Биологические теории старения

Биологические теории старения

В научпопе американец Митио Каку занимает место рядом со Стивеном Хокингом и Ричардом Докинзом, то есть где-то на самом верху. Каждая его книга — событие. Пока Каку еще занимался наукой, а не только ее популяризацией, он лез в самые дебри: теорию струн и другие области на границе физики и фантазерства с мудреным математическим аппаратом. Его тексты для читателей без специальной подготовки выдержаны в том же духе: не сразу ясно, где в них заканчивается наука и начинается научная фантастика. Но тем они и хороши.

В «Будущем человечества: Колонизации Марса, путешествиях к звездам и обретении бессмертия» Каку проводит ревизию самых свежих знаний и пытается представить, что эти знания позволят нам сделать. Прогноз его оптимистичный. Поселение на Марсе? Это можно, но что если полететь к другим звездам? Каку считает, что впереди человечество ждут поистине великие свершения.

В этом он старомоден. Таким же задором обладали виднейшие умы эпохи модерна, которые верили в бесконечный прогресс, в то, что природу можно полностью познать и подчинить. Подобно ученым прошлого, Каку не очень-то интересно, нужно ли это делать и какова обратная сторона прогресса. Но XX век, когда людей стерилизовали и истребляли согласно наукообразным постулатам евгеники, а мир чуть не сгорел в пламени ядерных бомб, показал, что знания не всегда приносят благо.

В приведенном отрывке из новой книги Каку идет речь о том, как усовершенствовать человека для путешествий к другим звездным системам. Ученым придется постараться: даже до ближайшей звезды придется лететь сотни, а то и тысячи лет.

Может ли современная наука раскрыть секреты процессов старения, замедлив или даже вообще остановив ход биологических часов и увеличив ожидаемую продолжительность жизни почти до бесконечности?

Человечество стремится к этому испокон веку, но есть и новый фактор — в настоящее время эта идея привлекла к себе внимание многих богатейших людей планеты. Все больше предпринимателей из Кремниевой долины вкладывают миллионы в исследование процессов старения с целью победить этот процесс. Не удовлетворившись объединением всего мира в единую сеть, они ставят перед собой новую цель — жить вечно. Сооснователь Google Сергей Брин надеется найти ни много ни мало «лекарство от смерти». И компания Calico под управлением Брина со временем, возможно, вольет миллиарды долларов в партнерство с фармацевтической компанией AbbVie, чтобы разобраться с этой проблемой. Сооснователь Oracle Ларри Эллисон считает, что смириться со смертностью человека «немыслимо». Сооснователь компании PayPal Питер Тиль мечтает прожить скромные 120 лет, тогда как русский интернет-магнат Дмитрий Ицков хочет жить до 10 000 лет. С поддержкой таких людей, как Брин, и доступом к технологическим инновациям мы, возможно, сумеем наконец направить всю мощь современной науки на разгадку этой древней тайны и повышение продолжительности нашей жизни.

Не так давно ученые раскрыли один из глубочайших секретов процесса старения. После многих столетий фальстартов у нас имеется всего несколько надежных, проверяемых теорий, которые представляются перспективными. Среди них ограничение калорийности, теломераза и гены старения.

Из перечисленного только один метод уже доказал способность продлевать жизнь животных, иногда даже удваивать ее срок. Этот метод подразумевает серьезное ограничение калорийности пищи животного.

В среднем те животные, которые съедают на 30% меньше калорий, живут на 30% дольше. Это было продемонстрировано на дрожжевых клетках, червях, насекомых, мышах и крысах, собаках и кошках, а теперь уже и на приматах. Строго говоря, это единственный метод, принимаемый всеми учеными: все признают, что он меняет продолжительность жизни всех без исключения животных, на которых до сих пор проводились испытания. Единственное значимое животное, на котором этот метод до сих пор не опробован, — это человек.

Теория состоит в том, что животные в дикой природе ведут полуголодную жизнь. В тучные времена они используют свои ограниченные ресурсы на продление рода, а в тощие времена входят в состояние, близкое к анабиозу, чтобы сберечь ресурсы и пережить голодный период. Уменьшение рациона запускает второй вариант биологического ответа организма, и животное живет дольше.

Читайте также:  Диоксид кремния в природе

Единственная проблема ограничения калорийности, однако, состоит в том, что при низкокалорийном питании животные становятся сонными, вялыми и теряют интерес к сексу. А большинство людей заартачится, если предложить им съедать на 30% калорий меньше. Поэтому фармацевтическая промышленность очень хотела бы найти химические вещества, которые управляют этим процессом, и овладеть мощью ограничения калорийности, избежав при этом ее очевидных побочных эффектов.

Не так давно было выделено перспективное химическое вещество, получившее название ресвератрол. Это вещество, обнаруженное в красном вине, помогает активировать белок сиртуин, который, как было показано, замедляет процесс окисления — принципиально важный компонент старения — и потому может отчасти защитить организм от связанного со старением повреждения молекул.

Мне довелось брать интервью у Леонарда Гаренте, исследователя из Массачусетского технологического института, который первым продемонстрировал связь между этими химическими веществами и процессом старения. Он был удивлен количеством фанатиков новых диет, набросившихся на эти соединения как на источник вечной молодости. Гаренте относился к этому скептически, но допускал, что если когда-нибудь будет найдено реальное средство от старения, то эти вещества, возможно, сыграют здесь определенную роль. Он даже стал одним из основателей компании Elysium Health, занявшейся такими исследованиями.

Еще одним ключом к проблеме старения может стать теломераза, помогающая регулировать ход наших биологических часов. При каждом делении клетки концы хромосом, называемые теломерами, становятся чуть короче. Со временем, после приблизительно 50–60 делений, теломеры становятся такими короткими, что вообще пропадают, и хромосома начинает разваливаться. В результате клетка дряхлеет и теряет способность нормально функционировать. Существует предел для числа делений клетки, называемый пределом Хейфлика. (Я однажды брал интервью у доктора Леонарда Хейфлика, и он рассмеялся, когда я спросил его, можно ли каким-то образом обойти предел Хейфлика и обезопасить себя от смерти. Он был настроен в высшей степени скептически и считал этот биологический предел основным в сложном и многообразном биохимическом процессе старения. Мы пока мало знаем о нем и далеки от возможности изменить этот предел в клетках человеческого организма.)

Нобелевский лауреат Элизабет Блэкберн настроена более оптимистично: «Все признаки, включая генетику, говорят, что существует причинная связь между теломерами и теми неприятными вещами, которые происходят по мере старения». Она отмечает, что есть непосредственная связь между укороченными теломерами и некоторыми болезнями. К примеру, если теломеры у вас укороченные (как у нижней трети популяции), риск развития сердечно-сосудистых заболеваний для вас выше на 40%. «Именно укорачивание теломеров, судя по всему, лежит в основе риска тех заболеваний, которые нас убивают… это сердечные болезни, диабет, рак, даже болезнь Альцгеймера», — заключает Блэкберн.

В последнее время ученые экспериментируют с теломеразой — ферментом, открытым Блэкберн и ее коллегами и предотвращающим укорачивание теломеров. Этот фермент способен, в определенном смысле, «остановить часы». Клетки кожи, омываемые теломеразой, могут делиться до бесконечности, выходя далеко за предел Хейфлика. Мне довелось однажды брать интервью у доктора Майкла Уэста, работавшего в Geron Corporation. Уэст экспериментирует с теломеразой и утверждает, что может «обессмертить» клетку кожи в лаборатории, так что она будет жить вечно. Клетки кожи в его лаборатории могут делиться не 50–60, а сотни раз.

Следует, однако, указать, что с теломеразой следует обращаться очень аккуратно, поскольку раковые клетки тоже бессмертны и тоже используют теломеразу, чтобы добиться бессмертия. Одно из отличий раковых клеток от нормальных заключается в том, что они живут вечно и размножаются безо всякого предела, порождая опухоли, которые нас убивают. Так что нежелательным побочным продуктом использования теломеразы может стать рак.

Генетика старения

Еще одна возможность победить старение связана с генной инженерией.

Тот факт, что гены сильно влияют на старение, очевиден. Бабочки после выхода из кокона живут всего несколько дней или недель. Мыши, которых изучают в лабораториях, обычно живут всего около двух лет. Собаки стареют примерно в семь раз быстрее людей и живут немногим более десяти лет.

Читайте также:  Infantilism

Изучая животное царство, мы находим существа, которые живут так долго, что продолжительность их жизни трудно измерить. В 2016 году автор статьи в журнале Science сообщил, что гренландская полярная акула живет в среднем 272 года и превосходит по продолжительности жизни гренландского кита (в среднем 200 лет). Это делает гренландскую акулу самым долгоживущим позвоночным животным. Их возраст ученые подсчитывали путем анализа слоев ткани в глазу акулы, который растет послойно, как луковица. Мало того, они обнаружили одну акулу, возраст которой составлял 392 года, и еще одну, которой, возможно, было целых 512 лет.

Исследование механизмов старения

Процесс старения на уровне целостного организма — не до конца изученный процесс, и поэтому не существует единой точки зрения на причины, обуславливающие возрастные изменения. Однако исследования механизмов старения имеют безусловную практическую ценность, позволяя определить наиболее эффективные методы его замедления.

Существует несколько различных подходов к классификации теорий, описывающих механизмы старения. Мы предлагаем выделить три ключевых группы теорий, опираясь на их определение основного аспекта процесса старения: метаболического, регуляторного либо генетического. Каждый из существующих сегодня подходов так или иначе можно отнести к одной из этих групп.

Метаболический аспект

Метаболическому аспекту уделяется основное внимание в теориях накопления повреждений. В этой группе теорий акцент делается на постепенное воздействие неизбежных внутренних изменений и внешней среды на все системы организма. Такое воздействие нарушает биохимические процессы. Можно выделить три основных теории: свободнорадикальную, теорию дефицита нутриентов и теорию поперечных сшивок (связей).

Свободнорадикальная теория старения

Теория была впервые предложена в 50-х годах XX века американским геронтологом Дэнхемом Хармэном. Согласно концепции Хармэна, именно свободные радикалы оказывают решающее воздействие на процессы биосинтеза. Свободные радикалы образуются в клетке в результате биохимических процессов и вызывают повреждения белков, липидов и других биологических молекул, таким образом запуская механизм старения.

С момента возникновения теории уже было доказано, что свободные радикалы могут являться причиной более чем 80 неинфекционных болезней, среди которых — рак, артрит и ряд сердечных заболеваний.

В рамках этой теории старения оказывается актуальным использование антиоксидантов натурального и синтетического происхождения, поскольку именно эти вещества нейтрализуют и предотвращают вредные последствия окисления. Наиболее известными антиоксидантами в антивозрастной медицине являются витамины C, E и бета-каротин (способствует выработке витамина A).

Таким образом, связывая механизм старения с негативным воздействием свободных радикалов, для эффективной диагностики и последующего замедления геронтологических процессов прежде всего необходимо определить степень активности ферментов антиоксидантной системы. Сделать это возможно с помощью генетического тестирования, определяющего индивидуальные особенности механизма защиты клеток от окислительного стресса.

Теория дефицита нутриентов

Данная теория связывает процесс старения с недостатком витаминов и минеральных веществ в потребляемых продуктах. Следует отметить, что способность к усвоению нутриентов снижается с возрастом, поэтому индивидуальная диета также подлежит регулярному пересмотру и корректировке. В противном случае дефицит витаминов и минералов приводит к необратимым изменениям в организме.

Исследование дефицита нутриентов производится посредством анализа их концентрации в крови и волосах. Генотипирование (генетический анализ) позволяет также выявить индивидуальные особенности обмена веществ и специфику усваиваемости витаминов и минеральных веществ. Восстановив необходимый уровень биологически значимых элементов, мы получаем возможность восстановить ряд функций организма и приостановить процесс старения.

Теория образования поперечных связей

Автором теории поперечных связей является биохимик и геронтолог Юхан Бьеркстен. Согласно его подходу, сцепление или склеивание белковых молекул (образование поперечных связей) происходит в связи с воздействием глюкозы. Этот процесс влечет за собой разрушение тканей организма и клеток.

Профилактикой раннего старения в таком случае может стать коррекция питания, направленная на снижение уровня сахара, а также активный образ жизни. Кроме того, замедлить процесс возникновения поперечных связей может прием некоторых препаратов.

Читайте также:  Артроз коленного сустава лечение в домашних условиях народными средствами

Для предварительной диагностики используются маркеры гликозилирования, исследовать которые можно с помощью процедуры генотипирования.

Регуляторный аспект

Входящие во вторую группу теории основаны на гипотезе: старение является ничем иным, как заранее предопределенным спадом иммунной либо нейроэндокринной регуляции.

Аутоиммунная теория

Запрограммированное снижение эффективности работы иммунной системы повышает риск инфекционных заболеваний. Кроме того, иммунная система начинает разрушать собственные клетки — поэтому идентифицировать этот механизм старения возможно посредством выявления аутоантител.

Снижение уровня аутоантител, таким образом, поможет скорректировать или даже приостановить процесс старения. Это становится возможным благодаря применению иммуномодуляторов.

Как и другие теории старения, основанные на регуляторном аспекте, аутоиммунная теория обращается к понятию наследственной предрасположенности. Сегодня выявление подобных программ, заложенных в генах, становится возможным благодаря полноценному исследованию ДНК человека (генетическому анализу).

Нейроэндокринная теория

Нейроэндокринная теория связывает процесс старения с концентрацией гормонов в организме. В молодости достаточный уровень гормонов обеспечивает нормальное функционирование организма, но его снижение с возрастом становится основной причиной быстрого старения.

Антивозрастная терапия довольно часто обращается к исследованию и коррекции различных гормональных нарушений. Продиагностировав уровень гормонов в крови и других биологических жидкостях, а также проведя генетическое тестирование, можно назначить индивидуальную гормономоделирующую терапию, которая простимулирует клетки к восстановлению метаболической активности до уровня молодого организма.

Генетический аспект

В теориях, относящихся к этой группе, старение также рассматривается как запрограммированный спад, однако решающая роль отводится именно наследственной предрасположенности.

Необратимые изменения ДНК, включение и выключение различных генов и сбои в генетических программах, проявляющиеся с годами, приводят к гибели клеток и влияют на функционирование всего организма. Получается, что своеобразные “биологические часы” определяют темпы роста и старения человека.

В наше время генетический анализ позволяет заранее определить предрасположенность организма к различным заболеваниям и существенно снизить риск их возникновения.

Представители теории «программированного» старения исходят из того, что функционирование живого организма запрограммировано природой лишь на период его активной жизнедеятельности, включающей в себя развитие, т. е. рост организма, и способность к репродукции. Сторонники этой теории аргументируют свой вывод тем, что в природе всегда действовал и продолжает действовать закон естественного отбора, и поэтому старые особи в естественных условиях встречаются крайне редко: прежде чем стать старыми, они либо погибают сами, либо их уничтожают свои же сородичи. В живой организм генетически заложена биологическая активность, распространяющаяся только на период его так называемой биологической «полезности».

Представители теории «программированного» старения исходят из положения, согласно которому к процессу старения подключены генетические механизмы и только благодаря их действию происходит эволюция живой природы. Однако в процессе изменений, связанных со старением, могут действовать и другие механизмы, не включенные в генетическую программу, которые оказывают «программированное» воздействие на организм. Такое воздействие может происходить в результате случайного повреждения клетки, необычного воздействия на молекулы, которые, в свою очередь, изменяют структуру клетки, ее функцию и сам процесс метаболизма. Эти необычные изменения могут затронуть и молекулу ДНК, несущую и себе генетическую информацию.

В результате нормальных метаболических процессов в пределах клеток могут образовываться ядовитые побочные продукты типа свободных радикалов. Их вредному воздействию противостоят несколько механизмов защиты клеток. Однако свободные радикалы могут повредить мембрану клетки и вызвать сбой в передаче генетической информации ДНК [5].

Обе эти биологические теории старения являются очень общими, слишком широко трактующими причины процессов инволюции, происходящих в старости. В рамках этих подходов находит место и теория основоположника отечественной геронтологии А. А. Богомольца, который связывал старение с дисгармонией физиологических процессов организма, и теория И. И. Мечникова, рассматривающего старение как процесс интоксикации [19].

Биологические теории старения являются наиболее обоснованными и верифицированными (в плане психологических исследований старости мы будем говорить не о теориях, а лишь о подходах к проблеме). Однако биологические теории не учитывают дифференциации двух аспектов старости — физического и психологического, и роль психологического фактора в удлинении человеческой жизни [14].

Ссылка на основную публикацию
Бетулавит
Бетулин — это очень интересное вещество, которое входит в состав бересты березы. И именно он придает ей белый цвет. С...
Беродуал сироп инструкция по применению
Инструкция по применению: Цены в интернет-аптеках: Беродуал – препарат, применяемый при лечении бронхиальной астмы и хронического обструктивного бронхита. Форма выпуска...
Беродуал снимает одышку
Девочки, опять сын сегодня, вернее сейчас закашлял сильно и отдышка, как будто бегал. Ну ему тяжело, видно. Дышим сейчас беродуалом....
Бешенство термообработка
Александр Сидорчук | Птичий грипп известен достаточно давно. Более того, им болела птица на территории нашей страны. Было это лет...
Adblock detector