«Вечная молодость» землекопов, «белок долголетия» и голодание — мифы о старении и его обратимости

Сможет ли человечество когда-нибудь перестать стареть и умирать? Действительно ли голодание продлевает жизнь? И причем тут голый землекоп? Подробно о старении на лекции в пространстве Охта-8 рассказал Дмитрий Мадера  кандидат биологических наук, PhD, руководитель отдела молекулярной генетики инновационной биотехнологической компании BIOCAD. Главное записал ITMO.NEWS.

Источник: sciencenews.org

Определимся с терминами

Для начала нужно понять, а что же вообще такое старение. На бытовом уровне всё понятно: старость приходит с возрастом. Но всё отнюдь не так просто, и цифра в паспорте далеко не всегда совпадает с биологическим возрастом, ведь у каждого человека жизненные процессы протекают совершенно по-разному. Не стоит забывать и о некоторых генетических заболеваниях, таких как синдром Дауна или прогерия, жертвы которых стареют значительно быстрее.

Согласно общепринятому определению, старение — это феномен повышения вероятности смерти с увеличением возраста. Причем, согласно закону Гомпертца, корреляция растет экспоненциально. Примерно с момента наступления одиннадцатилетнего возраста риск смерти кратно увеличивается каждый год. 

Старость измеряется четырьмя способами: 

  • визуальная оценка (если вы, например, выглядите сильно старше своего «паспортного» возраста — это повод серьезно задуматься); 
  • наличие «возрастных» болезней (например, болезни Альцгеймера, диабета, сердечной недостаточности);
  • физиологические маркеры (хуже работают органы, иммунитет, снижаются восстановительные способности);
  • биологические маркеры (например, длина теломер или модификации ДНК).

Все эти факторы неразрывно связаны между собой, ведь старение — очень сложный процесс, который задействует множество механизмов одновременно. 

Источник: unsplash.com
Источник: unsplash.com

Производственный брак или механический износ

Есть два взгляда на причины старения: либо это заложенная природой программа, либо это естественный износ, который происходит из-за накопления в течение жизни дефектов. 

Если допустить, что старение — это программа, то сразу же возникает вопрос: а можно ли ее сломать, остановить ее выполнение и, как следствие, остаться вечно молодым? 

К сожалению, на данный момент таких прецедентов нет. Кто-то может возразить, что вот, например, точно известно, что генетические изменения в рецепторах гормона роста провоцируют значительное увеличение продолжительности жизни у мужчин. Но можно ли сказать, что эти мужчины не стареют? Скорее, процесс старения у них просто отложен, но совершенно точно не остановлен. 

Гипотезу «запрограммированного» старения также опровергает существование весьма экстраординарного животного. Голый землекоп (Heterocephalus glaber) — это африканский грызун, обитающий, как понятно из названия, под землей. Он не только не стареет (вообще!), но и практически не болеет раком. За все годы наблюдения были зарегистрированы только две особи, которых этот недуг все же настиг. В лабораторных условиях землекоп доживает до максимальных для грызуна 30 лет. Из других суперспособностей: он не чувствует боли, даже если его резать, жечь или поливать кислотой, но сейчас не об этом.

Исследователи считают, что одна из возможных разгадок вечной молодости землекопов — высокая активность теломеразы и других внутренних механизмов по восстановлению поврежденных структур ДНК.

Голый землекоп. Источник: pbs.org
Голый землекоп. Источник: pbs.org

Эгоистичный ген

Примерно половина закодированных в ДНК генов не то что бы были как-то полезны для нас. Это просто информация, распространяющаяся сама по себе. Ее единственная цель — размножиться как можно больше раз. Эти повторяющиеся цепочки кода (ретротранспозоны) вполне можно назвать древнейшими вирусами. 

Деление клетки всегда сопровождается дублированием генетической информации, и чем старше клетка, тем больше элементов присутствует в ее геноме и тем быстрее в ней происходит процесс обратной транскрипции из РНК в ДНК. Но вот в чем загвоздка: этот процесс сам по себе сопровождается большим количеством ошибок, но тут еще вмешиваются различные стрессовые факторы (например, известные всем свободные радикалы), которые еще больше дерегулируют геном. В итоге клетка превращается в массу генетических ошибок и мутаций, которые продолжают воспроизводить сами себя.

Но не все так страшно, ведь у каждого из нас есть белок сиртуин (SIRT6), одна из функций которого — блокировать копирование повторяющихся элементов ДНК (тех самых «вирусов»), а также восстанавливать разрывы в цепочках. Вот только с возрастом эффективность работы этого белка снижается.

Дмитрий Мадера. Источник: us-patent.ru
Дмитрий Мадера. Источник: us-patent.ru

Некоторые называют сиртуин «белком долголетия», ведь эксперименты на мышах показали, что, если им искусственно добавить ген, кодирующий этот самый сиртуин в больших количествах, они живут дольше (а те, у кого этот белок не вырабатывается вообще, умирают крайне быстро). 

Работает ли это с людьми? Удивительно, но это можно проверить по пациентам с ВИЧ, которые проходят курс высокоактивной антиретровирусной терапии (HAART). Этот метод лечения основан как раз на подавлении обратной транскриптазы (что делает тот же сиртуин), кодирующей фермент ВИЧ снова и снова. Как ни парадоксально, но пациенты, принимающие антиретровирусные препараты на постоянной основе, в теории могут прожить несколько дольше, чем здоровые люди.

«Кровь девственниц» и голодание

Так мы подошли к самой интересной части нашего разговора: а что вообще можно сделать, чтобы остановить старение, и можно ли?

Мы уже рассказали про эксперименты с сиртуином, но есть и другие способы. Например, переливание крови молодых особей старым.

В 80-е годы были весьма популярны эксперименты с парабионтами. Это отдельные организмы, которые делят общую кровеносную систему на двоих (сиамские близнецы, например). Так вот, ученые увлеклись созданием лабораторных мутантов: они сшивали двух мышей разного возраста и смотрели, что получится. А получилось, что у более старой мыши резко подскакивали показатели здоровья: у них регенерировалась печень, увеличивалось деление нейронов, улучшалось обоняние, они стали гораздо лучше выполнять поведенческие тесты. На лицо все признаки волшебного «омоложения». Обязательно ли было сшивать мышей? Нет, переливание тоже работает, но только регулярное. 

Источник: medium.com
Источник: medium.com

Какой именно фактор в молодой крови запускает омоложение, пока что так и не выяснено.

Еще один подтвержденный метод продления жизни, который действует для всех многоклеточных организмов — от нематод до сапиенсов — это голодание. В многочисленных экспериментах и тестах, проведенных на абсолютно разных животных, было установлено, что снижение рациона напрямую влияет на продолжительность жизни. Наилучшие результаты были достигнуты при сокращении потребления пищи на 65% от того количества, что животное бы съедало, если бы его ни в чем не ограничивали. 

Можно ли добиться тех же результатов без голодных мук? Теоретически это возможно, и ученые активно занимаются этой проблемой. 

В центре исследований — комплекс белков TOR, которые отвечают за метаболизм клетки, ее рост и запасание в ней энергии. Если эти белки заблокировать, то АТФ не будет синтезироваться, и организм будет считать, что он голодает. Сделать это можно двумя способами: напрямую с помощью препарата рапамицина (его так же используют в противораковой терапии, потому что он замедляет темпы роста опухолевых клеток) или косвенно через метформин (лекарство для диабетиков). Однако оба эти препарата показали не такую высокую эффективность, как обычное голодание, а в опытах с рапамицином вообще выяснилось, что жизнь удлиняется только у мышей-самцов, а у самок, наоборот, укорачивается. 

К тому же, оба этих препарата могут похвастаться весьма длинным перечнем серьезных побочных эффектов, таких как тошнота, рвота, диарея, а также снижение уровня тестостерона и сперматогенеза.

Источник: insights.humancapital.aon.com
Источник: insights.humancapital.aon.com

Сколько природой отведено

Если посмотреть на эволюционные механизмы старения, то в природе это работает так: продолжительность жизни животного тем больше, чем меньше ему угрожает внешняя среда. К примеру, организм мыши не рассчитан на долгие годы жизни, скорее всего она умрет в довольно раннем возрасте. А вот слоны или киты прекрасно себя чувствуют десятки лет, ведь их внушительные размеры оберегают их от хищников.

Чем выше вероятность выживаемости животного, тем активнее и дольше в нем работают внутренние механизмы защиты и восстановления ДНК. 

Если смотреть на график сравнения размеров животного и длины его жизни, то мы заметим прямую корреляцию, за исключением таких факторов, как способность к полету (такое преимущество сразу добавляет несколько лет) или специфический ареал. 

А что же человек? Человеку природа отмерила не больше сорока лет — мало кто из наших первобытных предков доживал до столь «преклонного» возраста. И хотя мы вырвались из-под влияния природных факторов, победили большинство болезней и обезопасили себя от хищников, эволюция не очень-то поспевает за нами.

Изменится ли что-то в будущем? Наверняка люди станут жить несколько дольше, чем сейчас, но полностью остановить процесс старения все-таки невозможно. Максимум, что мы можем, это отсрочить его. 

Не стоит верить и в одну-единственную «волшебную таблетку». Ведь, как уже упоминалось, старение — это комплексный процесс, который требует комплексного решения.

Редакция новостного портала
Архив по годам:
Пресс-служба