - P. 959-965.

57. Pyo J.-O. et al. Overexpression of Atg5 in mice activates autophagy and extends lifespan // Nat. Commun. - 2013. - Vol. 4, № 1. - P. 2300.

58. Madeo F. et al. Spermidine: a physiological autophagy inducer acting as an anti-aging vitamin in humans? // Autophagy. - 2019. - Vol. 15, № 1. - P. 165-168.

59. Galluzzi L. et al. Pharmacological modulation of autophagy: therapeutic potential and persisting obstacles. // Nat. Rev. Drug Discov. - 2017. - Vol. 16, № 7. - P. 487-511.

60. Moskalev A. et al. Geroprotectors.org: a new, structured and curated database of current therapeutic interventions in aging and age-related disease. // Aging (Albany. NY). - 2015. - Vol. 7, № 9. - P. 616-628.

61. Parkhitko A.A. et al. A genetic model of methionine restriction extends Drosophila health- and lifespan. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. - 2021. -Vol. 118, № 40.

62. Teong X.T., Heilbronn L.K. Evidence gaps and potential roles of intermittent fasting in the prevention of chronic diseases. // Exp. Gerontol. - 2021. - Vol. 153. - P. 111506.

63. Wilson K.A. et al. Evaluating the beneficial effects of dietary restrictions: A framework for precision nutrigeroscience. // Cell Metab. - 2021.

64. Moskalev A. et al. Developing criteria for evaluation of geroprotectors as a key stage toward translation to the clinic. // Aging Cell. - 2016. - Vol. 15, № 3. - P. 407-415.

65. Barardo D. et al. The DrugAge database of aging-related drugs. // Aging Cell. - 2017. - Vol. 16, № 3. - P. 594-597.

66. Gomez-Linton D.R. et al. Some naturally occurring compounds that increase longevity and stress resistance in model organisms of aging. // Biogerontology. - 2019. - Vol. 20, № 5. - P. 583-603.

67. Partridge L., Fuentealba M., Kennedy B.K. The quest to slow ageing through drug discovery. // Nat. Rev. Drug Discov. - 2020. - Vol. 19, № 8. - P. 513532.

68. Campbell J.M. et al. Metformin reduces all-cause mortality and diseases of ageing independent of its effect on diabetes control: A systematic review and meta-analysis // Ageing Res. Rev. - 2017. - Vol. 40. - P. 31-44.

69. Lv Z., Guo Y. Metformin and Its Benefits for Various Diseases. // Front. Endocrinol. (Lausanne). - 2020. - Vol. 11. - P. 191.

70. Glossmann H.H., Lutz O.M.D. Metformin and Aging: A Review // Gerontology. - 2019. - Vol. 65, № 6. - P. 581-590.

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

Martin-Montalvo A. et al. Metformin improves healthspan and lifespan in mice. // Nat. Commun. - 2013. - Vol. 4. - P. 2192.

Cabreiro F. et al. Metformin retards aging in C. elegans by altering microbial folate and methionine metabolism. // Cell. - 2013. - Vol. 153, № 1. - P. 228239.

Barzilai N. et al. Metformin as a Tool to Target Aging. // Cell Metab. - 2016. - Vol. 23, № 6. - P. 1060-1065.

Justice J.N. et al. A framework for selection of blood-based biomarkers for geroscience-guided clinical trials: report from the TAME Biomarkers Workgroup. // GeroScience. - 2018. - Vol. 40, № 5-6. - P. 419-436.

Konopka A.R., Miller B.F. Taming expectations of metformin as a treatment to extend healthspan. // GeroScience. - 2019. - Vol. 41, № 2. - P. 101-108.

Roy R.P. et al. Study of Vitamin B12 deficiency and peripheral neuropathy in metformin-treated early Type 2 diabetes mellitus. // Indian J. Endocrinol. Metab. - Vol. 20, № 5. - P. 631-637.

Konopka A.R. et al. Metformin inhibits mitochondrial adaptations to aerobic exercise training in older adults. // Aging Cell. - 2019. - Vol. 18, № 1. - P. e12880.

Fok W.C. et al. Mice fed rapamycin have an increase in lifespan associated with major changes in the liver transcriptome. // PLoS One. - 2014. Vol. 9, № 1. P. e83988.

Richardson A. et al. How longevity research can lead to therapies for Alzheimer's disease: The rapamycin story // Exp. Gerontol. - 2015. - Vol. 68. - P. 51-58.

Kaeberlein M. et al. Regulation of yeast replicative life span by TOR and Sch9 in response to nutrients. // Science. - 2005. - Vol. 310, № 5751. - P. 1193-1196.

Urfer S.R. et al. A randomized controlled trial to establish effects of short-term rapamycin treatment in 24 middle-aged companion dogs. // GeroScience. - 2017. - Vol. 39, № 2. - P. 117-127.

Anisimov V.N. et al. Rapamycin increases lifespan and inhibits spontaneous tumorigenesis in inbred female mice // Cell Cycle. - 2011. - Vol. 10, № 24. -P.4230-4236.

Wang T. et al. Epigenetic aging signatures in mice livers are slowed by dwarfism, calorie restriction and rapamycin treatment. // Genome Biol. -2017. - Vol. 18, № 1. - P. 57.

Blagosklonny M. V. Rapamycin for longevity: opinion article. // Aging (Albany. NY). - 2019. - Vol. 11, № 19. - P. 8048-8067.

85. Kim Y., Lee J.S., Joo Y.H. Rapamycin increases the incidence of neuropsychiatric illness in kidney transplant patients through the suppression of neural stem cells // Transl. Psychiatry. - 2020. - Vol. 10, № 1. - P. 156.

86. Argyropoulou A. et al. Natural compounds with anti-ageing activity // Nat. Prod. Rep. - 2013. - Vol. 30, № 11. - P. 1412.

87. Shad A.A. et al. Phytochemical and biological activities of four wild medicinal plants. // ScientificWorldJournal. - 2014. - Vol. 2014. - P. 857363.

88. Correa R.C.G. et al. New phytochemicals as potential human anti-aging compounds: Reality, promise, and challenges // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. -2018. - Vol. 58, № 6. - P. 942-957.

89. Ding A.-J. et al. Current Perspective in the Discovery of Anti-aging Agents from Natural Products. // Nat. Products Bioprospect. - 2017. - Vol. 7, № 5. -P. 335-404.

90. Vaiserman A.M., Lushchak O. V., Koliada A.K. Anti-aging pharmacology: Promises and pitfalls // Ageing Res. Rev. - 2016. - Vol. 31. - P. 9-35.

91. Forman H.J., Davies K.J.A., Ursini F. How do nutritional antioxidants really work: Nucleophilic tone and para-hormesis versus free radical scavenging in vivo // Free Radic. Biol. Med. - 2014. - Vol. 66. - P. 24-35.

92. Calabrese E.J. Hormesis: a fundamental concept in biology. // Microb. cell (Graz, Austria). - 2014. - Vol. 1, № 5. - P. 145-149.

93. Navrotskaya V. et al. Berberine Attenuated Aging-Accelerating Effect of High Temperature in Drosophila Model // Am. J. Plant Sci. - 2014. - Vol. 05, № 03. - P. 275-278.

94. Singh N., Sharma B. Toxicological Effects of Berberine and Sanguinarine. // Front. Mol. Biosci. - 2018. - Vol. 5. - P. 21.

95. Papanastasiou S.A. et al. Toxic and hormetic-like effects of three components of citrus essential oils on adult Mediterranean fruit flies (Ceratitis capitata). // PLoS One. - 2017. - Vol. 12, № 5. - P. e0177837.

96. Qi Z. et al. Sulforaphane promotes C. elegans longevity and healthspan via DAF-16/DAF-2 insulin/IGF-1 signaling. // Aging (Albany. NY). - 2021. -Vol. 13, № 2. - P. 1649-1670.

97. Eggersdorfer M., Wyss A. Carotenoids in human nutrition and health. // Arch. Biochem. Biophys. - 2018. - Vol. 652. - P. 18-26.

98. Eggersdorfer M., Wyss A. Carotenoids in human nutrition and health // Arch. Biochem. Biophys. - 2018. - Vol. 652. - P. 18-26.

99. Fraser P. The biosynthesis and nutritional uses of carotenoids // Prog. Lipid

Res. - 2004. - Vol. 43, № 3. - P. 228-265.

100. Kim J.A., Jang J.-H., Lee S.-Y. An Updated Comprehensive Review on Vitamin A and Carotenoids in Breast Cancer: Mechanisms, Genetics, Assessment, Current Evidence, and Future Clinical Implications. // Nutrients.

- 2021. - Vol. 13, - № 9.

101. Gazzolo D. et al. Early Pediatric Benefit of Lutein for Maturing Eyes and Brain-An Overview. // Nutrients. - 2021. - Vol. 13, № 9.

102. Ren Y. et al. Using green alga Haematococcus pluvialis for astaxanthin and lipid co-production: Advances and outlook. // Bioresour. Technol. - 2021. Vol. 340. - P. 125736.

103. Xing B. et al. Phytochemistry, pharmacology, and potential clinical applications of saffron: A review. // J. Ethnopharmacol. - 2021. - Vol. 281. -P. 114555.

104. Palmer A.C. et al. The use and interpretation of serum retinol distributions in evaluating the public health impact of vitamin A programmes. // Public Health Nutr. - 2012. - Vol. 15, № 7. - P. 1201-1215.

105. Tanaka T., Shnimizu M., Moriwaki H. Cancer chemoprevention by carotenoids. // Molecules. - 2012. - Vol. 17, № 3. - P. 3202-3242.

106. Omenn G.S. et al. Effects of a Combination of Beta Carotene and Vitamin A on Lung Cancer and Cardiovascular Disease // N. Engl. J. Med. - 1996. -Vol. 334, № 18. - P. 1150-1155.

107. Hennekens C.H. et al. Lack of Effect of Long-Term Supplementation with Beta Carotene on the Incidence of Malignant Neoplasms and Cardiovascular Disease // N. Engl. J. Med. - 1996. - Vol. 334, № 18. - P. 1145-1149.

108. Hammond B.R. et al. Effects of Lutein/Zeaxanthin Supplementation on the Cognitive Function of Community Dwelling Older Adults: A Randomized, Double-Masked, Placebo-Controlled Trial. // Front. Aging Neurosci. - 2017.

- Vol. 9. - P. 254.

109. Power R. et al. Supplemental Retinal Carotenoids Enhance Memory in Healthy Individuals with Low Levels of Macular Pigment in A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Clinical Trial. // J. Alzheimers. Dis. -2018. - Vol. 61, № 3. - P. 947-961.

110. Yamaguchi M., Uchiyama S. beta-Cryptoxanthin stimulates bone formation and inhibits bone resorption in tissue culture in vitro. // Mol. Cell. Biochem.

- 2004. - Vol. 258, № 1-2. - P. 137-144.

111. Uchiyama S., Yamaguchi M. beta-Cryptoxanthin stimulates cell proliferation and transcriptional activity in osteoblastic MC3T3-E1 cells. // Int. J. Mol. Med. - 2005. - Vol. 15, № 4. - P. 675-681.

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

Zhang Z. et al. Lutein extends the lifespan of Drosophila melanogaster. // Arch. Gerontol. Geriatr. - Vol. 58, № 1. - P. 153-159.

Bahrami H., Melia M., Dagnelie G. Lutein supplementation in retinitis pigmentosa: PC-based vision assessment in a randomized double-masked placebo-controlled clinical trial [NCT00029289] // BMC Ophthalmol. -2006. - Vol. 6, № 1. - P. 23.

Yazaki K. et al. Supplemental Cellular Protection by a Carotenoid Extends Lifespan via Ins / IGF-1 Signaling in Caenorhabditis elegans // Oxid. Med. Cell. Longev. - 2011. - Vol. 2011. - P. 9.

Sho H. History and characteristics of Okinawan longevity food. // Asia Pac. J. Clin. Nutr. - 2001. - Vol. 10, № 2. - P. 159-164.

Dembitsky V.M., Maoka T. Allenic and cumulenic lipids. // Prog. Lipid Res.

- 2007. - Vol. 46, № 6. - P. 328-375.

Lashmanova E. et al. Fucoxanthin increases lifespan of Drosophila melanogaster and Caenorhabditis elegans. // Pharmacol. Res. - 2015. - Vol. 100. - P. 228-241.

Chen S.-J. et al. Protective Effects of Fucoxanthin on Ultraviolet B-Induced Corneal Denervation and Inflammatory Pain in a Rat Model // Mar. Drugs. -2019. - Vol. 17, № 3. - P. 152.

Kumar S., Hosokawa M., Miyashita K. Fucoxanthin: A Marine Carotenoid Exerting Anti-Cancer Effects by Affecting Multiple Mechanisms // Mar. Drugs. - 2013. - Vol. 11, № 12. - P. 5130-5147.

Gammone M., D'Orazio N. Anti-Obesity Activity of the Marine Carotenoid Fucoxanthin // Mar. Drugs. - 2015. - Vol. 13, № 4. - P. 2196-2214.

Maeda. Anti-obesity and anti-diabetic effects of fucoxanthin on diet-induced obesity conditions in a murine model // Mol. Med. Rep. - 2009. - Vol. 02, № 06.

Xiang S. et al. Fucoxanthin Inhibits P-Amyloid Assembly and Attenuates P-Amyloid Oligomer-Induced Cognitive Impairments. // J. Agric. Food Chem.

- 2017. - Vol. 65, № 20. - P. 4092-4102.

Zhang L. et al. Fucoxanthin provides neuroprotection in models of traumatic brain injury via the Nrf2-ARE and Nrf2-autophagy pathways. // Sci. Rep. -2017. - Vol. 7. - P. 46763.

Manochkumar J. et al. The neuroprotective potential of carotenoids in vitro and in vivo // Phytomedicine. - 2021. - Vol. 91. - P. 153676.

Yu J. et al. Fucoxanthin prevents H 2 O 2 -induced neuronal apoptosis via concurrently activating the PI3-K/Akt cascade and inhibiting the ERK pathway // Food Nutr. Res. - 2017. - Vol. 61, № 1. - P. 1304678.

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

Manochkumar J. et al. The neuroprotective potential of carotenoids in vitro and in vivo. // Phytomedicine. - 2021. - Vol. 91. - P. 153676.

Wang X. et al. Fucoxanthin Exerts Cytoprotective Effects against Hydrogen Peroxide-induced Oxidative Damage in L02 Cells // Biomed Res. Int. - 2018. - Vol. 2018. - P. 1-11.

Das S.K. et al. Fucoxanthin induces cell cycle arrest at G0/G1 phase in human colon carcinoma cells through up-regulation of p21WAF1/Cip1. // Biochim. Biophys. Acta. - 2005. - Vol. 1726, № 3. - P. 328-335.

Lashmanova E. et al. Fucoxanthin increases lifespan of Drosophila melanogaster and Caenorhabditis elegans // Pharmacol. Res. - 2015. - Vol. 100. - P. 228-241.

Fleming T.R. et al. Modified Kolmogorov-Smirnov Test Procedures with Application to Arbitrarily Right-Censored Data // Biometrics. - 1980. Vol. 36, № 4. - P. 607.

Breslow N. A Generalized Kruskal-Wallis Test for Comparing K Samples Subject to Unequal Patterns of Censorship // Biometrika. - 1970. - Vol. 57, № 3. - P. 579.

Wang C. et al. Statistical methods for testing effects on "maximum lifespan" // Mech. Ageing Dev. - 2004. - Vol. 125, № 9. - P. 629-632.

Krasnov G.S. et al. PPLine: An Automated Pipeline for SNP, SAP, and Splice Variant Detection in the Context of Proteogenomics // J. Proteome Res. - 2015. - Vol. 14, № 9. - P. 3729-3737.

Lee B.Y. et al. Senescence-associated ß-galactosidase is lysosomal ß-galactosidase // Aging Cell. - 2006. - Vol. 5, № 2. - P. 187-195.

Dimri G.P. et al. A biomarker that identifies senescent human cells in culture and in aging skin in vivo. // Proc. Natl. Acad. Sci. - 1995. - Vol. 92, № 20. -P. 9363-9367.

Stahl W., Sies H. Antioxidant activity of carotenoids // Mol. Aspects Med. -

2003. - Vol. 24, № 6. - P. 345-351.

Peng J. et al. Fucoxanthin, a Marine Carotenoid Present in Brown Seaweeds and Diatoms: Metabolism and Bioactivities Relevant to Human Health // Mar. Drugs. - 2011. - Vol. 9, № 10. - P. 1806-1828.

Nicholls D.G. Mitochondrial membrane potential and aging // Aging Cell. -

2004. - Vol. 3, № 1. - P. 35-40.

Gorgoulis V. et al. Cellular Senescence: Defining a Path Forward // Cell. -2019. - Vol. 179, № 4. - P. 813-827.

Sapochnik M., Fuertes M., Arzt E. Programmed cell senescence: role of IL-6

in the pituitary // J. Mol. Endocrinol. - 2017. - Vol. 58, № 4. - P. R241-R253.

141. Ortiz-Montero P., Londono-Vallejo A., Vernot J.-P. Senescence-associated IL-6 and IL-8 cytokines induce a self- and cross-reinforced senescence/inflammatory milieu strengthening tumorigenic capabilities in the MCF-7 breast cancer cell line. // Cell Commun. Signal. - 2017. - Vol. 15, № 1. - P. 17.

142. Di Paolo N.C., Shayakhmetov D.M. Interleukin 1 a and the inflammatory process. // Nat. Immunol. - 2016. - Vol. 17, № 8. - P. 906-913.

143. Ortiz-Montero P., Londono-Vallejo A., Vernot J.-P. Senescence-associated IL-6 and IL-8 cytokines induce a self- and cross-reinforced senescence/inflammatory milieu strengthening tumorigenic capabilities in the MCF-7 breast cancer cell line // Cell Commun. Signal. - 2017. - Vol. 15, № 1. - P. 17.

144. Marthandan S. et al. Conserved Senescence Associated Genes and Pathways in Primary Human Fibroblasts Detected by RNA-Seq // PLoS One / ed. Esteban F.J. - 2016. - Vol. 11, № 5. - P. e0154531.

145. Maeda H. et al. Fucoxanthin from edible seaweed, Undaria pinnatifida, shows antiobesity effect through UCP1 expression in white adipose tissues // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2005. - Vol. 332, № 2. - P. 392-397.

146. Dietrich M.O., Horvath T.L. The role of mitochondrial uncoupling proteins in lifespan // Pflugers Arch. - Eur. J. Physiol. - 2010. - Vol. 459, № 2. - P. 269-275.

147. Ighodaro O.M., Akinloye O.A. First line defence antioxidants-superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPX): Their fundamental role in the entire antioxidant defence grid // Alexandria J. Med. - 2018. - Vol. 54, № 4. - P. 287-293.

148. NIOI P. et al. Identification of a novel Nrf2-regulated antioxidant response element (ARE) in the mouse NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 gene: reassessment of the ARE consensus sequence // Biochem. J. - 2003. - Vol. 374, № 2. - P. 337-348.

149. Alam J. et al. Mechanism of Heme Oxygenase-1 Gene Activation by Cadmium in MCF-7 Mammary Epithelial Cells // J. Biol. Chem. - 2000. -Vol. 275, № 36. - P. 27694-27702.

150. Chorley B.N. et al. Identification of novel NRF2-regulated genes by ChIP-Seq: influence on retinoid X receptor alpha // Nucleic Acids Res. - 2012. -Vol. 40, № 15. - P. 7416-7429.

151. Burtis K.C. et al. The doublesex proteins of Drosophila melanogaster bind directly to a sex-specific yolk protein gene enhancer. // EMBO J. - 1991. -

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

Vol. 10, № 9. - P. 2577-2582.

Pavlou H.J. et al. Neural circuitry coordinating male copulation // Elife. -2016. - Vol. 5. - P. 1-26.

Billeter J.-C. et al. Control of Male Sexual Behavior in Drosophila by the Sex Determination Pathway // Curr. Biol. - 2006. - Vol. 16, № 17. - P. R766-R776.

Pavlou H.J. et al. Neural circuitry coordinating male copulation // Elife. -2016. - Vol. 5.

Copur O. et al. Sex-specific phenotypes of histone H4 point mutants establish dosage compensation as the critical function of H4K16 acetylation in Drosophila. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. - 2018. - Vol. 115, № 52. - P. 13336-13341.

Yamada T. et al. Regulation of osteoclast development by Notch signaling directed to osteoclast precursors and through stromal cells. // Blood. - 2003.

- Vol. 101, № 6. - P. 2227-2234.

Crosnier C. et al. Delta-Notch signalling controls commitment to a secretory fate in the zebrafish intestine // Development. - 2005. - Vol. 132, № 5. - P. 1093-1104.

Jensen J. Gene regulatory factors in pancreatic development // Dev. Dyn. -2004. - Vol. 229, № 1. - P. 176-200.

D'Souza B., Meloty-Kapella L., Weinmaster G. Canonical and Non-Canonical Notch Ligands. - 2010. - P. 73-129.

Arumugam T. V et al. Gamma secretase-mediated Notch signaling worsens brain damage and functional outcome in ischemic stroke // Nat. Med. - 2006.

- Vol. 12, № 6. - P. 621-623.

Costa R.M., Honjo T., Silva A.J. Learning and memory deficits in Notch mutant mice. // Curr. Biol. - 2003. - Vol. 13, № 15. - P. 1348-1354.

Toninelli G.F. et al. Long-lasting induction of Notch2 in the hippocampus of kainate-treated adult mice // Neuroreport. - 2003. - Vol. 14, № 7. - P. 917921.

Alberi L. et al. Notch signaling in the brain: In good and bad times // Ageing Res. Rev. - 2013. - Vol. 12, № 3. - P. 801-814.

Aramillo Irizar P. et al. Transcriptomic alterations during ageing reflect the shift from cancer to degenerative diseases in the elderly // Nat. Commun. -2018. - Vol. 9, № 1. - P. 327.

Lezzerini M., Budovskaya Y. A dual role of the Wnt signaling pathway during aging in Caenorhabditis elegans. // Aging Cell. - 2014. - Vol. 13, №

1. - P. 8-18.

166. Zheng J. et al. Protective Effects of Fucoxanthin against Alcoholic Liver Injury by Activation of Nrf2-Mediated Antioxidant Defense and Inhibition of TLR4-Mediated Inflammation // Mar. Drugs. - 2019. - Vol. 17, № 10. - P. 552.

167. Liguori I. et al. Oxidative stress, aging, and diseases. // Clin. Interv. Aging. -2018. - Vol. 13. - P. 757-772.

168. Kishimoto S. et al. Environmental stresses induce transgenerationally inheritable survival advantages via germline-to-soma communication in Caenorhabditis elegans // Nat. Commun. - 2017. - Vol. 8, № 1. - P. 14031.

169. Vaiserman A.M. Hormesis and epigenetics: Is there a link? // Ageing Res. -Rev. 2011.

170. Calabrese E.J., Mattson M.P. How does hormesis impact biology, toxicology, and medicine? // NPJ aging Mech. Dis. - 2017. - Vol. 3. - P. 13.