![]() |
|||||||||
|
|
Долголетие ежей как пример для подражания
Эволюционные преимущества Homo sapiens обернулись скоротечностью жизни
Веками религия и философия учили нас, что старение организма так же неизбежно, как наступление зимы или закат солнца. Над поиском эликсира вечной молодости трудились одни только алхимики, за что попадали на костёр. В XIX веке к хору пессимистов подключилась даже физика со вторым законом термодинамики, который утверждает, что энтропия (термодинамическая мера беспорядка) всякой системы со временем только растёт, а сама система - только разрушается. Выходило, что старение организма - по сути то же, что ветшание дома или носков. Однако некоторые дотошные биологи заметили, что не всё так просто с неизбежным «обветшанием» организма. Есть животные, которые практически не стареют или стареют гораздо медленнее своих родственников. И дело не в размерах тела или интенсивности метаболизма. Казалось бы, при быстром метаболизме организм должен быстрее «изнашиваться» - но, к примеру, летучие мыши живут в десятки раз дольше, чем мыши обычные, при том что интенсивность обмена веществ у них примерно одинакова. Объяснение таких различий предложил Нобелевский лауреат Питер Медавар ( Наша эффективная система свёртывания крови - «человеческий» пример того, как естественный отбор игнорирует здоровье в пожилом возрасте. Эффективное свёртывание крови необходимо, чтобы избежать смерти от потери крови при травмах, что было критично для пещерного человека. Это же эффективное свёртывание «ответственно» за тромбы, которые убивают иногда и вполне нестарых людей, но это не имеет значения - потомство уже есть. Напротив, те виды, которые редко гибнут от хищничества и других внешних факторов, стареют медленно. Морской ёж Strongylocentrotus franciscanus и круглый червь Lamellibrachia живут более двухсот лет и не проявляют признаков старения. Не наблюдается признаков старения у осетровых рыб и акул, которые растут всю жизнь. Долго живут, не старея (хотя и прекращают рост), многие рептилии, например,
Получается, что для животных второй закон термодинамики «не писан». Если задуматься, то всё развитие живого организма от единственной яйцеклетки до сложнейшего ансамбля из миллиардов клеток - это монотонное уменьшение энтропии вопреки второму закону. Распад и деградация организма начинаются только после смерти. Физики признали, что законы равновесной термодинамики некорректно «в лоб» применять к живым организмам, и в ХХ веке были разработаны концепции неравновесной термодинамики, которые «примирили» вывод о возрастании энтропии систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, с реалиями живых организмов. Наблюдения и опыт врачей, а в ХХ веке и систематические исследования позволили найти ряд факторов, которые с большей или меньшей эффективностью замедляют старение. В последние десятилетия был хорошо изучен один из молекулярных механизмов, способствующих старению - окислительное повреждение биологических молекул свободными радикалами. Препятствуют нежелательному окислению вещества-антиоксиданты. Ими богаты многие растительные продукты: от красного вина до морских водорослей. Антиоксидантами оказались витамины Е и С, полифенолы чайных листьев, компоненты жира морских животных и аминокислота цистеин. Проблема в том, что недостаток антиоксидантов в рационе «ускоряет» старение, однако их избыток - не останавливает этот процесс: даже если питаться одними чайными листьями, вечно молодым не останешься. Один из немногих факторов, который совершенно достоверно удлиняет жизнь некоторым лабораторным животным - это Ключи к механизмам старенияС точки зрения молекулярной биологии, старение происходит тогда, когда клетки перестают делиться и обновляться. В связи с проблемой рака одним из самых популярных и финансируемых вопросов стал контроль клеточного цикла - механизмов, которые определяют «решение» клетки: делиться, специализироваться или умереть. Подобные механизмы регулируют и старение организма, по крайней мере некоторые его аспекты. Современные подходы молекулярной биологии позволили приблизиться к пониманию этих механизмов. Одна из фундаментальных причин старения самых разных организмов - накапливающиеся с возрастом повреждения молекулы ДНК, материального носителя наследственной информации. Уже несколько десятилетий учёные разрабатывают проблему продления жизни «от противного» - изучают наследственные синдромы преждевременного старения (например, прогерия и синдром Хантингтона). Оказалось, что молекулярные причины таких синдромов - дефекты систем репарации («ремонта» повреждений) ДНК. ДНК нужна не только для передачи наследственной информации дочерним клеткам при делении. В любой физиологически активной клетке ДНК интенсивно используется - с неё считываются короткоживущие «копии»РНК, необходимые для синтеза белков, и в конечном итоге - для всех биохимических реакций. Длиннющие полимерные молекулы ДНК - химически сравнительно нестабильны и находятся в «агрессивной среде». Мы подвергаемся ультрафиолетовому излучению и ионизирующей радиации, а некоторые продукты нашего собственного метаболизма могут спонтанно вступать в химические реакции с ДНК и другими биополимерами. Особенно опасны свободные радикалы (супероксид, пероксид) - расплата за бурный внутриклеточный метаболизм. Более того, генетическая информация записана «линейно», как на магнитной пленке: если в одном месте порвётся - вся кассета не годится, надо «склеивать». Наша ДНК очень быстро становилась бы непригодной как носитель генетической информации, если бы не сложные комплексы ферментов, которые распознают различные виды повреждений и исправляют их - с большей или меньшей эффективностью. Например, вырезают повреждённые участки ДНК и заполняют бреши «правильными» участками, или разрезают «лишние» ковалентные связи, которые мешают нормальному функционированию ДНК.
У людей и животных, страдающих синдромами преждевременного старения, повреждены сами системы репарации. В результате повреждения ДНК накапливаются очень быстро и клетки теряют способность нормально функционировать. «Нормальное» старение происходит (отчасти) потому, что системы репарации не безупречны, и с возрастом накапливаются повреждения ДНК, с которыми «ремонтные бригады» не справились. Получается, что «нормальное» старение можно в какой-то мере притормозить, если увеличить эффективность систем, которые поддерживают целостность ДНК. Один из процессов, которые вносят свою лепту в старение, - «неправильный» профиль экспрессии генов. Экспрессия различных генов (то есть интенсивность производства белка, который и определяет проявление того или иного признака) сильно различается. В молодом организме многие нежелательные гены «молчат». Недавно американский учёный Дэвид Синклер ( В 2007 году в журнале В июле 2009-го в журнале
Ранее было известно, что рапамицин блокирует функцию так называемого белка TOR - звена в одной из «цепочек» внутриклеточной передачи сигнала, которая «заставляет» стареть клетки червей, мух и дрожжей. Эти результаты могли ничего не означать в отношении человека. Но теперь доказано, что рапамицин воздействует и на млекопитающих. Более того, рапамицин уже допущен к клиническому применению - в качестве иммуносупрессанта. С одной стороны, это значит, что он не вызывает тяжёлых побочных эффектов, а с другой стороны, угнетение и без того слабого иммунитета у пожилых пациентов может не продлить, а сократить жизнь. Учёные надеются создать модифицированную молекулу рапамицина, которая бы удлиняла жизнь, но не угнетала иммунитет. Концепция старения как болезни, которую можно «излечить» таблетками, безусловно имеет некоторую научную основу, однако не следует забывать, что такая концепция выгодна фармацевтическим компаниям. Если учёные признают, что «таблетка от старости» возможна, значит, её можно будет производить и продавать. Охота за генами долголетияГруппа американских учёных под руководством Эрика Топола ( Геронтологи из медицинского центра Лейденского университета ( В настоящее время эффективного «лекарства от старения» не существует. А долго жить очень хочется. Поэтому появились фирмы, которые предлагают глубокое замораживание больного тела клиента до лучших времён - когда изобретут способы лечения его болезни, а также способы безопасного размораживания. Пока технология работает на 50%: замораживать учёные умеют, но возвращать к жизни после этой процедуры ещё не научились. Последняя надежда - уникальный товар, за который можно всё отдать. Однако в настоящее время, например, за известной замораживающей
|
Дизайн и поддержка: Interface Ltd. |
|