Всё о наших взаимоотношениях со старением
Геронтологи Александр Хохлов и Валерий Новосёлов – о том, почему мы стареем и есть ли способы этого избежать.
Старение и наука о нем
Старение — это снижение с возрастом жизнеспособности организма. Старением называется совокупность возрастных изменений, которые приводят к увеличению вероятности смерти. Так звучит классическое определение, которого придерживаются авторитеты в области геронтологии, но в обывательской среде оно часто игнорируется и трактуется неверно. «Как бороться со старением» и «как продлить жизнь» — разные вопросы. Продление жизни может быть не связано с влиянием на старение.
Геронтология с древнегреческого переводится как «наука о стариках». Британский геронтолог Александр Комфорт (Alexander Comfort) в книге «Биология старения» высказывал мысль, что название не совсем корректно: на самом деле, это наука не о стариках, а о старении, то есть о том, как становятся стариками. Геронтология изучает механизмы старения. Именно поэтому она должна четко понимать, что такое старение, однако среди геронтологов нет общего мнения по этому вопросу. Британский геронтолог Обри Ди Грей (Aubrey de Grey), например, считал, что старение — это накопление повреждений ДНК, хотя, по сути, это только механизм — повреждения действительно накапливаются, но их накопление не означает, что человек сразу стареет.
(На самом деле Ди Грей называет 7 причин старения: «внеклеточный мусор», «внутриклеточный мусор», гибель и атрофию клеток, мутации в ядре и митохондриях, старение клеток, поперечные связи между молекулами биополимеров – ВМ).
Очень много средств в изучение старения вложила компания Mercedes-Benz: их интересовало, как стареют автомобили. Выяснилось, что их старение очень похоже на старение людей. У них с возрастом также увеличивается вероятность серьезной поломки: чем больше пробег, тем больше вероятность, что поломка окажется фатальной. Такой риск есть, даже если машина стоит в гараже — она всё равно портится. Однако если автомобиль все время ремонтировать, заменять его изношенные части, то «жить» он будет практически бесконечно. Посмотрите, как выглядят лимузины 30-х годов ХХ века, за которыми тщательно ухаживают их хозяева!
В отличие от автомобилей, живые организмы обладают способностью «чинить» себя самостоятельно. Это обеспечивают процессы репарации (ДНК, мембран и пр.) и регенерации. Некоторым животным (например, пресноводной гидре) это позволяет жить очень долго, вообще не старея. К сожалению, чем более высоко организованы живые объекты, тем больше у них тканей и органов, которые невозможно «чинить» со 100%-ной эффективностью.
Механизмы старения
Когда мы говорим о механизмах старения, важно помнить, что они должны быть универсальными, т. е. должны объяснять старение любых организмов — простейших, бактерий, млекопитающих, птиц и др. Некоторые ученые связывают его с микробиотой, однако встречаются живые объекты, у которых нет желудочно-кишечного тракта, но они все равно стареют.
По-видимому, лучше всего требованию универсальности соответствует наиболее распространенная на сегодняшний день концепция, согласно которой первичная причина старения — это накопление ошибок в геноме.
Известный геронтолог Фриц Верцар [1], основатель журнала Gerontology, считал, что все дело в коллагене — якобы его молекулы при старении «сшиваются» (между ними возникают так называемые перекрестные сшивки), и соединительная ткань все сильнее экранирует ткани и клетки, которые она окружает. В результате туда хуже проникают питательные вещества, и тогда уже меняются соответствующие клеточные структуры, включая ДНК.
В последние годы вновь получила определенную популярность теория запрограммированного старения. Она говорит о реализация в организме программы, которая обязательно должна вести к старению. Ребенок рождается, растет, меняется, становится взрослым — развивается — но, как полагают геронтологи-«программисты», в нас заложена также специальная программа последующего старения.
Известный российский геронтолог Владимир Дильман, как и многие другие ученые, признавал существование лишь программы развития организма, устроенной таким образом, что после ее реализации возникающие «побочные эффекты» обязательно приводят уже к возрастным болезням (рак, диабет, сердечно-сосудистые заболевания) и старению.
Исследователь Бернард Стрелер (Bernard Strehler) написал одну из основополагающих книг по геронтологии, «Время, клетки и старение», в которой предположил, что есть четыре характеристики старения — постепенность, разрушительность, эндогенность и универсальность. Эндогенность (от др.-греч. ἔνδον — внутри и γένεσις — происхождение) означает, что старение возникнет в любом случае — даже при самых благоприятных условиях, при самом богатырском здоровье. Этот механизм встроен во все наши физиологические реакции, метаболизм, эпигенетические (в том числе — наследуемые) изменения. Именно поэтому с возраст-зависимыми заболеваниями и с механизмами старения, где наблюдаются признаки каскадности, очень тяжело разбираться — непонятно, что является причиной, а что следствием.
Люди не клетки, не ткани и не органы; они гораздо больше, чем сумма всего этого вместе взятого. И в этой интегративной надстройке сложно отследить причинно-следственные связи. Поэтому вполне вероятно, что к критериям Стрелера со временем добавятся новые.
Биомаркеры старения
Биологический возраст — это виртуальная величина, никак не связанная с паспортным возрастом. Если человеку 70, а он, как говорят, «выглядит на 30», это значит, что его физиологические показатели, по которым мы привыкли оценивать возраст — например, количество морщин на коже, осанка, состояние зубов и т. п. — соответствуют в среднем показателям 30-летнего человека в конкретной популяции. В экспериментальных условиях мы основываемся не на нашем визуальном опыте, а на соответствующих калибровочных кривых, связывающих паспортный возраст и различные биологические характеристики.
Термин «биологический возраст» именно как концепцию измерения старения окончательно «узаконил» геронтолог Алекс Комфорт в 1960-х годах: «Метод краткосрочного измерения скорости старения человека теперь необходим и возможен. Он мог бы привнести много полезного в фундаментальные исследования по замедлению возрастных изменений от животных до человека: он обеспечил бы важный опыт и знания о старении, отличный от смертности. Уже существующие агенты могут повлиять на скорость старения, но который невозможно обнаружить при имеющихся возможностях».
Как проводится калибровка? Например, берут мышей разного возраста и измеряют количество волосков шерсти на квадратный сантиметр. Это количество волосков откладывают по оси ординат, а по оси абсцисс располагают возраст. Получается некая калибровочная кривая. Дальше берут мышь, возраст которой хотят определить, и подсчитывают ее волоски — и находят на кривой точку, соответствующую количеству волосков и возрасту.
Существует множественная модель расчета биологического возраста, в которую вносится несколько различных показателей — например, данные анализов крови, объем легких, скорость распространения пульсовой волны, активность некоторых ферментов и т. д. Абсолютного значения биологического возраста не существует.
В 16-м докладе ВОЗ «О старении и здоровье» было отмечено [2], что сегодня многие пожилые люди находятся в хорошем физическом и ментальном состоянии, поскольку ведут здоровый образ жизни. Улучшается и наша окружающая среда. А продолжительность жизни — это связь внешней среды, ее изменений и самого человека. Но старение при этом все равно не отодвигается. Бывает, что молодо выглядящие люди умирают очень рано — например, профессиональные спортсмены, у которых бывает много проблем с суставами и с сердцем.
Тем не менее, надо понимать, что увеличение продолжительности жизни не всегда означает сохранение качества жизни и здоровья. Если в условиях Спарты больные люди вряд ли выживали, то современное развитое и гуманное общество дает им возможность жить долго. И основная задача геронтологии — это не только увеличение продолжительности жизни, но и улучшение ее качества. Потому что сейчас люди хоть и стали жить дольше, но за счет периода старости — времени возникновения немощи, болезней и потребности в уходе.
Долгожители среди людей и животных
Долгожителей, как правило, можно найти в определенных районах планеты. Во-первых, это так называемые «голубые зоны», где у людей здоровое питание и мало стресса — например, абхазские долгожители окружены почитанием, они не нервничают, не устают.
«Голубыми зонами» называются регионы, в которых наблюдается высокая концентрация долгожителей. Термин ввела в обиход группа ученых в своей статье «Определение географического района, характеризующегося экстремальным долголетием, на острове Сардиния» для журнала Experimental Gerontology в 2004 году. С тех пор, кроме Сардинии, в список «голубых зон» внесли еще некоторые территории, среди которых Окинавские острова в Японии и греческий остров Икария. Однако их достоверность требует верификации, так как долгожители родились во времена до Первой мировой войны, когда была возможность изменения записей в документах.
Второй вариант — противоположный. Например, долгожители из Горного Алтая. Представим: XIX век, бедная семья, 20 детей, 19 из них умирают и выживает тот, кто способен выжить в суровых условиях. Из таких приспособленных детей и возникает популяция долгожителей — по сути, это искусственный отбор.
Что касается нестареющих животных, то они делятся на несколько типов по характеру кривых выживания. Первые умирают по экспоненте (скорость умирания постоянна). Пример — большинство животных в дикой природе, они просто не успевают состариться. Второй — умирание по «квадратной кривой выживания». Так происходит, например, у поденок: они живут один день и запрограммированно погибают одномоментно. Еще один вариант — организмы, у которых кривая выживания горизонтальная, они вообще не умирают. Это, например, обыкновенная пресноводная гидра (Hydra vulgaris, Hydra magnipapillata). Она не стареет, но умирает обычно от других причин [3]. Предполагают, что если ей создать идеальные условия, то она будет жить вечно. В 2014 году в журнале Nature вышла статья [4]., в которой авторы рассчитали, что популяция пресноводной гидры может выживать на протяжении не менее 1400 лет.
За счет чего же не стареют гидра и некоторые похожие виды кишечнополостных? Дело в том, что у гидры есть так называемые i-cells, аналог стволовых клеток, которые все время размножаются, то есть она все время обновляется полностью. Таким образом, за несколько дней (около недели) у нее может не остаться ни одной старой клетки. Поэтому, если ее поместить в идеальные условия, она будет жить бесконечно долго — так, у геронтолога Даниэля Мартинеса (Daniel Martinez) гидры прожили более 4 лет [5].
Геронтолог Калеб Финч (Caleb Finch) в 1990 году ввел понятие negligible aging — незаметное старение. Так стареют черепахи и гренландский кит — очень медленно, практически незаметно.
Отдельная история среди долгожителей — это голый землекоп (Heterocephalus glaber). Это животное живет очень долго и стареет очень медленно, и достоверных биомаркеров его старения на сегодняшний день нет. Есть проблемы с количеством особей в используемых выборках. Некоторые эксперименты были сделаны буквально на одном-двух животных, и этого недостаточно для статистики.
Геропротекторы и когнитивный тренинг: можно ли отодвинуть старение
Человечество как популяция будет неуклонно стареть, и это «демографическое старение» будет связано с непрерывным увеличением доли пожилых людей дряхлостью. К 2100 году Япония потеряет до 40 миллионов населения из-за постарения и депопуляции. А к 2050 году, то есть всего через 29 лет, количество населения старше 60 лет будет составлять [6] примерно 2 миллиарда человек.
Дряхлость — это гериатрический синдром, в МКБ 10 он идет под кодом R54 и обозначает, что человек имеет низкие адаптационные возможности, он на низком уровне жизнеспособности и имеет высокую зависимость от помощи, которая требуется ему постоянно.
Частью старения является когнитивное старение, ведь мы стареем не только физически, но и ментально, и за этим тоже надо следить — например, в молодом возрасте сделать генетический анализ на полиморфизмы. Особенно это важно для тех, у кого есть родственники с болезнью Альцгеймера — в этом случае риск болезни Альцгеймера вырастает в 4 раза.
Важны изменение питания, физическая активность и когнитивный тренинг. Известно, что люди с высшим образованием живут дольше. Если когнитивные изменения переходят в стадию деменции, то она ускоряет все заболевания.
Однако все это только замедлит ментальное старение, полностью же его не убрать. Дело в том, что мы каждые 10 лет теряем 3% нейронов, и компенсировать их потерю вряд ли в ближайшее время удастся. Синапс-архитектоника мозга, возможно, даже сложнее, чем ДНК: в ней по разным оценкам 100 или 86 миллиардов нейронов, у каждого из которых до сотен тысяч связей — и задержать потерю этих связей очень сложно.
В надежде отсрочить старение ученые разрабатывают геропротекторы — лекарственные препараты, которые призваны увеличивать максимальную продолжительность жизни. Так, свойства геропротекторов приписывали миметикам ограничения питания и антиоксидантам.
Однако стоит отметить, что американский биохимик Клайв Маккей (Clive McCay), впервые экспериментально исследовавший полезные свойства ограничения питания, проводил опыты на крысах Фишер, склонных к развитию спонтанных опухолей. И нельзя исключать, что диета подавляла канцерогенез, а это и продлевало крысам жизнь. Антиоксиданты же проверяли на специальных крысах, склонных к ускоренному старению. У них, кроме всего прочего, была усилена генерация свободных радикалов, и антиоксидант просто-напросто выступал в роли лекарства и позволял им жить дольше.
Геропротекторным для человека можно было бы признать любое воздействие, которое улучшает его функциональное состояние, уменьшает потребность в уходе, отодвигает возраст-зависимые заболевания.
Если говорить о геронтологических исследованиях человека, то проблема не только в том, что существуют этические ограничения при проведении экспериментов на человеке. Дело еще и в том, что фактически единственный надежный способ что-то измерить — это лонгитюдные исследования (многолетние исследования конкретной многочисленной группы испытуемых), которые требуют больших затрат времени и средств, а также решения огромного количества организационных проблем. Самое длительное исследование в этой области проводилось Дьюкским университетом с 1955 по 1976 год [7]. В течение этого времени ученые наблюдали за естественным (нормальным) старением людей от 60 до 90 и от 46 до 70, фиксируя различные физиологические, биомедицинские параметры, а также социоэкономические факторы.
Данные этих исследований дают ученым основания предположить, что продолжительность жизни зависит не от клинических показателей крови, а от количества социальных и семейных связей, их плотности и качества.
Литература
- Robert, L. Fritz Verzár was born 120 years ago: His contribution to experimental gerontology through the collagen research as assessed after half a century. 2006
- World report on Ageing and Health / World Health Organization 2015
- Khokhlov, A.N. On the immortal hydra. Again. Moscow Univ. Biol.Sci. Bull. 69, 153–157. 2014
- Jones O. et al. Diversity of ageing across the tree of life. Nature. 2014
- Martínez D. Mortality patterns suggest lack of senescence in hydra. Exp Gerontol. 1998
- Старение и здоровье / ВОЗ
- Busse E. Duke University Longitudinal Studies of Aging. Z Gerontol. 1993
ПостНаука
Портал «Вечная молодость» vechnayamolodost.ru
