Наука против старения: как обмануть природу
За последний век средняя продолжительность жизни людей выросла больше чем в два раза. В XIX веке средняя продолжительность жизни в России (с учетом детской смертности) составляла около тридцати лет, в начале XXI века – уже целых 68 лет, а в наиболее развитых странах ожидаемая продолжительность жизни населения сейчас начинает превосходить 80 лет.
С появлением антибиотиков и систем массовой вакцинации снизилась детская и подростковая смертность, а хирургия теперь позволяет лечить травмы, которые раньше считались смертельными. Человечество научилось исцелять многие недуги. Но есть одна болезнь, борьбу с которой никак нельзя считать оконченной. Эта болезнь – старость.
Есть ли серьезные основания рассматривать старость именно как болезнь? Да, есть. Ученые считают, что естественный предел человеческой жизни – примерно 150 лет. Дело в том, что в нашем теле есть только один орган, клетки которого не умеют восстанавливаться со временем – это мозг. Так вот, запаса прочности нашего мозга, скорее всего, хватает на нормальную работу в течение 150-180 лет.
Округляя, можно предположить, что и двести лет — для человеческого мозга в принципе не предел. Но что же мешает нам жить так долго? Следует предупредить, что простого и универсального ответа на этот вопрос ждать от науки не стоит. Наш организм слишком сложен для простых ответов. Тем не менее, известно на эту тему достаточно много. Есть несколько разных механизмов старения, против каждого из которых можно придумать свои «лекарства» (иногда в переносном, а иногда и в буквальном смысле).
Старение и кислород
Первая причина старения — не что иное, как воздух, которым мы дышим с самого рождения. Кислород необходим нам для получения энергии, но одновременно он, как ни странно, является достаточно сильным ядом. Активные формы кислорода, неизбежно возникающие в клетках в качестве побочных продуктов биохимических реакций, повреждают многие сложные и важные молекулы, в том числе белки и ДНК.
Конечно, в нашем теле есть довольно мощная система противоокислительной (антиоксидантной) защиты. Специальныеферменты-антиоксиданты постоянно «обезвреживают» активные формы кислорода, препятствуя разрушению клеток. Однако этот механизм не абсолютно совершенен, и с возрастом повреждения от кислородавсе-таки накапливаются. Клетки или перестают работать и погибают, или же начинает работать неправильно; а последнее приводит к разным болезням, в том числе и онкологическим.
Уже давно в средствах массовой информации активно распространяется идея, что, принимая антиоксиданты внутрь, можно бороться со свободными радикалами и замедлять старение. К сожалению, серьёзные научные исследования эту гипотезу не подтверждают.
Более того, оказалось, что чрезмерное употребление пищевых добавок с антиоксидантами может парадоксальным образом провоцировать развитие рака.
Поэтому не стоит слишком налегать на различные БАДы и верить обещаниям их производителей. Хотя вреда от аккуратного применения антиоксидантов, скорее всего, не будет, но предотвратить старость они не помогут. Впрочем, и сама по себе «окислительная» теория старения сейчас уступает место другим, более современным научным объяснениям. Похоже, что кислородный фактор — хоть и реальный, но не главный.
Старение и ДНК
Еще одна причина старения кроется, можно сказать, в самой биологической сущности человека. Живой природе свойственен естественный механизм смены поколений: зрелые организмы постепенно дряхлеют и умирают, уступая место молодым и сильным. И неудивительно, что у многих живых существ факторы, обеспечивающие эту смену, заложены прямо в генетической программе.
В 1961 году американский геронтолог (так называют ученых, изучающих старение) Леонард Хейфлик установил, что клетки кожи «в пробирке» не могут делиться бесконечно – в какой-то момент процесс останавливается, и клетки все-таки гибнут. То есть даже отдельные клетки, искусственно культивируемые в идеальных условиях, не бессмертны, как можно было бы подумать.
Оказалось, что в клетках многоклеточных организмов есть специальный механизм, не дающий им бесконечно размножаться. Грубо говоря, при каждом делении клетки ее ДНК слегка укорачивается — и так до момента, когда дальнейшее деление становится просто невозможным. Тогда клетка прекращает размножение и спустя какое-то время погибает.
В качестве утешения можно сказать, что ведение здорового образа жизни может, как выясняется, несколько замедлить эти процессы.Группа ученых из Национального центра исследований рака в Мадриде недавно, что, во всяком случае, у мышей низкокалорийная диета увеличивает продолжительность жизни. И происходит это потому, что такая диета повышает активность теломеразы – фермента, который удлиняет ДНК. Хорошо работающая теломераза позволяет клеткам делиться и не погибать заметно дольше, чем это изначально предусмотрено их генами.
Кроме того, укорочение ДНК ускоряется под действием вредных привычек – таких, как курение или чрезмерное потребление сладкой и жирной пищи. И даже сильный стресс приводит к тем же последствиям.
В любом случае, правильное питание полезно и в других отношениях. Оно не только замедляет запрограммированное старение, но и существенно улучшает иммунитет. Ученые Испании и Великобритании, что правильно подобранная диета может продлить жизнь за счет активации Т-лимфоцитов– иммунных клеток, которые борются с вирусными инфекциями и с зарождающимися злокачественными опухолями. Нечего и говорить, что последнее для пожилых людей особенно важно.
Еще один способ борьбы с естественным старением сотрудники того же Национального центра исследования рака в Мадриде. С любым нежелательным явлением можно бороться, если мы точно знаем его механизм. Испанские ученые провели ряд опытов на мышах, которым вводили лечебный препарат, включающий вирусную ДНК. Этот препарат препятствовал укорачиванию собственной ДНК мыши, предотвращая таким образом запрограммированное старение ее клеток. И это подействовало: мыши, получавшие такую терапию, жили в среднем на 24% дольше.
К сожалению, перенести этот способ лечения на человека не так-то просто. Но в целом генная терапия – несомненно, одно из самых перспективных направлений в геронтологии, то есть, иначе говоря, в лечении старости. Специалисты полагают, что работающие и пригодные для человека технологии появятся в этой области в ближайшие пять-десять лет.
Старение и регуляция работы генов
Укорачивание ДНК — не единственная причина запрограммированного старения. В природе есть достаточно универсальный механизм, позволяющий регулировать включение и выключение генов в клетках, — он называется метилированием ДНК. Метильная группа — это короткая молекула, присоединяемая к ДНК в области того гена, который в данный момент работать не должен. Своего рода молекулярный «ярлычок», означающий: здесь ничего синтезировать не надо.
Так вот, оказалось, что с возрастом число метильных групп в ДНК в среднем снижается. По уровню метилирования можно даже определить возраст человеческих тканей и клеток, не зная, из чьего организма они взяты. Ученые из Мичиганского университета выяснили, что искусственное понижение уровня метилирования ДНК в культуре клеток приводит к их преждевременной гибели.
И, кроме того, ослабление метилирования ДНК повышает вероятность перерождения клеток в раковые. Это естественно: чем слабее контролируется включение и выключение генов, тем больше будет ошибок в их работе. Злокачественная опухоль как раз и может появиться от того, что в клетке заработает ген, который в норме в этой ткани работать совсем даже не должен. Накопление подобных ошибок, скорее всего, играет роль и в процессах старения. Решить эту проблему можно с помощью поддержки ферментов метилирования, для чего опять же нужна генная терапия.
Старение и стволовые клетки
Стволовые клетки необходимы организму для регенерации, то есть для естественного восстановления. Попросту говоря, они заменяют собой погибшие клетки любых органов и тканей. Но сами стволовые клетки, как правило, не восстанавливаются, и в течение жизни их количество только уменьшается. А истощение запаса стволовых клеток, естественно, лишает организм возможности самовосстановления. Это — важная причина того, что к старости органы и ткани изнашиваются, начиная хуже работать.
Можно ли с этим что-то сделать? Да, первые успехи уже есть. В 2006 году группе японских ученых удалось превратить клетки кожи человека в настоящие эмбриональные стволовые клетки. Это было сделано с помощью вирусной ДНК, введенной в их клеточные ядра.
А в 2013 году испанские биоинженеры сумели вырастить новые стволовые клетки прямо в теле мыши, применив так называемый метод генетического репрограммирования.
Эти технологии пока что далеки от совершенства, но в недалеком будущем они, скорее всего, позволят обновлять человеческие органы и ткани без всякого хирургического вмешательства. Правда, «выключить» старение как таковое стволовые клетки не помогут, но устранить его последствия — почему бы и нет?
Старение и голые крысы
Голый землекоп – африканский грызун, живущий под землей. Его английское название, дающее об этом животном достаточно хорошее представление, означает “голая кротовая крыса”. У землекопа много интересных особенностей: например, он, в отличие от подавляющего большинства млекопитающих, не обладает постоянной температурой тела. Но самое интересное в голых землекопах – то, что они живут до тридцати лет, причем практически не старея!
Подобная продолжительность жизни совершенно необычна для зверей такого размера: например, обычные серые крысы редко доживают до трех лет. Кроме того, голые землекопы удивительным образом не болеют раком; это еще раз нам показывает, что проблема старения и проблема рака связаны между собой.
Сейчас известно две причины долголетия землекопов. Во-первых, система защиты от укорочения ДНК у них совершеннее, чем у других грызунов (это подтверждено генетически). А во-вторых, у этих зверей есть очень специфические изменения в молекулах вещества, которое называется гиалуроновой кислотой.
Гиалуроновая кислота вообще-то есть в соединительных тканях всех млекопитающих. Она нужна для поддержания упругости кожи, для нормальной работы суставов и хрящей. Однако у землекопов молекулы гиалуроновой кислоты оказались в пять раз длиннее, чем у других животных. И вот эти длинные молекулы каким-то пока загадочным образом препятствуют размножению только что возникших раковых клеток. Показано, что если заменить у голого землекопа ген, отвечающий за синтез гиалуроновой кислоты, на “обычный” (взятый, например, от мыши), то устойчивость к раку у него исчезает.
Сейчас ученые из пытаются, наоборот, внедрить в клетки мышей и крыс гены, обеспечивающие синтез модифицированной гиалуроновой кислоты. Если в результате получится уменьшить риск развития опухолей и увеличить продолжительность жизни у этих грызунов, то подобный метод можно будет использовать и для людей.
Как видим, и здесь речь идет опять-таки о генной терапии. Все методы, кроме генетических, борются, по сути, только с симптомами старости. Генетика же уже сейчас может предложить целый ряд методов, замедляющих старение как таковое. Причем среди этих методов есть как довольно жесткие (внедрение в клетки новых генов с помощью вирусов), так и мягкие — например, аккуратное химическое воздействие на клетку с целью изменить характер работы ее «родных» генов, без вторжения внутрь. Что дадут эти методы человеку, покажет уже ближайшее будущее.
Текст: Люсьена Светличная
Комментариев нет:
Отправить комментарий