Дети Мафусаила

15.05.200749900

Вопросы искусственного омоложения и продления жизни волновали человечество с давних пор, не оставляют равнодушным они его и сейчас.


Не случайно и в наши дни люди зачитываются романами Оскара Уайльда «Портрет Дориана Грея», Роберта Энсона Хайнлайна «Дети Мафусаила», а пьеса Бернарда Шоу «Назад к Мафусаилу» и комедия Карела Чапека «Средство Макропулоса» с неизменным успехом идут на театральных подмостках. Почему до сих пор нашу фантазию будоражит образ Мафусаила – одного из патриархов, праотцев человечества, родившего сына в 187 лет, самого старого человека, чей возраст – 969 лет – указан в Библии? Не хотим ли мы узнать, каков наш «мафусаилов век»?


Время нашей жизни


Многие исследователи считают старение накоплением повреждений клеточных структур, которое заканчивается гибелью клетки, что увеличивает количество вредоносных мутаций, ухудшает работу генома и приводит к постепенному угасанию жизненных функций и смерти организма. Таким образом, согласно общепринятой точке зрения, старение человека, как и любого другого живого существа, неизбежно так же, как изнашивание механизма. Существуют и другие взгляды на эту проблему. По остроумному замечанию украинского геронтолога В.П. Войтенко, нелепо говорить о том, что наш организм дряхлеет так же, как машины и агрегаты, потому что совершенно очевидно, что телега стареет иначе, чем лошадь. Дело в том, что живые организмы располагают системами репарации, исправляющими возникающие повреждения, и эти системы могли бы обеспечить существенное увеличение продолжительности активной, полноценной во всех отношениях жизни. Если допустить, что в геноме живого организма записана специальная программа старения, способствующая ускорению совершенствования биологических видов, то ее можно «взломать», и человек сможет долго оставаться молодым.


У всех организмов разное биологическое время: например, мышь живет несравнимо меньше человека. Несмотря на то, что геномы человека и шимпанзе совпадают на 98,8% (по данным международного консорциума по картированию генома шимпанзе), представители вида Homo sapiens могут прожить 100 лет (максимальная достоверно зарегистрированная продолжительность жизни – 122 года), а обезьяны доживают максимум до 56.


Существует гипотеза, что продолжительность жизни млекопитающих, как правило, тем больше, чем длиннее период зародышевого развития – эмбриогенеза, который у слонов и людей наиболее продолжителен. Некоторые американские исследователи говорят о влиянии на естественную продолжительность жизни генетики вида (например, когда мутация единственного гена мыши может положить начало поколению с продолжительностью жизни на 50% больше обычной). Но они отмечают, что это не может быть единственной причиной. Точно так же и высокая скорость метаболизма, несомненно «укорачивающая» жизнь, совершенно не обязательно приводит к тому, что большие животные с медленным метаболизмом переживут небольших. Например, собаки мелких пород обычно живут дольше крупных, а попугай может прожить столько же, сколько и человек.


Ожидаемая средняя продолжительность жизни людей в развитых странах составляет 70 лет. Что касается биологического возраста человека, то в ходе эволюции происходит его оптимизация: сейчас верхняя граница молодости сместилась к 44 годам, а среднего возраста – к 60. Возможно, это связано с тем, что для человека более всего важно развитие мозга, накопление опыта и завершение формирования сознания, что, собственно, и отличает нас от всех других животных. А это в полной мере происходит в зрелом, а не в юном возрасте. Однако, возможно, человек живет дольше многих братьев наших меньших еще и затем, чтобы успеть передать жизненный опыт молодому поколению путем социального наследования. При этом немаловажную роль могут играть психологические факторы, такие как эмоциональная поддержка со стороны окружающих, чувство ответственности за судьбы своих близких, умение противостоять стрессовым ситуациям, небольшие дозы которых, как было недавно установлено, могут способствовать продлению жизни. Остается неясным, какие биохимические механизмы отвечают за такого рода регуляцию продолжительности жизни человека.


Почему мы стареем


Исследователи из НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН на основании многолетних наблюдений и экспериментов пришли к выводу, что старение связано не только со сбоями в работе генома, но и с ухудшением функционирования органов, управляющих эндокринной и иммунной системами. Было установлено, что с возрастом замедляется синтез пептидов, вырабатывающихся в таламусе и влияющих на производство Т-лимфоцитов, что приводит к сокращению численности их популяции и ослабляет иммунную систему. Но если ввести пептиды извне, то можно поднять уровень Т-лимфоцитов до нормы и повлиять на негативные процессы. Так, в экспериментах было показано, что введение регуляторных пептидов (тималина и эпиталамина, полученных из тимуса и эпифиза) лабораторным животным позволяло большинству их них доживать до видового предела в полном здравии.


Некоторые исследователи считают универсальным маркером старения мелатонин, т.к. его уровень в крови коррелирует с возрастом как у человека, так и у шимпанзе. Этот гормон, вырабатывающийся в эпифизе, координирует биологические ритмы, стимулирует иммунную систему, защищает геном от повреждений, регулирует обмен веществ и уничтожает свободные радикалы, негативно воздействующие на организм и способствующие старению. Мелатонин синтезируется в темноте, поэтому его концентрация в крови ночью в 30 раз выше, чем днем. Свет, в том числе электрический, замедляет и останавливает этот процесс, поэтому российских исследователи рекомендуют придерживаться нормальных биоритмов, соблюдать режим дня и ночи. Тем более что суточные смены света и темноты управляют физиологическими процессами, функционирующими согласно 24-часовому (циркадному) циклу. Не случайно многие долгожители живут «по солнцу», т.е. рано ложатся и рано встают. Однако, несмотря на то, что циркадные ритмы синхронизируются со сменой света и темноты, вышеприведенных мер недостаточно. Предполагается, что на увеличение продолжительности жизни человека и сохранение ее качества, помимо ряда других факторов, о которых будет сказано ниже, влияет то, что мы называем здоровым образом жизни: оптимизация режимов бодрствования и сна, сбалансированная диета, индивидуальная терапия, рациональный отдых, оптимальные физические нагрузки и ограничение калорийности питания.


В последнее время появились экспериментальные подтверждения того, что продлить молодость можно различными способами, например, ограничением калорийности питания, что увеличивает чувствительность к инсулину, снижающуюся с возрастом. Но у некоторых животных, на которых проводились подобные опыты, наблюдалось ухудшение качества их существования, страдала репродуктивная функция, а сами они уменьшались в размерах. Поэтому прежде чем принимать те или иные меры, связанные со здоровьем, всегда необходимо проконсультироваться у специалиста. Предлагаемые меры эффективны, однако их нельзя считать панацеей от всех бед или универсальным способом продления физически активной и умственно полноценной жизни.


Как найти средство Макропулоса?


Установлено, что сразу по завершении роста организма начинают развиваться такие хронические возрастные заболевания, как инфаркт, инсульт, рак, диабет, подавление иммунитета, дегенерация сетчатки, остеопороз и т.д. Нельзя сбрасывать со счетов и нейродегенеративные старческие заболевания – болезни Альцгеймера, Паркинсона, хорею Гентингтона, при которых запускается целый каскад изменений в головном мозге, приводящий либо к нарушениям памяти (в первую очередь при болезни Альцгеймера), либо к нарушениям двигательных функций (как при болезни Паркинсона). Невозможно не учитывать и старческое слабоумие – сенильную деменцию, описываемую в психиатрической литературе как старческий (или сенильный) психоз, сопровождающийся прогрессирующим распадом психической деятельности. На лечение и уход за такими больными только в США тратятся миллиарды долларов в год.


Как замедлить, остановить или обратить вспять процессы старения, обеспечив при этом человеку качественную и полноценную в физическом и умственном плане жизнь? Таким вопросом задается ряд исследователей. В наши дни существует два основных традиционных подхода к увеличению продолжительности жизни. Первый – победить старческие болезни с помощью новейших достижений медицинской науки. В том числе в задачу нового ее направления, названного предикативной (предсказательной) медициной, входит досимптоматическое выявление лиц, составляющих группы высокого риска по наиболее частой мультифакториальной патологии (сердечно-сосудистые заболевания, диабет, остеопороз, нервно-дегенеративные болезни, онкология и пр.). Их профилактика могла бы стать одним из возможных средств продления периода активного долголетия.


Второй путь – попробовать воздействовать на гены, связанные со старением, которых к настоящему времени известно около полутора десятков. Это возможно на основе внедрения новой технологии биочипов, существенно упрощающей массовое генетическое тестирование населения и позволяющей направленно воздействовать на работу «генов старения» с помощью уже известных геропротекторов, т.е. витаминов, комплексонов, биологически активных пептидов, о чем уже шла речь ранее. При этом многие исследователи, в том числе профессор В.С. Баранов, считают, что оптимальные результаты в плане продления активного долголетия и борьбы со старостью могут быть достигнуты только путем совмещения для каждого человека профилактики и лечения возрастных заболеваний с мерами, предлагаемыми так называемой медициной антистарения, и на основе учета сведений, содержащихся в «генетическом паспорте» человека – его уникальной базе ДНК-данных, представляющей собой результат тестирования генетических вариантов всех жизненно важных систем обеспечения. Однако достаточно ли этого, чтобы долго оставаться молодым?


Коварный кислород


Согласно еще одному взгляду на проблему старения, в основе всего, что происходит с возрастом с клеткой, органами и организмом в целом, лежит биохимия. С этой точки зрения рассматривается «свободнорадикальная» теория старения, согласно которой основными агентами, повреждающими белки и другие макромолекулы, служат активные формы кислорода (АФК), губительному воздействию которых противостоит антиоксидантная система организма.


Академик В.П. Скулачев, директор НИИ физико-химической биологии им А.Н. Белозерского, декан факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ, изучая молекулярные механизмы, пришел к выводу, что главными нашими врагами являются ядовитые АФК (активные формы кислорода), которые образуются в митохондриях – внутриклеточных органеллах, ответственных за внутриклеточное дыхание.


Известно, что кислород сжигает питательные вещества в нашем организме, обеспечивая тем самым получение энергии, необходимой для жизнедеятельности. Более 90% кислорода, поглощающегося в процессе клеточного дыхания, которое присуще всем организмам, живущим в содержащей кислород среде (т.е. в аэробных условиях), восстанавливается до воды путем присоединения к O2 четырех электронов и четырех протонов (O2+ 4e + 4H+ 2H2O). Эта сложная реакция катализируется специальными белками-ферментами, заключенными в митохондрии. Однако иногда в химических (неферментативных) реакциях происходит гораздо более простой процесс одноэлектронного восстановления кислорода (около 2% поглощаемого O2) в супероксид (O2), что долгое время считалось неизбежной расплатой за кислородную энергетику. Однако, как выяснилось, дело не в том, что организму не удается полностью исключить более примитивную реакцию, а в том, что существуют специальные белки-ферменты, ответственные за образование супероксида – предшественника еще более ядовитых форм, например, радикала гидроксила (ОН). Нередко продукты такого типа образуются снаружи клетки и защищают ее от патогенных бактерий, однако в некоторых случаях они вырабатываются внутри клетки и убивают ее. Именно так описывается запрограммированная смерть клетки, так называемый апоптоз, за открытие механизмов которого в 2002 г. С. Бреннеру, Дж.Э. Салстону и Х.Р. Хорвицу была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине.


Запрограммированная смерть


В.П. Скулачев считает, что по такому же сценарию, как апоптоз, осуществляется самоубийство митохондрии (митоптоз), коллективное самоуничтожение групп клеток и органов в процессе эмбрионального развития (органоптоз), а также биохимическая самоликвидация организма, которую он назвал феноптозом. Но иногда такой самоликвидации может не происходить.


Скулачев утверждает: «Старение есть ослабление с течением времени жизненных функций, повышающее вероятность смерти». Однако он не согласен с общепринятой пессимистической точкой зрения, согласно которой изнашивание и гибель живых существ неизбежны. Он считает старение организмов одним из механизмов ускорения естественного отбора. Следовательно, это программа, заложенная в гены природой, и ее можно вывести из строя, сломать и тем самым выключить механизм, сокращающий нашу жизнь. В подтверждение своей точки зрения он приводит примеры животных, которым неведомо старение, – например, бактерии, которые делятся до тех пор, пока существует питательная среда. Более высоко организованный гриб подоспора утрачивает способность к старению, если нарушается функция митохондрий, и вместо 20 дней начинает жить годами.


Гигантские черепахи, жемчужницы, щуки, гренландские киты, африканский грызун голый землекоп и некоторые другие животные, а также растения, размножающиеся вегетативно, продолжают активно жить и сохраняют репродуктивную функцию до тех пор, пока не умирают от других причин, не связанных со старением.


Недавно К.У. Фрелих с сотрудниками описали запрограммированную смерть у дрожжей. Отмечена она и у простейших (тетрахимен), и у ряда многоклеточных организмов, размножающихся только единожды. Например, у клеща Adactylidium потомство прогрызает себе путь на волю из тела матери, вызывая ее гибель.


Нередко поведенческая или биохимическая программа самоубийства включается при половом акте или после него. У кальмаров самец разрывает самке кожу, подсаживает сперматофор и умирает, а затем, после появления потомства, уходит из жизни и мать. Самка осьминога теряет аппетит и погибает от истощения после того, как маленькие осьминоги вылупятся из яиц, которые она отложила и ревностно охраняла. Трагического события не произойдет, если у женской особи удалить обе так называемые оптические железы. По данным Дж. Водинского, такая операция вчетверо продлевает жизнь животного, т.е. если жизненный цикл мелких кальмаров обычно не превышает двух лет, то они смогут доживать лет до восьми.


Тихоокеанский лосось к моменту нереста ускорено стареет (у него развивается остеопороз, падает иммунитет, истончается кожа, появляются амилоидные бляшки и т.д.) и гибнет, а его разлагающееся тело поедают рачки, которые, в свою очередь, служат пищей для мальков. Иными словами, лосось приносит себя в жертву собственным детям. Но умирает он не из-за крайнего истощения, как думали раньше, а вследствие включения особой биохимической программы, в которой ключевую роль играют стероидные гормоны. Если затормозить их образование, удалив надпочечники или гонады, то он сможет оставаться молодым еще долгое время. А атлантический лосось может не стареть и прожить по крайней мере еще один сезон (по данным В.В. Зюганова), если в его жабрах поселятся личинки моллюска жемчужницы, которые каким-то образом останавливают процесс дряхления.


Более того, у многих видов животных, включая приматов, самка умирает вскоре после того, как прекращается репродуктивный период, в отличие от женщин, чья жизнь на этом не заканчивается. В рамках концепции феноптоза это означает, что сигнала смерти, включающегося у старых обезьян после потери детородной способности, у женщин нет, или по каким-то причинам он не принимается организмом к исполнению.


В настоящее время группой Скулачева исследуются все типы самоликвидации живых систем (апоптоз, митоптоз, органоптоз и феноптоз), связанные с продукцией ядовитых форм кислорода (АФК).


АПОПТОЗ: САМОУБИЙСТВО КЛЕТОК
Более восемнадцати веков назад римский врач и естествоиспытатель Гален предложил термин «апоптоз» (от греч. «листопад») для обозначения осеннего отмирания листьев на «живых», неповрежденных деревьях. Если растения не сбросят свой пышный наряд в преддверии зимы, то зимние снега сломают ветви, и дерево пострадает. Многочисленные исследования последних 20 лет убедительно показали, что способность к самоубийству присуща не только клеткам черешка, но самым разным их типам, включая клетки растений, животных и человека. С легкой руки Галена апоптозом стали называть все случаи самоликвидации или запрограммированной смерти клеток


Антиоксиданты


В лаборатории в.П. Скулачева синтезировали антиоксидант SkQ, который воздействует на митохондрии и борется с ядовитыми формами кислорода. Исследователи полагают, что, прервав процесс образования супероксида, можно было бы отменить или хотя бы заменить программу старения, т.к. есть все основания считать, что главным источником АФК при старении служат именно эти органеллы.


Действие вещества SkQ на основе «Скулачев-ионов» основано на свойствах входящего в его состав специального положительно заряженного гидрофобного иона, который проходит через мембрану и накапливается внутри митохондрии под действием разности электрических потенциалов между внутренним пространством митохондрии и цитозолем клетки. По предварительным результатам исследований, проведенных в.П. Скулачевым совместно с профессором В.Н. Анисимовым из НИИ онкологии им. Н.Н. Петрова, антиоксидант продлевает жизнь мышей, которые получают его с питьевой водой в следовых количествах. Кроме того, вещество предотвращает и лечит 15 старческих болезней у животных, в том числе катаракту и дегенерацию сетчатки. В сотрудничестве с Московской ветеринарной академией ученые уже вернули зрение 45 из 56 ослепших животных, среди которых собаки, кошки, кролики и лошади. В следующем году планируется приступить к первой стадии клинических испытаний.


Предположение о запрограммированной смерти организма, выдвинутое Вейсманом более века назад, может быть по достоинству оценено только сегодня, когда уже описаны феномены самоликвидации внутриклеточных органелл (митохондрий), а также клеток и органов. Явления же, относящиеся к категории феноптоза, прослежены на различных уровнях организации жизни. Однако пока недостаточно знаний, чтобы сделать окончательный выбор между двумя основными теориями старения: смерть от старости как результат накопления случайных поломок или включение программы медленного самоубийства. Концепции, обычно рассматривающиеся как альтернативные, могут оказаться взаимодополняющими, если принять во внимание то, что накопление ошибок регулируется организмом, и программа самоубийства запускается задолго до того, как поломки станут несовместимыми с его жизнью.


Марина Смирнова
«В МИРЕ НАУКИ» № 5-2007
(по материалам агентства «ИнформНаука»)


Редакция журнала благодарит за помощь в подготовке материала директора НИИ физико-химической биологии им А.Н. Белозерского, декана факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ, академика В.П. Скулачева и руководителя лаборатории пренатальной диагностики НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН, профессора В.С. Баранова


Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей