Поддержание тела должно осуществляться только настолько, насколько это необходимо на протяжении обычного времени выживания в природе. Например, поскольку 90 % диких мышей умирает на протяжении первого года жизни, преимущественно от холода, инвестиции ресурсов в выживание на протяжении дольшего времени будут касаться только 10 % популяции. Таким образом, трёхлетняя продолжительность жизни мышей полностью достаточна для всех потребностей в природе, а с точки зрения эволюции, ресурсы следует тратить, например, на улучшение сохранения тепла или размножения, вместо борьбы со старостью. Таким образом, продолжительность жизни мыши наилучшим образом отвечает экологическим условиям её жизни.
Теория «одноразового тела» делает несколько допущений, которые касаются физиологи процесса старения. Согласно этой теории, старение возникает в результате неидеальных функций ремонта и поддержки соматических клеток, которые адаптированы для удовлетворения экологических потребностей. Повреждения, в свою очередь, являются результатом стохастических процессов, связанных с жизнедеятельностью клеток. Долголетие контролируется за счёт контроля генов, которые отвечают за эти функции, а бессмертие генеративных клеток, в отличие от соматических, является результатом больших затрат ресурсов и, возможно, отсутствия некоторых источников повреждений.
Молекулярные механизмы
Существуют свидетельства нескольких важнейших механизмов повреждения макромолекул, которые обычно действуют параллельно один другому или зависят один от другого[7]. Вероятно, любой из этих механизмов может играть доминирующую роль при определённых обстоятельствах.
Во многих из этих процессов важную роль играют активные формы кислорода (в частности свободные радикалы), набор свидетельств об их влиянии был получен достаточно давно и сейчас известен под названием «свободно-радикальная теория старения». Сегодня, тем не менее, механизмы старения намного более детализированы.
Теория соматических мутаций
Многие работы показали увеличение с возрастом числа соматических мутаций и других форм повреждения ДНК, предлагая репарацию (ремонт) ДНК в качестве важного фактора поддержки долголетия клеток. Повреждения ДНК типичны для клеток, и вызываются такими факторами как жёсткая радиация и активные формы кислорода, и потому целостность ДНК может поддерживаться только за счёт механизмов репарации. Действительно, существует зависимость между долголетием и репарацией ДНК, как это было продемонстрировано на примере фермента поли-АДФ-рибоза-полимеразы-1 (PARP-1), важного игрока в клеточном ответе на вызванное стрессом повреждение ДНК[13]. Более высокие уровни PARP-1 ассоциируются с большей продолжительностью жизни.
Накопление изменённых белков
Также важен для выживания клеток кругооборот белков, для которого критично появление повреждённых и лишних белков. Окисленные белки являются типичным результатом влияния активных форм кислорода, которые образуются в результате многих метаболических процессов клетки и часто мешают корректной работе белка. Тем не менее, механизмы репарации не всегда могут распознать повреждённые белки[14] и становятся менее эффективными с возрастом[7] за счёт снижения активности протеосомы[15]. В некоторых случаях белки являются частью статических структур, таких как клеточная стенка, которые не могут быть легко разрушены. Кругооборот белков зависит также и от белков-шаперонов, которые помогают белкам получать необходимую конформацию. С возрастом наблюдается снижение репарирующей активности[16], хотя это снижение может быть результатом перегрузки шаперонов (и протоасомы) повреждёнными белками.
Существуют свидетельства, что накопление повреждённых белков действительно происходит с возрастом и может отвечать за такие ассоциированные с возрастом болезни как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и катаракта.
Митохондриальная теория
Важность связи между молекулярным стрессом и старением была предположена, основываясь на наблюдениях за эффектом накопления мутаций в митохондриальной ДНК (мтДНК)[17]. Эти данные были подкреплены наблюдением увеличения с возрастом числа клеток, которым не хватает цитохром-с-оксидазы (COX), что ассоциировано с мутациями мтДНК. Такие клетки часто имеют нарушения в производстве АТФ и клеточном энергетическом балансе.
Утрата теломер
Во многих клетках человека утрата способности клеток к делению связана с утратой теломер на концах хромосом, которые утрачиваются после определённого количества делений. Это происходит из-за отсутствия фермента теломеразы, который обычно экспрессуется только у зародышевых и стволовых клеток. Недавно было обнаружено, что окислительный стресс (чрезмерное выделение активных форм кислорода) также может иметь влияние на утрату теломер, значительно ускоряя этот процесс в определённых тканях.
Эпигенетическая теория старения
Клетки со временем медленно теряют маркеры репрессированного хроматина, что может быть связано с дифференцировкой клеток в организме. Утрата маркеров репрессии рано или поздно должна приводить к дерепрессии дремлющих транспозонов, соответственно, к росту количества вызванных ими повреждений ДНК с последующей активацией клеточных системы репарации ДНК. Последние, помимо участия в восстановлении ДНК, вызывают и несанкционированные рекомбинации в теломерах. Также не исключено, что рекомбиназы транспозонов могут непосредственно инициировать подобные рекомбинации. В результате протяженные участки теломерной ДНК преобразуются в кольца и теряются, а теломеры укорачиваются на длину утраченной кольцевой ДНК. Данный процесс ускоряет утрату теломерной ДНК в десятки раз, а последующий апоптоз большинства клеток и предопределяет старение как биологическое явление. Предложенная теория является альтернативой гипотезе о генетически запрограммированном старении и гипотезе о старении как следствии накопления ошибок и повреждений, объясняет механизм ускорения утраты теломер в случае окислительного стресса и повреждений ДНК, а также взаимосвязь старения и возникновения опухолей[19].
Системные и сетевые механизмы
На первых этапах исследования старения, многочисленные теории рассматривались как конкурирующие в пояснении эффекта старения. Тем не менее, сегодня считается, что многие механизмы повреждения клеток действуют параллельно, и клетки также должны тратить ресурсы на борьбу со многими механизмами. Для исследования взаимодействия между всеми механизмами борьбы с повреждениями был предложен системный подход к старению, который пытается одновременно принять во внимание большое количество таких механизмов. Более того, этот подход может чётко разделить механизмы, которые действуют на разных стадиях жизни организма. Например, постепенное накопление мутаций в митохондриальной ДНК часто приводит к накоплению активных форм кислорода и снижению производства энергии, что в свою очередь приводит к увеличению скорости повреждения ДНК и белков клеток.
Другой аспект, который делает системный подход привлекательным, - это понимание разницы между разными типами клеток и тканей организма. Например, клетки, которые активно делятся, с большей вероятностью пострадают от накопления мутаций и утраты теломер, чем дифференцированные клетки. В то же время необходимо уточнить, что данный тезис не относится к быстро и многократно делящимся трансформированным и опухолевым клеткам, которые не утрачивают теломеры и не накапливают мутации. Дифференцированные клетки с большей вероятностью пострадают от повреждения белков, чем клетки, которые быстро делятся и «разбавляют» повреждённые белки вновь синтезированными. Даже если клетка теряет способность к пролиферации за счёт процессов старения, баланс механизмов повреждения в ней сдвигается.
Немного о долгожителях.
Случаи долголетия рассматривались в прошлом как нечто феноменальное, из ряда вон выходящее. Известно, например, что живший в Англии почтовый чиновник Роберт Тэйлор достиг 134 лет. Пораженная и растроганная этим фактом королева Виктория прислала старику свой портрет с надписью: «Дар королевы Виктории Р. Тэйлору в память о его глубокой и беспримерной старости». Правда, случилось непредвиденное: подарок так взволновал долгожителя, что, получив его, он в тот же день скончался.
Французский ученый П. Генио в своей книге «Чтобы жить сто лет» рассказывает о том, что «31 июля 1554 года кардинал д'Арманьяк, проходя по улице, увидел плачущего на пороге своего дома 80-летнего старика. На вопрос кардинала старик ответил, что его побил отец. Удивленный кардинал пожелал увидеть отца. Ему представили очень бодрого старика 113 лет. Старик объяснил кардиналу, что побил сына за неуважение к деду, мимо которого он прошел, не поклонившись. Войдя в дом, кардинал увидел там еще одного старика 143 лет». Согласно описаниям ученых XVI века, очень долгую жизнь прожил английский рыбак Генри Дженкинс, умерший в возрасте 169 лет. До глубокой старости он сохранял ясный ум и работоспособность.
Краткий ракурс в историю макробиотики
XVIII век ознаменовался рождением макробиотики — науки о продлении жизни.
В начале прошлого столетия она достигла своего расцвета. Однако первоначально макробиотика почти целиком сводилась к теории рациональной личной гигиены. В трудах основоположника этой теории X. Гуфеланда можно встретить указания на то, что для продления жизни необходимо правильно питаться, содержать свое тело в чистоте, своевременно лечить болезни.
Известны также исследования в этой области, проводившиеся русским ученым Парфением Енгалычевым. В Москве в 1833 г. вышел его трактат по макробиотике «О продлении человеческой жизни. Как достигать здоровой, веселой и глубокой старости». Автор утверждал, что можно прожить очень долго и сохранить до конца дней отличное физическое и психическое здоровье, если помнить о необходимости рационального питания, о вредном влиянии на организм спиртных напитков и табака, об огромной пользе движений, полноценного отдыха после работы и т. д. Все это способствует предупреждению болезней и обеспечивает здоровую старость.
Большинство исследователей в прошлом пытались разрешить проблему долголетия слишком просто. Они считали, что продлить жизнь можно только одним способом — омоложением состарившегося организма. Теория омоложения в течение долгого времени владела умами ученых. Было написано огромное количество книг, в которых предлагались всевозможные омолаживающие средства, различные «эликсиры молодости», якобы способствующие продлению жизни. Но «лечение» этими средствами естественно не дало никаких положительных результатов. Люди, получавшие «эликсиры», долгожителями не стали.
Затем появились новые течения в науке. Так, некоторые ученые считали, что основным и непременным условием долголетия является вегетарианство. Теория вегетарианства, довольно долго господствовавшая в науке, получила широкий отклик у людей, мечтавших «омолодиться». Они отказывались от мяса, питались лишь овощами и молочными продуктами.
Немало мыслителей пытались открыть секрет вечной молодости с помощью алхимии. Большинство алхимиков считало, что неблагородные металлы, превращенные в золото и серебро, могут служить могущественным эликсиром, универсальным лекарством, сохраняющим здоровье и продлевающим жизнь. Таким образом, была проведена параллель между химическими изменениями металлов и омоложением организма человека.
В 1889 г. французский физиолог Броун-Секар сообщил об изобретенном им новом способе омоложения. После многочисленных экспериментов на животных 72- летний ученый осуществил феноменальный опыт: он ввел себе под кожу вытяжку из семенных желез собаки. Сначала Париж, а затем весь мир с волнением следили за результатами эксперимента, успех которого мог положить начало исполнению вековой мечты человечества. Через несколько дней после эксперимента ученый выступил с докладом на заседании Парижского биологического общества. «В настоящее время,— сказал он,— уже начиная со второго, а особенно с третьего дня после введения вытяжки, все радикально изменилось. Ко мне вернулись утраченные силы. Работа в лаборатории меня теперь мало утомляет, к удивлению моих ассистентов я могу теперь работать часами, не чувствуя необходимости присесть. Уже несколько дней как я после 3 — 4 часов работы в лаборатории могу час или полтора после обеда работать над редактированием моих записок... Без всяких затруднений, и даже не думая об этом, я могу теперь подниматься по лестнице почти бегом, что я всегда делал до 60-летнего возраста».
Страницы: 1, 2, 3
