Генетические исследования на Sacharomyces cerevisiae и Drosophila melanogaster выявили некоторые механизмы регуляции продолжительности жизни. Сюда входит путь передачи сигналов (IlS) инсулина и insulin-like growth factor 1 (IGF1) и путь mammalian target of rapamycin (mTOR), оба они активируют нижестоящий эффекторный белок S6 kinase 1 (S6K1) (1,2). Хотя роль этих путей в старении млекопитающих менее ясна, существует множество доказательств, что путь IlS регулирует продолжительность жизни мышей (1). Глобальная делеция одного аллеля IGF-1 receptor (Igf1r), специфичная для жировой ткани делеция insulin receptor (Insr), глобальная делеция insulin receptor substrate protein 1 (Irsl), или нейрон-специфическая делеция Irs2? все они вызывают увеличение продолжительности жизни (1). Удлиняющие жизнь мутации в соматотропной оси также, по-видимому, действуют путем ослабления IlS (3). Igf1r участвует в качестве модулятора продолжительности жизни человека (4). Однако действие нижестоящих эффекторов пути IlS или передачи сигналов mTOR на продолжительность жизни млекопитающих до конца неизвестно.

S6K1 трансдуцирует анаболические сигналы, которые указывают на состояние питания, чтобы регулировать клеточный размер и рост и метаболизм посредством разных механизмов (5). Сюда входят эффекты на аппарат трансляции и на уровни клеточной энергии благодаря активности adenosine monophosphate (AMP)-activated protein kinase (AMPK) (6, 7). более того, S6K1фосфорилирует серины IRS1 и IRS2, это снижает передачу сигналов инсулина (5). Учитывая ключевую роль S6K1 в передаче сигналов IlS и mTOR и в регуляции старения у низших организмов с помощью mTOR, S6K и их нижестоящих эффекторов (2), мы использовали log-rank тестирование, чтобы оценить различия в продолжительности жизни дикого типа (WT) и S6K1^-/- мышей одного помёта на генетическом фоне C57BL/6 background (8, 9). Скомбинированные данные по обоим полам показали, что median продолжительности жизни у S6K1^-/- мышей увеличивается на 80 дней (с 862 до 942 days) или 9% по сравнению с мышами WT mice (χ²: = 10.52, P < 0.001) (Fig. 1A and Table 1). Максимальная продолжительность жизни (средняя продолжительность жизни из самых старых 10% в кагорте) увеличивалась (1077 ± 16 и 1175 + 24 days, P < 0.01 для WT и S6K1^-/- мышей, соотв.). Анализ каждого пола в отдельности показал, что median продолжительности жизни у самок S6K1^-/- мышей увеличивалась на 153 дней (с 829 до 982 дней) или 19% по сравнению с мышами WT (χ² = 11.07, Р < 0.001) (Fig. IB and Table 1). Максимальная продолжительность жизни самок также увеличивалась (Table 1). Напротив, делеция S6K1 у самцов мыши не оказывала влияния на median (χ²= 0.34, P > 0.05) (Fig. 1С and Table 1) или максимальную продолжительность жизни (Tabic 1). Сходные эффекты пола описаны для др. долгоживущих IlS мутантных мышей(8, 10). Cox регрессионный анализ объединенных данных по продолжительности жизни самцов и самок не выявил эффекта данных по рекрутируемости, качественных особенностей родителей или пола, но эффект генотипа был достоверным (table S1). Следовательно, делеция S6K1 увеличивает продолжительность только самок мыши.

Самки мышей S6K1^-/- также обнаруживали улучшения в отношении количества чувствительных к возрасту биомаркеров старения. При форсированной моторной активности на вращающемся rod (rotarod) моторная и неврологическая функция у 600-дн. самками S6K1^-/- выполнялась лучше, чем WT того же помёта (Fig. 2A). Тестирование работы в открытом поле для анализа генеральной активности и исследовательской реакции также выявляло улучшение (Fig. 2, В and C). Увеличение объема памяти Т клеток и снижение количества naive T клеток наблюдалось у мышей с возрастом, а степень этих изменений оказывалась скоррелированной с продолжительностью жизни (II). Самки мышей S6K1^-/- в возрасте 600 имели достоверно меньше memory и больше naive T клеток, чем мыши WT (Fig. 2D), самцы мышей также обнаруживали подобный фенотип (fig. S1 A) и т.д.

Мы подтвердили усиление активации AMPK с помощью AICAR в изолированных гепатоцитах от мышей S6K1^-/- (Fig. ЗА). У C. elegans AMPK оказывает эффекты на продолжительность жизни одной определенной формы CR (20) и нарушения IlS (21, 22), это открывает возможность того, что продолжительность жизни мышей S6K1^-/- является результатом увеличения активности AMPK. Для проверки мы изучали долгоживущих C. elegans rsks-1 (okl255) нулевых мутантов, которые лишены одного S6K1 гомолога червей. Мутанты rsks-1 обнаруживали усиление фосфорилирования каталитической субъединицы AMPK червей, AAK-2 (Fig. 3BK) это согласуется с повышенной активностью AMPK. Эти находки указывают на то, что у червей. как и у мышей потеря S6K1 увеличивает активность AMPK. Мутанты rsks-1 живут долго (Fig. 3C, and tabic S5), при этом наблюдается снижение или задержка плодовитости, как и у мышей S6K1^-/-, уменьшение размеров тела (Fig. 3, D to F, and table S5), характеристики, которые означают снижение доступности питательных веществ или возможно снижение общей трансляции (23). Чтобы проверить роль АМРК в обеспечении эффектов rsks-1 на продолжительность жизни , получали мутантов, лишенных и rsks-1 и аак2. Нулевой аллель аак2 (ok524) полностью супрессировал увеличение продолжительности жизни мутантов rsks-1. Этот эффект, скорее всего, специфичен, поскольку некоторые др. способы увеличения продолжительности жизни к C.elegans не зависят от aak-2. Более того, aak-2f(ok524) также супрессирует изменения в плодовитости и размерах тела у мутантов rsks-1 (Fig. 3. D to F). Это также указывает на то, что эти дефекты не отражают снижения общей трансляции; фактически, в мышечных клетках от дефицитных по росту нулевых S6K1 мышей, синтез белков, как сообщается. не снижен (24). Итак полученные результаты указывают, что увеличение активности AMPK может влиять на продолжительность жизни как C. elegans, так и мышей, лишенных S6K1.

Исследование показало, что передача сигналов S6K1 влияет на продолжительность жизни млекопитающих и на связанную с возрастом патологию. S6K1 регулируется в ответ на пищевые и гормональные сигналы и может т.о., участвовать в реакции на CR. mTOR и AMPK пригодны для фармакологического вмешательства (25, 26). Вполне возможно разработать лекарства для лечения, которые манипулируют с S6K1 и AMPK, чтобы достичь улучшения общего здоровья в поздний период жизни. В самом деле, кратковременное воздействие rapamycin снижает ожирение у мышей (27), а лечение metformin удлиняет продолжительность жизни у коротко-живущих мышей (28). Более того недавно было продемонстрировано, что rapamycin, применяемый в поздний период удлиняет продолжительность жизни у мышей (29). Наши результаты показывают, что это может быть обусловлено ингибированием S6K1.