Старение связано со спектром неблагоприятных процессов, действующих в совокупности. По мнению ученого, они не являются принципиально непреодолимыми. Какие исследования это подтверждают?
Александр Панчин — кандидат биологических наук, лауреат премии «Просветитель», автор романов и научно-популярных книг, член Комиссии РАН по борьбе с лженаукой и член совета просветительского фонда «Эволюция».
— После 20 лет каждые восемь лет риск смерти увеличивается примерно в два раза. Люди умирают от болезней сердца, рака, инсульта, эмфиземы, пневмонии, болезней почек, болезни Альцгеймера. В то же время научно-технический прогресс позволяет их победить и увеличить продолжительность жизни. За последние 60 лет этот феномен зафиксирован во всех странах. Кое-где продолжительность жизни выросла на 20 лет, а в Японии, Канаде и Австралии люди в среднем живут больше 80 лет.
Биологи говорят: если у гидры с возрастом риск смерти не увеличивается, то, вероятно, этого можем добиться и мы. Нет никаких принципиальных ограничений, не позволяющих организму жить очень долго. Классический пример это подтверждающий — голый землекоп, живущий в 10 раз дольше «родственников» — мышей и крыс.
Если мы посмотрим на разнообразие жизни на нашей планете, то увидим, что у млекопитающих продолжительность жизни может меняться почти в сотню раз, у животных в целом — в десятки тысяч. С чем это связано? Важную роль для долгожительства играют гены. Замечено, что продолжительность жизни увеличивается у организмов, избавившихся от угрозы со стороны хищников. Голый землекоп обитает под землей и может дожить до 31 года. Люди же могут защититься от них при помощи науки и технологий.
Существуют организмы, в геном которых заложены программы смерти. Например, у некоторых видов лосося самки умирают сразу после нереста. А самка осьминога откладывает яйца и перестает питаться — запрограммированная смерть. Но оказалось, что программу можно отменить, вырезав пару желез. После операции осьминог может прожить в пять раз дольше.
Есть примеры запрограммированной клеточной смерти, когда отдельные клетки могут себя сами убивать. Это процесс апоптоза: клетка накапливает большое количество мутаций и, чтобы не стать раковой, не создавать угрозу организму, уничтожает себя.
Старые клетки могут повреждать соседние, выделять вещества, приводящие к воспалениям, могут становиться раковыми, поэтому хорошо бы от них избавляться. Было проведено исследование на грызунах: с помощью лекарства у них удаляли старые клетки определенного типа, в результате животные жили дольше. Это говорит о том, что в принципе к стареющим клеткам можно найти подход.
Почему мы стареем
Старение связано с широким спектром неблагоприятных процессов, действующих в совокупности. Один из них — укорочение теломер, участков ДНК на концах хромосом. Функция теломер — защита хромосом от деградации и «слипания» друг с другом. Однако при каждом клеточном делении они укорачиваются. Клетки старого человека и клетки человека молодого можно отличить по длине теломеры. Замечу, что в стволовых клетках есть фермент теломераза, благодаря которому кончики «достраиваются», поэтому некоторые клетки называют бессмертными.
Хорошая новость: мы можем удлинять теломеры при помощи генной терапии. Опыты проводились на грызунах, в результате продолжительность их жизней увеличилась. Кроме того, такой эксперимент поставила на себе Элизабет Пэрриш, директор стартапа BioViva, специализирующегося на биотехнологиях. Сообщали, что теломеры у нее, действительно, удлинились. Однако эксперимент на одном человеке нельзя назвать научным. Опыты на грызунах говорят о том, что укорачивание теломер не является непреодолимой проблемой старения.
Еще в клетках накапливаются повреждения. Они могут быть разными: белки могут неправильно сворачиваться и оставаться внутри в виде своеобразного мусора, мешающего нормальной жизнедеятельности (бывает при болезни Альцгеймера). Копирование ДНК происходит не без ошибок. При активном делении клетки могли бы омолаживаться. Но у деления имеется и темная сторона — рак. Раковая клетка — это клетка, накопившая большое количество мутаций, которые могут приводить к неограниченному делению, отключению апоптоза.
Голодание продлевает жизнь… мышам
Один из самых любопытных экспериментов по продлению жизни был связан с исследованием влияния голодания. Он проводился на грызунах. Подопытных разделили на четыре группы. Первую кормили «от пуза» — сколько влезет, остальных ограничивали в объеме калорий: второй группе давали на 25% меньше нормы, третьей — на 55%, последней — на 65%. В результате грызуны из первой группы умирали в три года, остальные жили существенно дольше.
В целом, механизм продления жизни через частичное голодание признан рабочим, однако установлено, что он эффективен не для всех организмов, есть и примеры отрицательно влияния.
Ученые пытались понять, как голодание продлевает жизнь круглому червю Caenorhabditis elegans (нематод). И обнаружили гормоны, которые выделяются в ответ на потребление пиши. Они воздействуют на рецептор DAF-2, способствующий каким-то образом старению. Опыт показал: если испортить этот рецептор, червяк будет жить в два раза дольше, причем останется бодрым, будет вести себя, как молодой. Таким образом, можно говорить о продлении жизни и молодости, а не жизни и старости.
Когда рецептор DAF-2 активируется, он запускает каскад клеточных процессов, приводящий к инактивации белка, который называется DAF-16. DAF-16 — это очень важный белок, регулирующий работу клетки следующим образом. Если еда в наличии и DAF-16 инактивирован, то клетка думает: «Еды полно, все хорошо, можно расслабиться, мне ничего не угрожает, можно размножаться, делиться — все прекрасно». Если этого сигнала нет, то есть DAF-2 испорчен, или если нет еды, то активируется DAF-16, клетка думает: «Какой ужас, я умираю, стресс, кошмар! Нужно спасать себя!» — и запускает кучу механизмов защиты: от мутаций, от окислительного стресса, теплового шока, всего подряд. То есть, DAF-16 заставляет работать сотни других генов, защищающих клетку от различных проблем.
Оказалось, что у человека имеются белки, похожие на DAF-16 и DAF-2. В похожем на DAF-16 белке была обнаружена мутация.
Есть люди с разными вариантами этого белка, владельцы варианта FOXO3 намного чаще доживают до 90 лет и больше. То есть, изучая молекулярный механизм старения у червей, мы лучше понимаем, как устроены механизмы старения у человека.
Ученые исследуют и мутации, возникающие у людей. Например, есть синдром преждевременного старения — прогерия. К этому заболеванию приводит мутация в гене, который отвечает за синтез белка ламин А. Этот белок отвечает за организацию ядра, так называемого ядерного матрикса, структуры ядра.
Еще есть уникальный пример девочки Брук Гринберг, которая не взрослела. Она умерла в 20 лет, причины «сбоя» не нашли.
Бог TOR — повелитель мусора
Наши клетки умеют удалять из себя мусор не только при делении, они могут поглощать его. Это называется аутофагия — клетки переваривают всякую гадость, потом это как-то утилизируют и выкидывают. Этот процесс может способствовать омолаживанию клеток, но ему мешает белок TOR. Он как бы говорит: все пригодится. Наши предки жили в условиях регулярной нехватки пищи, и TOR играл важную роль. Но теперь этот мусор накапливается и повреждает клетки. К счастью, имеются вещества-ингибиторы, которые могут его задавить. Это рапамицин, кофеин, ресвераторол, метформин, альфа-кетолутарат, этанол.
Молодая кровь
В одном из исследований ученые соединили кровеносные системы двух грызунов — старого и молодого. В результате продолжительность жизни первого выросла, а второго сократилась. Причем, у старого грызуна улучшилась пластичность нервной системы и даже регенерация мышечной ткани. Конечно, никто не предлагает соединять пенсионеров с младенцами, чтобы продлить жизнь первым. Но, может быть, мы обнаружим в молодой крови что-то такое, что сможем синтезировать и давать в качестве лекарства пожилым людям.
Исследователь Обри ди Грей сказал: «Научно-технический прогресс развивается все быстрее и быстрее, и, может быть, за те 20 лет, что вы еще проживете, придумают препарат, который продлевает жизнь еще на 25 лет, а за эти 25 лет придумают препарат, который продлевает жизнь еще на 30 лет, и так далее. И может быть, начиная с определенного возраста некоторые люди смогут прожить очень долго, тысячи лет». Многие ученые относятся к этому скептически. Но нет никаких серьезных аргументов, почему это в принципе невозможно.
Материал подготовлен на основе видео на YouTube-канале Александра Панчина.
Читайте также на DK.RU:
Почему важно развивать критическое мышление — Александр Панчин
Как сохранить высокую активность мозга — нейробиолог Вячеслав Дубынин