Лекарство от старости

[donmigel_62]

Лекарство от старости

                     Дэвид Синклэйр

Возможен ли эликсир вечной молодости? Некоторые учёные считают, что да. Возможно, он уже существует.

Человек много тысяч лет наблюдает за тем, как он сам и люди вокруг него рождаются, растут, стареют и умирают. Можно с уверенностью сказать, что за всю историю человечества эта схема развития событий не была нарушена ни разу: за зрелостью всегда следует старость, а за старостью – смерть. Но действительно ли необратимо старение? Новое открытие заставляет по-новому взглянуть на вопрос, ещё несколько лет назад казавшийся совершенно однозначным.

Обязательно ли стареть?

Старение – это не просто «износ» организма. Вопреки распространённому мнению, чисто теоретически не существует каких-либо неоспоримых причин, по которым время жизни клетки, ткани или органа должно быть ограничено.

За миллиарды лет эволюции клеточные системы в совершенстве овладели механизмами самоконтроля, саморегуляции и регенерации.

Эти механизмы работают на всех уровнях. В мире молекул они представлены, например, целой армией белков, проверяющих и перепроверяющих ДНК на предмет повреждений и ошибок. Бок о бок с ними работают сотни «молекулярных сенсоров», выявляющих «бракованные» и пришедшие в негодность белки и помечая их для уничтожения. Эти и многие другие системы ежесекундно корректируют состояние клетки. Все выносимые ими решения многократно верифицируются, «подтверждаясь» или «отменяясь» в сложнейших и многоступенчатых каскадах взаимодействий, пронизывающих клетку.

На уровне тканей, органов и целых организмов механизмы контроля не менее сложны и разветвлены. Иммунная система сканирует поверхность клеток на предмет обнаружения следов чужеродных молекул, а также «вынюхивает» постоянно образующиеся раковые клетки и уничтожает их на месте. Органы держат друг друга в узде, связываясь между собой с помощью «электронной почты» нервов и «химической почты» гормонов.

Помимо координации и контроля, для «вечной молодости» молекул, клеток, тканей и организмов нужен ещё один элемент – регенерация. Это тоже, в сущности, рутинный процесс.

ДНК обладает множеством механизмов «восстановления из резервной копии». Белки, РНК и другие «рабочие молекулы» – вообще расходные материалы, постоянно обновляющиеся в каждой клетке. Сами клетки во многих тканях постоянно обновляются, замещаясь новыми. Даже нервные клетки, которые исторически считались «невосстанавливаемыми», продолжают возникать даже во взрослом организме.

О том, что принципиально восстановить можно практически что угодно, свидетельствуют и эксперименты с индуцированными стволовыми клетками. Если взрослую клетку, имеющую срок жизни и ограниченное количество возможных делений, можно превратить в стволовую клетку, способную развиться в любую другую ткань и в принципе готовую делиться бесконечно – то о каких фундаментальных «сроках годности» может идти речь?

Дай дорогу молодым

Почему же тогда мы не живём вечно? Дело в том, что с точки зрения эволюции в вечной жизни нет ничего хорошего. Эволюция «работает» не с индивидуальными особями, а с популяциями. Если бы популяция на протяжении тысяч лет состояла из одних и тех же животных, никак не меняющихся всё это время, то рано или поздно они бы перестали быть хорошо приспособленными к окружающей среде.

Пожилым людям бывает трудно угнаться за техническими новинками и культурными веяниями, составляющими жизнь молодёжи. Так же и в делах живой природы «вечным» животным было бы трудно поддерживать свои умения на нужном уровне: например, добывать новую пищу или выживать в условиях меняющегося климата.

Половое размножение – главный механизм, который природа придумала для обеспечения постоянного разнообразия генов. С каждым его циклом гены тасуются, мутируют, видоизменяются. Каждая новая комбинация проверяется на прочность естественным отбором, открывая потрясающую приспосабливаемость к меняющейся среде.

Но любое размножение неминуемо вызывает проблему «нерезиновости» экологической ниши. Особенно остро вопрос ограниченности пригодного для жизни пространства стоит в наземных условиях, в которых эволюционировали и млекопитающие. Единственный выход из положения не отличается гуманностью, но таковая вообще не характерна для природы. Размножившиеся особи должны рано или поздно уступить место под солнцем молодым.

Эта необходимость на популяционном уровне и привела к возникновению такого феномена, как старение. Недавние исследования показывают, что разные группы животных стареют по-разному – и всё-таки в той или иной форме старение довольно универсально.

Главная болезнь человечества

Что такое старение? Это постепенное снижение базовых функций организма, приводящее в конечном итоге к смерти. Долгое время наука занималась только симптомами старения, такими, как, например, рак, мышечная атрофия или болезнь Альцгеймера. Мало у кого возникают сомнения в том, что эти состояния представляют собой именно болезни: учёные ищут их первопричину, разрабатывают лекарства, проводят клинические испытания – с довольно впечатляющими результатами.

Тем не менее идея о том, что и само старение можно отнести к заболеваниям – довольно новая. С одной стороны, очевидно, что старение повышает вероятность всех описанных патологий а, возможно, даже лежит в их основе. С другой стороны, до относительно недавнего времени термин «старение» вообще, строго говоря, не был научным: им просто объединяли весь спектр неприятностей, возникающих с возрастом.

Другими словами, в рассмотрении старения отдельно от других патологий раньше просто не было смысла: сказать «старение – причина рака» было всё равно, что сказать «авария – причина лобового столкновения». Однако за последние десятилетия стало понятно, что старение – не просто собирательный термин, а вполне конкретная последовательность событий, заложенных в нас генетически.

Как и «клеточное самоубийство», или апоптоз, вызываемый самой клеткой при возникновении неразрешимой проблемы, старение – это запрограммированный процесс. Детали этого процесса на уровне клеток и молекул пока слишком мало изучены, чтобы их можно было упрощать до формы, доступной любознательному неспециалисту.

Тем не менее уже сейчас можно с уверенностью утверждать, что существуют вполне конкретные молекулярные взаимодействия, в определённый момент активизирующиеся у всех млекопитающих.

Они и вызывают длительную и разветвлённую последовательность событий, в конечном итоге приводящую к смерти. Можно сказать, что старение – это самоубийство всего организма, осуществляемое независимо от его воли.

Такую «программу старения» можно отсрочить. В это трудно поверить, но за последние двести лет средняя продолжительность жизни увеличилась в два раза даже во многих отсталых странах. При этом продолжительность пожилого возраста более-менее неизменна. Таким образом, впечатляющее удлинение жизни достигается не «растягиванием» старения, а его отсрочкой.

Выходит, старение – это приговор? Время не повернуть назад, и однажды начавшись, старение никуда не денется – эта идея настолько глубоко заложена в наше представление о жизни и смерти, что крайне сложно представить себе иную ситуацию. Действительно, научная догма до недавнего времени однозначно гласила: старение необратимо. Сегодня эта догма впервые пошатнулась.

Телефонная линия молодости

Группа учёных из Гарвардского университета под руководством Дэвида Синклэйра проводила исследования, связанные с ролью митохондрий при старении. Эта тема сегодня – одна из наиболее популярных в области. Достоверно известно, что при старении активность митохондрий – главных клеточных «электростанций» – резко снижается.



На митохондриях сходятся две из наших главных потребностей: пища и воздух. С помощью кислорода митохондрии «выделяют» из питательных соединений химическую энергию, переводя её в нужную для клетки форму. Без митохондрий (или без кислорода) клетка может это делать, но несопоставимо менее эффективно.

Сами митохондрии удивительны тем, что эволюционно произошли из бактерий. Когда-то давно простейшие одноклеточные существа поглотили прогрессивную бактерию, и, наверное, переварили бы её без задней мысли. Но внезапно обнаружилось, что бактерии очень комфортно живётся внутри «большого друга». Последнему же такое сожительство оказалось тем более на руку: бактерия стала обеспечивать клетку невиданным количеством энергии – только успевай подавать кислород.

С тех пор прошли миллиарды лет, но митохондрии всё ещё сохранили признаки «бактериальности». Например, они обладают собственным геномом и часть своих функций обеспечивают независимо от остальной клетки. И всё-таки полной автономности у митохондрий уже давно нет, поэтому для их нормального существования необходима постоянная координация действий между «центром» (ядром, где располагается «главный» геном) и «ставкой» – маленьким, но очень независимым геномом самой митохондрии.

Именно эта связь между ядром и митохондриями нарушается при старении: они как будто перестают разговаривать друг с другом. В результате ядро не знает о потребностях митохондрии и не может должным образом обеспечить её нужным «оборудованием» – митохондриальными белками, закодированными в ядре. В итоге митохондрия не может нормально функционировать, что, в свою очередь, приводит к «цепной реакции» старения клетки.

До сих пор непонятно, является ли такое нарушение работы митохондрий причиной или всё-таки следствием старения. Одна из сложностей в этом вопросе – неоднозначность той самой связи между ядром и митохондрией. О том, как именно они общаются в норме, известно неплохо. Но никаких проблем с этим обычным «каналом общения» при старении не наблюдается.

Учёные из Гарвардского университета обнаружили принципиально новый механизм, с помощью которого осуществляется координация работы митохондрий и ядра. Именно этот механизм, как показывают их исследования, нарушается при старении.

Повернуть стрелки вспять?

Обнаружив эту новую внутриклеточную связь, исследователи, как настоящие сыщики, принялись распутывать её шаг за шагом. Установив роль в процессе нескольких промежуточных звеньев-белков, они, наконец, вышли на довольно неожиданную молекулу.

Ей оказался никотинамидаденин (НАД) – одно из базовых соединений, участвующих в клеточном энергообмене. Его содержание в клетке действительно снижается в процессе старения. Как установили гарвардские учёные, недостаток НАД нарушает работу открытого ими «канала связи» между митохондриями и ядром. Как и почему возникает недостаток НАД – пока не до конца понятно.

Что же такого особенного в НАД? Дело в том, что это молекула, которая хорошо известна и изучена вдоль и поперёк. Мы недурно представляем себе, откуда она берётся и где используется. Самое главное – мы знаем, как на это можно повлиять. Существуют препараты, которые могут повысить в клетке содержание НАД. Разумеется, первое, что сделали учёные, обнаружив роль НАД в старении – это дали один из таких препаратов старым мышам.

Результаты оказались ошеломляющими. В течение одной недели мыши возрастом в 22 месяца восстановили работу митохондрий. Но важнее другое: по ряду биохимических показателей их мышцы оказались на уровне молодых шестимесячных мышей! Это прямо противоречит уже упоминавшейся догме биологии старения. Если старых мышей действительно можно сделать молодыми – то значит, старение всё-таки обратимо?

Статья группы Синклэйра в Cell обрывается на этом самом интересном месте: создаётся впечатление, что скудные данные об «омоложении мышей» – это только намёк на то, что исследователи решили оставить на следующую статью.

Их можно понять: если их результаты – потенциально «нобелевские» – подтвердятся не только на мышцах, но и на других органах, то этически довольно спорный вопрос об эликсире молодости не просто замаячит на горизонте, а скорее проломит дверь самым бесцеремонным образом.

Comments

[3seemingmonkeys.livejournal.com]

сколько уже находили "механизмов старения", то теломеры, то еще что-то, теперь митохондрии.. все из-за странной идеи о том, что старение является эволюционной адаптацией. старение это общий износ, когда все системы постепенно приходят в негодность. пока организм молод - его выгодно чинить, когда же он старый и напоминает уже тришкин кафтан, его лучше выбросить. вот и весь секрет.

[donmigel-62.livejournal.com]

Вы не совсем верно рассуждаете. Многие механизмы старения клеток имеют общую причину. Митохондрии, возможно - это и есть та самая причина. Геронтологические исследования профессора Скулачёва, тоже основаны на "зарядке" митохондрий. Всё работает. (см. SkQ) Теломеразу, кстати, хакнули в середине этого года.

А что значит "все системы"? Все системы состоят из клеток. При подвижных "батарейках"-митохондриях, нет никаких причин для старения клетки. И теломеры, возможно будут нормальной длины, и апоптоза не станет.

Старение и есть эволюционная адаптация. Если голым землекопам в процессе эволюции не понадобилась такая адаптация, то они живут-поживают и не стареют. )

[3seemingmonkeys.livejournal.com]

любая система имеет срок жизни, живая или нет. существует теория надежности и в ней есть специальный термин - наработка на отказ. всё рано или поздно ломается до такой степени, что само починиться уже не может, какой бы совершенной система ни была. почему люди думают, что живые устройства чем-то должны принципиально отличаться от технических?

простейшее моделирование показывает, что смерть как таковая для адаптации как раз таки вредна. если вы работали с генетическими алгоритмами.. там становится очевидно что специально убивать представителей более ранних поколений не имеет никакого смысла.

чтобы вы не отметали с порога, скажу, что со мной согласен Александр Марков (точнее, конечно, я с ним).

[donmigel-62.livejournal.com]

Существуют различия между живыми и неживыми системами. В существующих неживых системах пока отсутствуют механизмы присущие живым. Самосборка, как один из примеров.

Где вы прочитали о "специальном" убийстве? В определённый момент времени происходит эволюционное преобразование, мутация, в генах, в соответствии с внешними условиями, необходимыми для адаптации. Вид, благодаря этим изменениям, получает преимущество и выживает. Вполне возможно, что естественные мутации в наших генах смогут привести к значительному увеличению продолжительности жизни без старости через несколько тысячелетий или даже миллионов лет.
Ещё раз приведу пример голого землекопа. Почему у данного вида нет механизма старения?

Чтобы вы не тоже не отметали с порога, скажу, что я разделяю мнения профессора Скулачёва и творца Крейга Вентера. )

[3seemingmonkeys.livejournal.com]

>голым землекопам
это интересные животные, в смысле их устойчивости к раку, но они так же умирают как и все. длительная жизнь является адаптацией (которая не всегда оправдана), а не смерть. нет никакого специального "механизма старения", ни у кого.

[donmigel-62.livejournal.com]

>В апреле 2002 года недалеко от местечка Мтито Анджел, Кения, умер самец голого землекопа, впервые пойманный аж в 1974 году в возрасте примерно 1 года. Это означает, что его возраст при смерти составлял более 28 лет [Р.Буффенштейн, 2002]. Такая продолжительность жизни является рекордом среди грызунов! Поясню для сравнения, что любой представитель отряда грызунов, обладающий такой же массой тела живет в среднем не более 3х-4х лет, то есть в 7-8 раз меньше.
Но кроме того, что голые землекопы живут колоссально долго, они обладают еще одной крайне необычной особенностью. Дело в том, что в течении почти всей жизни они не стареют [РБК daily, 2008]! Просто доживая до определенного возраста грызун внезапно умирает. У землекопов четырех возрастных групп были исследованы многие признаки, которые у других животных изменяются с возрастом. Масса тела, базальный уровень метаболизма, химический состав тела, минерализация костей, активность антиоксидантных систем организма - все эти показатели не подлежали возрастным изменениям [Р.Буффенштейн, 2002, 2005]! Сердечно-сосудистая система у 20-летних животных была почти в таком же хорошем состоянии, как у 2-х летних [З.Унгвари, 2007]. А ведь именно болезни сердечно-сосудистой системы организма, такие как инфаркт, чаще всего приводят к смерти. Самка-королева не теряет способности к рождению детенышей почти до окончания жизни. Иными словами необычные грызуны сохраняют молодость до самой смерти!<

Я вообще нигде и никогда не писал о бессмертии. Я, как и многие современные учёные утверждаю, что уже сегодня с помощью имеющихся технологий возможно существенное увеличение продолжительности и качества жизни.

В будущем, вероятность увеличения продолжительности жизни до фантастических цифр, - не отрицаю. Особенно если принимать во внимание не обязательность существование сознания\памяти\личности только в существующем "биологическом костюме".

[3seemingmonkeys.livejournal.com]

землекопы очень сильно отличаются по строению от других грызунов, они хладнокровные, у них замедленный метаболизм. среди хладнокровных большая продолжительность жизни обычное явление, черепахи вон и по 200 лет живут.
причина смерти просто не установлена, я уверен это в сущности то же что и у всех - критический сбой в одной из систем организма. то, что другие системы при этом в отличном состоянии, может говорить о том, что мутация, резко повышающая продолжительность жизни, появилась у него недавно (насколько я понял это побочный эффект от сверхвыработки определенного вещества делающего кожу более пригодной для подземной жизни, а по совместительству препятствующего образованию рака). со временем надежность остальных систем подстроится под новую продолжительность жизни, так что всё будет рушиться примерно в одно время.

насчет возможности радикального продления жизни человека я и не спорю, а совсем даже наоборот. или кто там уже будет.. постчеловек.