Самая популярная мечта людей — бессмертие. Желательно при этом оставаться молодым. Решение этой задачи искали лучшие умы человечества. Алхимики тщетно изобретали чудодейственный эликсир, шарлатаны от фармацевтики «впаривали» пилюли жизни, писатели предлагали свои рецепты… Не случайно по сию пору популярны написанные давным-давно «Портрет Дориана Грея» Оскара Уайльда, «Средство Макропулоса» Карела Чапека…
Ход I: возлюбим друг друга
У всех живых существ свой срок. Средняя его продолжительность у человека в развитых странах — около 70 лет, а максимальная — 122 года. Пока.
Несмотря на то что геномы человека и шимпанзе отличаются всего на 1,2%, мы можем дожить до 100–120 лет, а обезьяны только до 60. Ряд ученых связывают это с тем, что в ходе эволюции человека наиболее важным стало развитие мозга и формирование сознания. Кроме того, взрослея, мы передаем опыт и знания (в том числе и медицинские) молодому поколению, чего не могут делать другие животные. Внимание, забота, ответственность за судьбы близких помогают пожилым людям быть активными, бодрыми, быстрее выздоравливать и дольше жить. Этим же объясняют и то, что, потеряв способность рожать детей, женщины продолжают нормально жить, в то время как самки других животных почти сразу умирают. За ненадобностью для природы.
Есть и другое объяснение. Концепция запрограммированной смерти организма (феноптоза) допускает, что команда на самоуничтожение, срабатывающая у старых обезьян, человеческим организмом не принимается. Но какие механизмы отвечают за такую регуляцию продолжительности жизни человека, какую роль играет в этом наше сознание, пока не ясно. Очевидно одно — любовь и внимание никому не навредят.
Чем меньше, тем больше
Есть гипотеза: чем у млекопитающего (а человек — именно оно) дольше период развития зародыша, тем жизнь длиннее. Чем больше рождается детенышей, тем короче. Размер и вес мозга животного (чем больше — тем дольше) и скорость обмена веществ также имеют значение (чем быстрее — тем короче).
Некоторые американские исследователи связывают продолжительность жизни с генетикой вида. Например, в результате мутации лишь одного гена мыши может появиться поколение грызунов, живущих в полтора раза дольше сородичей.
Но это не может быть единственной причиной, так же как и высокая скорость обмена веществ, укорачивающая земное бытие, не обязательно приводит к тому, что большие животные с медленным обменом переживут маленьких. Так, собаки мелких пород обычно живут дольше крупных, а ворон — дольше человека. Исключений немало.
Причина смерти — рождение
Женщины стареют медленнее, чем мужчины, и живут дольше на 6-8 лет. Но и у тех и у других кожа постепенно увядает, появляются пигментные пятна, седина, меняются осанка, походка, ослабевают зрение, память, мышцы, снижается иммунитет. Ну, вы в курсе и даже можете предугадать финал.
Есть больше сотни теорий, пытающихся объяснить, как и почему происходят старение и смерть, случайны ли они или запрограммированы генетически. По общепринятой точке зрения старение - результат множества случайных повреждений. Изнашивание организма возможно, но не обязательно для эволюции, т.к. в дикой природе мало кто доживает до старости. Животные обычно погибают в борьбе с врагами, от инфекций или природных катастроф.
В работе организма неизбежно происходят сбои, причинами которых могут быть радиация, шлаки, вирусы и многое другое. Различные «поломки» накапливаются и, несмотря на механизмы, их исправляющие (системы репарации), становятся несовместимыми с жизнью.
На клеточном уровне старение рассматривается как постепенное накопление повреждений клеток и молекул ДНК, приводящее к опасным мутациям, сбоям в работе генома и прочим неприятностям. Таким образом, старение неизбежно, как и изнашивание механизмов, и ведет к смерти.
Есть и другая точка зрения: старение заложено в нас на генетическом уровне. Механизм начала самоликвидации включается, как только срабатывает встроенный в наш генотип будильник.
Зачем нам эта радость, объяснил еще в конце XIX века один из основоположников генетики, Август Вейсман. Он предположил, что старые организмы бесполезны и вредны для вида, а значит, должны освободить место молодым. Ученый считал, что старение возникло в ходе эволюции для ускорения смены поколений и приобретения полезных для популяции свойств.
По-настоящему теория Вейсмана оценена только сейчас, когда открыты «программы смерти».
Детки-убийцы
Обычно клетка погибает в результате выполнения одной из программ биохимического самоубийства (апоптоза или некроза), заложенных в геноме. «Покончить с собой» может и группа клеток, орган (так отмирают хвост и жабры наших эмбрионов) и целый организм (феноптоз). Академик Владимир Скулачев назвал это «самурайским законом биологии».
Запрограммированная смерть описана у дрожжей, у простейших и ряда многоклеточных организмов, размножающихся только единожды. Нередко «суицид» связан с продлением рода. Самка осьминога умирает от истощения после того, как ее чада вылупятся из яиц. Но если у самки удалить оптические железы, то вместо двух лет она проживет около восьми.
Атлантический лосось после нереста ускоренно стареет и быстро погибает. Но если в его жабрах поселятся личинки жемчужницы (загадочного нестареющего моллюска), он может оставаться молодым и прожить до 30 сезонов. То есть иногда самоликвидации не происходит.
Жить — хорошо
Есть два традиционных медицинских подхода к продлению активной полноценной жизни.
Первый — старание победить старческие болезни с помощью новейших научных достижений. В задачи предикативной (предсказательной) медицины входит выявление групп риска по основным возрастным патологиям: сердечно-сосудистым и нервным заболеваниям, диабету, инфаркту, инсульту, дегенерации сетчатки, онкологии, остеопорозу, импотенции. Их профилактика, ранняя диагностика и своевременное лечение — один из способов продления активного долголетия.
Второй путь — воздействие на «гены старения», которых уже открыто немало. Делать это предлагается различными способами, в том числе и при помощи биочипов. Тут для успешной работы требуется упростить генетическое тестирование населения и научиться направленно воздействовать на работу «генов старения» с помощью известных геропротекторов — витаминов, комплексонов, биологически активных пептидов и других средств.
Кроме того, продлить полноценную жизнь человека может здоровый образ жизни: оптимизация режимов бодрствования и сна, рациональный отдых, оптимальные физические нагрузки, сбалансированная низкокалорийная диета и индивидуальная терапия.
Все эти методы хороши, но для кардинального решения проблемы их недостаточно. Правда, геронтологи и не собираются ограничиваться только ими.
Лет до ста двадцати расти...
Если существует программа старения, то ее можно отключить или замедлить. Например, средствами генной и биоинженерии. Но если в отношении животных вопрос остается решаемым, то вмешательство в геном человека чревато непредсказуемыми последствиями.
Есть и фармакологические методы. Разработано много геропротекторов и антиоксидантов — «ловушек» на пути свободных радикалов. Традиционные, природные антиоксиданты уже применяются, но они не всегда эффективны. Появились и новые вещества, адресно воздействующие на «мишень», т. е. на какой‑то элемент или процесс в клетке или организме, «включающий» программу.
Свободно-радикальная теория Д. Хармана и открытие «программ смерти» позволили предположить, что подходящая «мишень», поразив которую можно отменить биохимический «суицид», — присутствующие в клеточных митохондриях (своеобразных электростанциях) активные формы кислорода (АФК). Для того чтобы воздействовать на нее, ученые разработали различные митохондриально-адресованные антиоксиданты. MitoQ Майкла Мерфи составлено на основе убихинона, SkQ и SkQ1 академика Скулачева, главного российского борца со смертью, — из хинона и пластохинона соответственно. В этих антиоксидантах молекулы-«электровозы» доставляют антисмертельный груз прямо в митохондрию.
Эксперименты с SkQ и SkQ1 показали, что препарат в среднем на 50% продлевает жизнь мышей и избавляет животных от старческих недугов — остео-пороза, облысения, поседения, дистрофии сетчатки и других. Они перестали умирать от пневмонии или гепатита. Но вот рак победить не удалось, хотя течение некоторых его видов замедлялось. Животные жили долго и счастливо, но вдруг в считаные дни или даже часы умирали.
Но ведь и жить молодым до самой смерти все 120 лет — это уже неплохо. А дальше будет и дольше.
Пускай мы погибнем, но гены спасем
Считается, что внезапная смерть у здоровых людей (например, мгновенная остановка сердца) беспричинна и случайна. Но это не так. Здесь, возможно, срабатывает тот же механизм, что и при старении, но его действие мгновенно и подобно действию выключателя.
Предполагается, что внезапная смерть может быть запрограммирована, как и изнашивание организма, медленно приводящее к гибели. Гибель особи спасает геном от опасных для вида последствий. Для эволюции лучше, если животное, перенесшее тяжелое заболевание и «испортившее» геном, погибнет, чем будет продолжать размножаться, передавая «дурную» наследственность своему потомству.
Рецепты бессмертия (причина смерти/приемы борьбы)
1. Глобально — повреждение и изнашивание организма, подобное выходу из строя техники и механизмов.
«Ремонт поломок» на всех уровнях и «замена деталей»: ведутся теоретические разработки, созданы геронтологические методы и препараты (испытываются и уже применяются).
2. Глобально — программа самоликвидации от митохондрий до организма.
Вмешаться в программу или отключить ее. Разрабатываются и испытываются различные способы на субклеточном, клеточном и надклеточном уровне.
3. Клеточное старение: накопление повреждений молекулами митохондриальной ДНК, мутации, ошибки в контроле клеточного цикла, нестабильность генома, укорочение теломер, апоптоз и так далее.
Продление жизни клеток за счет воздействия на вышеперечисленные причины ее старения. Генная терапия и другие подходы.
4. Накопление «мусора» — продуктов обмена веществ (внутри клеток — вредные вещества, вирусы, в организме — атеросклеротические бляшки и т. д.).
Введение в клетки дополнительных природных ферментов, вакцины, поднимающей иммунитет (создается), или пептидов (испытываются).
5. Свободные радикалы (окисляют белки, липиды, запускают программу самоликвидации клетки).
Традиционные антиоксиданты (природные вещества), препятствующие окислению. Ведутся исследования, уже применяются, например, витамины А, С и Е, однако они недостаточно эффективны.
6. Ядовитые АФК в митохондрии, провоцирующие «суицид» митохондрий, клеток, органов, организма.
Синтезированные адресные антиоксиданты проходят испытания на животных. SkQ1 Владимира Скулачева уже используются в ветеринарии для лечения глазных болезней животных.
7. Укорочение теломер (приводит к гибели клеток).
Удлинение теломер при помощи ферментов теломеразы или ДНК- полимеразы (уже испытывается).
8. Хрономеры, клеточные структуры в клетках головного мозга, отсчитывающие биоритмы (гипотеза А. Оловникова).
Отключить «счетчик» возраста или восстанавливать длину хрономер (пока не обнаружены).
9. Изменение уровня гомеостаза (сбои в работе энергетической, репродуктивной и адаптационной систем, приводящие к ожирению, атеросклерозу, гипертонии).
Гормонотерапия (гормон роста и другие уже прошли испытания на млекопитающих).
10. Накопление ненужных клеток (например, жировых, стареющих, поврежденных — первые вызывают ожирение, вторые токсичны, третьи снижают иммунитет).
Создание лекарств, дающих ненужным клеткам приказ об апоптозе (самоубийстве).
11. Нехватка нужных клеток (в сердце, головном мозге, мышцах — собственно старение тканей).
Стимулирование деления физическими упражнениями, введение в организм факторов роста (уже есть) и клеточная терапия (уже испытывается).
Биологические часы
Российский биолог-теоретик Алексей Оловников предположил, что в нашем старении виноваты не теломеры, а хрономеры, которые еще предстоит открыть. Эти клеточные структуры в клетках мозга состоят из многочисленных одинаковых генов. Они «шпионят» за возрастом, отсчитывая суточные и месячные биоритмы. Специальные ферменты «отрезают» у хрономер по одному гену в месяц. Число генов уменьшается, и клетки начинают посылать сигналы гормональной системе. Подчиняясь приказу, надпочечники, гипоталамус, гипофиз и прочие железы начинают выбрасывать гораздо больше гормонов, чем нужно. Баланс в организме нарушается, развиваются старческие заболевания, и начинается старение. Чтобы сохранить молодость и достичь бессмертия, нужно или восстановить длину хрономер (перезавести биологические часы), или отключить счетчик возраста в клетках головного мозга. Но для того, чтобы начать хрономеры ремонтировать, их еще предстоит найти.
Не стареют вообще ветераны
Вечная молодость и бессмертие не только возможны, но и встречаются в природе. Бактерии способны делиться до тех пор, пока существует питательная среда. Пресноводная гидра — хищный полип, появившийся еще на заре эволюции, — может оставаться молодой неограниченно долго.
Не стареют жемчужницы, гигантские крабы и черепахи, крупные океанские птицы, гренландские киты, африканский грызун голый землекоп и др. Все они продолжают активно жить и сохраняют репродуктивную функцию до какого‑то определенного срока, а потом неожиданно умирают.
Владимир Скулачев (на фото) объясняет эту вечную молодость тем, что немощь заставляет организм искать новые пути выживания, а нестареющим животным это не нужно, т. к. у них нет врагов. Например, у молодых зайцев шансы убежать от лисы равны, а из старых спасется и передаст свои гены потомству тот, кто «умнее». Но если бы не враг, то смекалка старому зайцу была бы ни к чему.
Мышиная старость
Грей де Обри, профессор из Кембриджа, сторонник генетического конструирования незначительного старения, учредил Мышиный приз Мафусаила (Methuselah Mouse Prize или M-prize). Его вручат тому, кто в разы продлит мышиный век. Размер приза постоянно увеличивается, сейчас он подобрался к $5 млн.
В последнее время появились экспериментальные подтверждения того, что продлить молодость можно различными способами. Ограничив калорийность питания, проводя генетические изменения или вводя гормоны, исследователи меняли продолжительность жизни подопытных животных.
Считается, что «голодная» диета повышает чувствительность к инсулину, снижающуюся с возрастом. Низкокалорийная еда (естественно, полноценная) увеличивала продолжительность жизни крыс, мышей и хомяков на 65%. Правда, при проведении других опытов некоторые мыши от такой диеты уменьшались в размерах и переставали размножаться. Последнее можно объяснить тем, что, экономя драгоценные запасы энергии, животные вынуждены были выбирать: или долгожительство и низкий репродуктивный потенциал, или высокая плодовитость и скоротечная жизнь.