На пути к «эликсиру молодости»

Итак, вещество, синтезированное Скулачевым с коллегами, стало первым антиоксидантом, успешно действующим непосредственно в организме, так что, по мнению академика, один из главных механизмов старения клеток удалось блокировать.

Эксперименты на животных начались в 2003 г. и для большей достоверности велись одновременно несколькими коллективами (в том числе в МГУ - на биологическом, механико-математическом, физическом и химическом факультетах, факультете биоинженерии и биоинформатики, а также в Институте физико-химической биологии при МГУ, Институте онкологии им. Н.Н. Петрова и Институте цитологии РАН в Санкт-Петербурге, Институте молекулярной генетики и Онкологическом центре им. Н.Н. Блохина в Москве, Институте цитологии и генетики СО РАН в Новосибирске). Уже спустя 5 лет были получены обнадеживающие результаты: подопытные животные прожили дольше, главное же - до последних дней выглядели и чувствовали себя молодыми.

Хотя прием SkQl (и в меньшей мере - аналогов) не слишком заметно увеличивает максимальную продолжительность жизни животных - примерно на 10%, зато картину старения меняет кардинально. Обычно животные стареют постепенно, начиная с возраста полового созревания. Как хорошо известно, с возрастом развивается все больше недугов, одна за другой сдают разные системы организма, слабеет иммунитет, и организм дряхлеет. Конкретные признаки старения давно известны геронтологам. Так вот, при использовании SkQl многие из них исчезают. Животные остаются по всем признакам молодыми (в частности, так же размножаются) до самой смерти. Случаи смерти в раннем и среднем возрасте отмечались намного реже, чем в контрольных группах, - продолжительность жизни почти всех животных достигала предельного значения, характерного для вида. Препарат SkQl испытан на разных организмах: дафниях, кроликах, крысах, мышах, собаках и даже на упомянутом гигантском грибе подоспоре. Во всех случаях его действие не вызывало сомнений, так что уже сегодня появилась надежда - пусть не на бессмертие, но на «вечную» молодость в пределах отведенной каждому виду продолжительности жизни. И, как считает академик, правильнее пока говорить не столько о продлении жизни, сколько о сокращении числа случаев преждевременного старения и смерти.

По словам Скулачева, препарат позволяет затормозить и даже ослабить проявления 19 признаков старения. Это подверженность инфекционным заболеваниям, остеопороз, дистрофия сетчатки, катаракта, уевит (быстро прогрессирующее воспаление оболочки глазного яблока, ведущее к слепоте), инфаркт миокарда, аритмия сердца, нарушение полового поведения у самцов и полового цикла у самок, ослабление памяти, облысение, поседение, снижение температуры тела, уменьшение тимуса, старческая деменция и др. При лечении глазных болезней у животных значительное улучшение отмечено у двух третей из почти 300 собак, а из 92 ослепших прозрела 61. А ведь препарат в виде глазных капель применяли лишь в самых тяжелых случаях, когда традиционные методы лечения признавали бессильными и эксперты из Московской госакадемии ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина разрешали эксперименты.

Несмотря на эти впечатляющие итоги, академик предостерегает от спешки с внедрением нового препарата в практику и чрезмерных надежд, возлагаемых на него, настаивает на необходимости длительных клинических испытаний и изучении возможных (но пока не найденных) побочных эффектов. Кроме того, он признает, что до сих пор все эксперименты велись с короткоживущими видами, а человек - долгоживущее существо, так что результаты могут сильно отличаться. В то же время он подчеркивает, что этот подход представляется ему более безобидным, чем вмешательства в геном человека.

Впрочем, хотя сам ученый созданный им препарат пока не принимает, он надеется, что уже лет через десять появятся «таблетки от старости», продлевающие если не жизнь, то хотя бы молодость. Ведь, по его мнению, главная цель всех усилий - продлить не старость, а именно молодость.

* * *

По Скулачеву, старение связано с генетической программой самоуничтожения, постепенно разрушающей организм. Уже доказано, что у некоторых живых существ смерть - это результат включения программы самоубийства, напоминающей самоубийство клеток - апоптоз. Вопрос лишь в том, есть ли такая программа у человека.

Иными словами, вопреки мнению большинства геронтологов о старении как о многофакторном процессе, ведущем к накоплению «повреждений» в организме, Скулачев придерживается версии об одной причине. Даже если гипотеза неверна, считает он, стоит попробовать изменить «программу старения» - это может оказаться легче, чем каждый раз устранять «поломки», множащиеся в организме с возрастом.

Похоже, мы могли бы жить гораздо дольше, если бы наш организм не был «запрограммирован на самоубийство». На эволюционную целесообразность этой программы впервые обратил внимание Август Вейсман, заключивший, что старение повышает выживаемость вида в целом.

Однако не исключено что, «убрав» эту программу, мы запустим другую.

* * *

Апоптоз - своего рода клеточный санитар, биологический «ассенизатор». Гибель (самоуничтожение) неправильно развивающихся, потенциально опасных или просто ненужных клеток защищает организм. Если этот механизм начинает «барахлить», гибель клеток может стать патологической. Похоже, что в природе действует некий «самурайский закон», согласно которому при определенном стечении обстоятельств клетка обязана покончить с собой. Она сама разбирает себя на составные части, которые становятся сырьем для формирования новых элементов организма, т. е. «жертвует» собой ради других. Эта программа, как и другие генетические механизмы, выработалась в ходе эволюции как способ смены поколений и обновления генофонда.

Оказалось, что это правило действует и на более высоком (надклеточном) уровне. Целые органы отмирают, если это нужно организму. Благодаря органоптозу еще в чреве матери у эмбриона человека атрофируются хвост и жабры. Недавно выяснилось, что отсеченный хвост головастика вне тела не подвержен разрушению, так что органоптоз - активный процесс, направляемый организмом.

Подобный эффект отмечен и на внутриклеточном уровне - в митохондриях, где образуются ядовитые активные формы кислорода, способные отравить не только собственную клетку, но и соседние. Но.этого не происходит из-за самоликвидации митохондрий (митоптоза), запускаемой теми же формами кислорода.

* * *

Загадки феноптоза

Запрограммированная смерть организмов встречается у дрожжей, простейших и ряда многоклеточных организмов, размножающихся единожды в жизни.

Бамбук размножается вегетативно 15-20 лет и не выказывает никаких признаков старения. Но после созревания семян внезапно стареет за считанные дни и умирает, чтобы созревшие семена могли прорасти.

У кальмаров самец разрывает самке кожу, подсаживает сперматофор и гибнет, а после появления потомства уходит из жизни и мать.

У клещей рода Adactylidium потомство прогрызает себе путь на волю из тела матери, вызывая ее гибель.

Но еще удивительнее другие примеры - примеры отмены феноптоза.

У агавы мексиканской, живущей обычно 10 лет, на последнем году жизни отрезали генеративный побег. Через год он отрос заново. Его опять срезали... В итоге последний 10-й год жизни растения растянулся на столетие.

Самка осьминога теряет аппетит и погибает от истощения, когда маленькие осьминоги вылупятся из яиц, которые она отложила и ревностно охраняла. Но если у нее удалить оптические железы, этого не произойдет, и продолжительность ее жизни возрастет вчетверо.

Самки лосося после нереста стремительно стареют, болеют и вскоре умирают. Но если в их жабрах селятся личинки двустворчатых моллюсков-жемчужниц, смерть не наступает. Личинкам нужно вернуться в родную реку, и они выделяют вещества, «отключающие» старение рыб, чтобы те опять пришли на нерест и доставили личинок с собой. Известны случаи, когда жемчужницы продлевали жизнь лососю в 30 раз!

В отличие от примеров острого феноптоза, приведенных выше, старение человека выглядит более мягким его вариантом, растянутым во времени и допускающим компенсацию в некоторых пределах.

* * *

Образ жизни и долголетие

Некоторые исследователи считают универсальным маркером старения гормон мелатонин, ибо его содержание в крови меняется с возрастом как у человека, так и у шимпанзе. Этот гормон, вырабатываемый в эпифизе (шишковидной железе промежуточного мозга), координирует биоритмы, стимулирует иммунную систему, защищает геном от повреждений, регулирует обмен веществ и уничтожает свободные радикалы, «отравляющие» организм и способствующие старению. Мелатонин синтезируется в темноте, и его концентрация в крови ночью в 30 раз выше, чем днем. Свет, в том числе электрический, прерывает синтез, поэтому специалисты рекомендуют придерживаться нормальных биоритмов, соблюдая режим не только дня, но и ночи. Считается, что смена света и темноты может управлять многими физиологическими процессами.

Не секрет, что почти все долгожители жили «по солнцу» - рано вставали и ложились. Однако, хотя циркадные (суточные) ритмы организма в основном синхронизированы со сменой света и темноты, одного лишь соблюдения режима недостаточно. В то же время сегодня ясно, что повысить продолжительность и качество жизни без того, что принято называть здоровым образом жизни (постоянство режимов бодрствования и сна, сбалансированное питание и ограничение его калорийности, активный отдых, оптимальные физические нагрузки и т. д.), нереально.

В последнее время все чаще приходится слышать, что продлить молодость можно, всего лишь ограничив калорийность питания, благодаря чему повышается чувствительность к инсулину, падающая с возрастом. Между тем некоторые животные, не говоря уже о людях, плохо переносили подобные опыты (у них страдала репродуктивная функция, масса тела и даже размеры резко сокращались).

* * *

Этот странный землекоп

Внешность у маленького зверька (Голый землекоп - Heterocephalus glaber) (длина тела 8-10 см, длина хвоста 3-4 см, масса около 40 г), обитающего в саваннах и полупустынях Сомали, незавидная: волосяной покров почти отсутствует, глаза крошечные, ушных раковин нет. Но особенности его поведения заставляют ученых забыть об этом и детально исследовать жизнь зверька. Для землекопа нет преград - он способен прогрызть даже бетон; под землей, оправдывая свое название, прокладывает километровые туннели; переваривает даже целлюлозу, что мало кому удается из многоклеточных. Землекопы -животные социальные: живут сообществами, насчитывающими около 250 особей. Во главе сообщества - «царица» и ее «мужья» - несколько самых мощных самцов. Остальные члены делятся на три категории: «фуражиры», «няньки», «часовые». Все самцы и самки, кроме «царицы» и ее «мужей», будучи способны к размножению, этой способностью не пользуются. Для общения используют звуки (известны 17 «слов»), прикосновения и химические сигналы. Среднее время жизни рабочих особей - около трех лет, «царица» живет не меньше тридцати. Смертность не зависит от возраста (у людей зависимость - экспоненциальная).

* * *

Свободные радикалы давно привлекают внимание ученых. По мнению многих, именно они - причина «поломок» в разных структурах клеток, в том числе и в ДНК. Организмы, в которых свободных радикалов образуется больше, стареют быстрее.

Радикалы кислорода химически крайне активны. В живом организме нет ни одной структуры, которую они не могли бы окислить. Это страшный яд.

Радикалы образуются в митохондриях - «электростанциях» клетки. Они сжигают потребляемые клеткой питательные вещества, преобразуя полученную энергию в электрический потенциал мембраны и используя его для создания универсального клеточного энергоносителя - аденозинтрифос-форной кислоты (АТФ). Суммарная площадь мембран всех митохондрий в человеческом организме составляет около 14 тыс. м², в сутки они потребляют около 400 л кислорода и производят около 40 кг АТФ.

В митохондриях предусмотрены механизмы нейтрализации свободных радикалов. Однако их не хватает, и постепенно радикалов и вызываемых ими разрушений становится все больше. Одни «поломки» влекут за собой другие, их число растет лавинообразно, что ведет к постепенному ослаблению всех функций организма и, наконец, к смерти.

Вещества, нейтрализующие свободные радикалы (антиоксиданты), известны тоже давно - например, витамины С (аскорбиновая кислота) и Е (токоферол). Их давно и успешно применяют как пищевые консерванты. Но в живых организмах они не оправдали надежд даже в высоких концентрациях, которые и сами по себе небезобидны.

* * *

Точно в цель!

Цепочка, по которой передаются команды на самоликвидацию клеток и организмов, крайне сложна, но, похоже, ее конечными звеньями - непосредственными «исполнителями приговора» - оказываются именно митохондрии, а катализатором процесса - активные формы кислорода.

Скулачев полагает, что, если митохондрии насытить антиоксидантами, активные формы кислорода, едва возникнув, будут сразу же исчезать, а это заметно увеличит ресурс организма. Конечно, это поможет лишь в том случае, если радикалы, «провоцирующие» апоптоз, образуются только в митохондриях. Полной уверенности в этом нет, но есть косвенные подтверждения. Ныне ученые активно изучают все возможные механизмы самоликвидации живых систем, связанные с выработкой ядовитых форм кислорода.

В рамках этого подхода «помешать» митохондриям производить ядовитые формы кислорода мог бы сильный антиоксидант. Но, как оказалось, если просто ввести в организм некоторое его количество, организм начинает вырабатывать еще больше опасного кислорода либо уменьшает синтез собственных противоядий. Однако уже синтезирован препарат, многократно повышающий антиоксидантный ресурс именно митохондрий, - это катион-ный антиоксидант, электрический заряд которого распределяется внутри митохондрий. Дело в том, что за счет особенностей строения клетки и митохондрий (наличие наружной и внутренних мембран) ничтожное изменение концентрации антиоксиданта (1 пикомоль) во внеклеточной жидкости ведет к его изменению внутри митохондрий в 200 млн раз более сильному.

Самое трудное - подобрать правильную концентрацию «правильного» антиоксиданта.

* * *

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: