Можно ли победить старение?

Человек — биологическая система, и он стареет, как многие другие биологические системы. В биологии старение — это увеличение вероятности поломки системы с возрастом. Это определение, возможно, не самое очевидное. Есть организмы, у которых вероятность смерти велика все время, но не увеличивается с возрастом — их считают нестареющими. Соответственно можно определить молодость и старость. Старость — это состояние системы, когда вероятность смерти больше, чем при достижении репродуктивного возраста. Пока примерно такая же — молодость.

При этом опасность смерти от внешних факторов принимается как величина постоянная, хотя разделение причин смерти на случайные и связанные с внутренними нарушениями довольно условно. Например, шанс попасть в автокатастрофу, на первый взгляд, не зависит от возраста, но, по данным исследований, пожилые люди /при прочих равных условиях/ все же чуть чаще ошибаются при вождении автомобиля, потому что им сложнее поворачивать голову и они реже оглядываются.

Ученые приводят самые разные оценки — по некоторым мы начинаем стареть, еще не родившись. Я ориентируюсь на данные, согласно которым с 25-30 лет явно снижаются физические возможности, эффективность организма и способность преодолевать экстремальные условия. Например, если рассматривать альпинистов в возрасте 25-35 лет, вершины Эвереста достигает лишь каждый третий альпинист, начавший восхождение – остальные разворачиваются не дойдя до вершины. Но начиная с 36 лет шансы дойти до вершины снижаются, а после 60 резко возрастает вероятность вообще не вернуться с восхождения. Участие в Олимпийских играх — другой пример экстремальных условий, в которых человек должен выкладываться по полной. Соревнования по вольной борьбе, например, обычно выигрывают спортсмены 25-28 лет, а участники старше 30 практически не побеждают, несмотря на то, что продолжают тренироваться и накапливать опыт. Но стоит помнить, что старость — понятие относительное - в одном мы начинаем стареть в 25, в другом - в 60 или даже 80 лет.

Основная причина для пессимизма в этом вопросе в том, что причин старения, видимо, очень много и, преодолев одну, мы каждый раз будем сталкиваться со следующей. Можно привести простую иллюстрацию. Например, в развивающихся странах высока смертность от инфекционных заболеваний, но почти не болеют раком — люди не доживают до того возраста, когда он проявляется. В развитых европейских, где инфекционные болезни чаще всего вылечивают, продолжительность жизни ограничивают онкологические и сердечно-сосудистые болезни.

Единственный достоверный способ увеличить продолжительность жизни — ограничение питания, уменьшение калорийности и количества пищи. Эту закономерность Клайв Маккей выявил в опытах на лабораторных крысах, но работает она на разных видах живых существ — на дрожжах, плоских червях, плодовых мушках дрозофиллах. По всей видимости, она справедлива и для человека. Сейчас ученые пытаются изобрести способы имитировать ограничение калорийности питания с помощью химических соединений, например, метформина и рапамицина. Но ученым и врачам предстоит пройти еще большой путь, прежде чем можно будет понять, имеет ли смысл использовать их в качестве геропротекторов.

Современные исследования в области замедление старения проводят на очень узких моделях и обычно выявляют только одну из огромного списка возможных причин. На механизмах клеточного уровня сейчас прорабатывается очень много идей, но прошедших клинические испытания и готовых для практического применения решений пока нет. На уровне организма в целом тоже ведутся исследования. Например, есть работы, в которых старение связывают с нарушением мелатонинового цикла. В юном возрасте в течение дня и ночи концентрация мелатонина в организме человека резко меняется, а в старости суточные колебания сглаживаются. Есть предположения, что, наладив мелатониновый цикл, можно заметно увеличить продолжительность жизни. Но непосредственная роль мелатонина при старении понятна не до конца. Исследователями движет предположение, что через воздействие на систему, функционирование которой сильно разнится у молодых и старых, можно влиять на сам процесс старения.

В природе существуют животные, которые не стареют или стареют очень медленно —пресноводная гидра и голый землекоп. Кроме того, не так давно обнаружили гренландскую акулу рекордного для позвоночных возраста 400 лет. Несмотря на то, что причин старения много разных и у многих видов они уникальны, среди них есть общие для разных организмов. При изучении механизма старения на животных, есть большая вероятность найти и понять механизмы, которые справедливы для человека. Но это не значит, что так можно обнаружить абсолютно все причины. 

 

 Виноват кислород /и его активность/ 

 

Кислород, как и любой элемент, который активно вступает во взаимодействие с другими молекулами, — страшный яд для живых систем. Только долгие годы эволюции приспособили нас выживать в очень токсичной атмосфере с содержанием кислорода больше 19%. Более того — мы не можем жить без кислорода. Дэнхем Харман первым обратил внимание, что изменения клеток при старении похожи на повреждения их перекисью водорода. В процессе жизнедеятельности кислород в нашем организме превращается в перекись водорода, которая повреждает молекулы клеток. Эти дефекты накапливаются с возрастом и начинают проявляться в сбое систем организма, болезнях и других признаках старения.
 

 

Человек вырастает из одной-единственной клетки — зиготы. Почти во всех клетках нашего организма содержится ДНК, то есть вся генетическая информация. Часть клеток постоянно разрушаются, а оставшиеся делятся, восполняя пробелы. При каждом делении копируется генетическая информация исходной клетки. Количество этих копирований ДНК огромно — пока вы читаете это объяснение, разрушилось и образовалось несколько миллионов новых клеток — и при каждом есть вероятность возникновения ошибки, мутации. Наш организм умеет с ними справляться, но, когда клеток много — а в человеке их около 30 тысяч миллиардов — эти мутации накапливаются, приумножаются при каждом последующем делении и в результате приводят к системным сбоям — старению. Некоторые такие мутации могут быть фатальны для всего организма — например, раковые клетки тоже появляются из-за мутации в ДНК. 

 

 

В клетках человека практически вся генетическая информация /около 25000 генов/ находится в клеточном ядре, но 37 генов «записаны» отдельно – в молекулах ДНК, которые содержатся в клеточных органеллах – митохондриях. Митохондрия — своеобразная «энергетическая станция» клетки, ее «батарейка». В каждой клетке одно ядро и два постоянных набора хромосом в ядерной ДНК — по одному от каждого из родителей, а митохондриальных ДНК — очень много. Митохондрии в каждой клетке постоянно делятся, исчезают, перевариваются — живут большой сложной жизнью. Иногда в результате мутации часть информации в ДНК митохондрий теряется. Система копирования не умеет различать полные молекулы от сокращенных и продолжают воспроизводить дефектные варианты. Более того, неполные варианты копируются быстрее именно потому, что меньший объем информации скопировать проще. Так вариант с пропусками постепенно вытесняет полный. Когда искаженных, неполных ДНК митохондрий в клетках человека становится очень много, они теряют свои важные свойства, перестают выполнять все функции, что может быть одной из причин старения.

 

 

Леонард Хейфлик обнаружил, что клетки человека в пробирке с питательной средой прекращают делиться после определенного числа копирований. Это значит, что у клеток есть лимит на количество делений, что их возможность к созданию новых клеток чем-то ограничена. Дело оказалось в том, что система копирования молекул ДНК во многих наших клетках устроена так, что небольшой участок недосчитывается. Все равно, что при многократном ксерокопировании книги каждый раз пропадали бы первая и последняя страницы — в итоге это приводит к потере важной информация, значительной части сюжета. Поэтому, как предполагается, некоторые клетки с возрастом начинают медленнее делиться и их начинает не хватать в определенных тканях и органах — способность к восстановлению тканей у пожилых людей и старых животных сокращается. Эти первая и последняя «страницы» молекул ДНК в ядре называются теломерами, а теория — теломерной теорией старения. В половых клетках этого не происходит — продолжать свой род мы можем бесконечно долго.