Издательство: Corpus

Мы воспринимаем старение как естественную часть жизни, но, вообще говоря, почему мы должны стареть? Обязательно ли это? В этой главе я представлю старые и новые теории старения. На фундаментальном уровне старение представляет собой нарушение гомеостаза — неспособность устранять повреждения с такой скоростью, чтобы организм не изменялся со временем. Одна простая модель постулирует, что в процессе развития и в молодые годы организм затрачивает энергию, чтобы устранять повреждения для сохранения возможности воспроизводства; однако после завершения репродуктивного периода уже нет или почти нет эволюционного давления, предотвращающего ухудшение здоровья в результате повреждений, поэтому на репарацию расходуется меньше энергии, что ведёт к накоплению повреждений — это и есть старость. Необходимость реагировать на изменяющиеся внешние условия приводит к снижению скорости воспроизводства и параллельно к появлению механизмов удлинения жизни, что в определённых условиях обеспечивает более позднее воспроизводство. Следовательно, старение можно рассматривать не как результат отбора, а скорее как побочный продукт от прекращения поддержания здоровья организма после завершения репродукции. При обсуждении подходов к исследованиям старения полезно принимать во внимание представление о старении как о прекращении поддержания здоровья при потере репродуктивной способности, которое можно предотвратить или замедлить.

В конце 1990-х мне представилась возможность побывать на Кубе, и одним из самых удивительных впечатлений в Гаване для меня стало изобилие старых, ярко раскрашенных американских автомобилей. Эти реликвии 1950-х годов как будто остановили ход времени, по крайней мере на вид (после революции 1959-го Фидель Кастро запретил ввоз иностранной продукции). Забавно, что так много старых машин всё ещё бегали по дорогам, переживая починку и смену ценных деталей на протяжении многих лет. Судя по состоянию машин, их поддержание требовало времени и сил.

В отношении старения наши тела часто сравнивают со старыми машинами, постепенно разваливающимися со временем. Но это сравнение теряет смысл, когда вы понимаете, что мы затрачиваем энергию на репарацию наших клеток и способны регулировать скорость увядания посредством генетических механизмов. Наши клетки постоянно исправляют и заменяют повреждённые части, используя для этого энергию. При наличии соответствующей технологии мы можем научиться делать то же самое за счёт активации естественных механизмов организма, с помощью лекарств, индуцирующих репарацию, или, быть может, путём замены клеток. В нескольких потрясающих работах последних лет было показано, что нам под силу замедлить или даже обратить некоторые аспекты старения. Например, ооциты червей «омолаживают» все свои белки непосредственно перед оплодотворением¹, так что новая яйцеклетка всегда свежая, вне зависимости от того, сколько времени она провела в материнской матке. Исследователи, изучающие старение, надеются, что в будущем мы сможем инженерным путём создавать новые части клеток для замены старых, что позволит восстанавливать функциональное тело — возможно, путём соединения и подгонки деталей, как в ярко раскрашенных старых американских машинах на Кубе.

Многих людей в отношении старения больше всего интересует вопрос, почему мы вообще должны стареть. Прежде всего замечу: наука хорошо умеет объяснять, как что-то происходит, но ответить на вопрос, почему что-то происходит, труднее: для установления причины нам нужно восстановить прошлое на основании экспериментально наблюдаемого настоящего, и такие выводы имеют естественные ограничения. По этой причине на протяжении многих лет разные теории старения появлялись, а затем исчезали по мере накопления новых данных. Хотя моя книга скорее посвящена обсуждению наших современных знаний о молекулярных механизмах регуляции старения и продолжительности жизни, чем изложению эволюционных теорий старения, быстрый обзор этих теорий поможет понять, как такие механизмы могли развиваться.

Вместо того чтобы задавать вопрос, почему мы стареем, возможно, полезнее вывернуть вопрос наизнанку и спросить: а почему мы не должны стареть? Животные, как и всё, что существует во Вселенной, подчиняются второму началу термодинамики: общая энтропия изолированной системы со временем только увеличивается. Как поддержание чистоты в доме, так и сохранение здоровых функциональных клеток и генома требует работы. Без постоянной работы энтропия берёт верх, а дальше, как вам известно, всё приходит в беспорядок, и никто не знает, где что лежит (как у нас дома). Клетки потребляют энергию и используют её для исправления повреждений и очистки, но им постоянно приходится бороться за поддержание порядка. Тот факт, что ограничение потребления калорий увеличивает продолжительность жизни, казалось бы, в таком контексте противоречит здравому смыслу, но дело в том, что клетки способны регулировать интенсивность своей функции (особенно синтез белка), снижая уровень повреждений и расход энергии на репарацию. Так же и мой дом оставался бы в чистоте, если бы остальные члены семьи отсутствовали и я неделю пробыла в доме одна.

Одна из наиболее понятных и давних теорий старения — простая модель «физического износа». В таком ключе рассуждают о старой машине: чем больше её используют и чем она старее, тем больше она изнашивается и тем чаще требуется ремонт. Известный физиолог Уолтер Кеннон, который во время Первой мировой войны спасал солдат, находившихся в состоянии шока (он добавлял им в кровь бикарбонат натрия для снижения кислотности), впервые выдвинул концепцию гомеостаза для описания своих наблюдений о механизмах поддержания функций и равновесия в организме. В упрощённом виде старение — это такое состояние, когда клетки не могут достаточно быстро исправлять повреждения. Потеря «клеточного гомеостаза» приводит к накоплению повреждений и — в конечном итоге — к клеточной дисфункции. На молекулярном уровне этот процесс проявляется, например, в окислительном повреждении белков и в мутациях ДНК.

Однако мы, в отличие от машин, не начинаем «терять стоимость» от активного использования и «стареть от момента рождения», как принято утверждать. Я часто слушаю доклады на тему старения, и меня раздражает один слайд, который регулярно используют в начале доклада: изображение головы ребёнка, потом взрослого человека, человека среднего возраста и старика. Этот рисунок подразумевает, что старение — непрерывный нисходящий процесс, начинающийся от рождения, и он не учитывает наших знаний из области биологии: клетки и ткани молодых людей прекрасно исправляют и заменяют сами себя для поддержания своей функции. Мы проходим несколько жизненных этапов, и, хотя трудно точно определить дату, когда мы «начинаем стареть», мы не считаем, что подростки “старее”, чем дети в начальной школе. Генетические программы направляют развитие человека от подросткового до репродуктивного возраста. Мы развиваемся до взрослого возраста и только потом в какой-то момент начинаем стареть. (Если вам больше сорока, вы уже могли это заметить.) Повреждения накапливаются, но, судя по всему, накапливаются с разной скоростью у разных организмов и даже в одном и том же организме в разном возрасте. Следовательно, скорость старения регулируется каким-то более сложным образом.

Разные механизмы должны обеспечивать замену клеток молодого организма и репарацию существующих клеток, и умение управлять этими механизмами открыло бы перед нами большие возможности. Вообще говоря, на свете мало бессмертных организмов. Многие организмы, которые кажутся бессмертными, постоянно обновляют свои клетки. Можно сказать, что некоторые морские животные, плоские черви типа планарий и некоторые деревья «почти не стареют», поскольку их клетки постоянно заменяются новыми. Эти организмы обновляют себя за счёт активности стволовых клеток — «материнских» клеток, которые в результате деления могут дать начало клеткам любого типа. Разрежьте планарию на множество фрагментов — и из них вырастут целые новые животные, поскольку их стволовые клетки распределены по всему телу. Под влиянием стресса японская «бессмертная медуза» (Turritopsis dohrnii), по сути, обращает вспять процесс развития (как Бенджамин Баттон, Макс Тиволи или Мерлин) и возвращается к ювенильному состоянию полипа в процессе «трансдифференцировки». Это означает, что такие животные не являются поистине бессмертными, а поддерживают постоянство функций за счёт производства новых клеток для замены старых. Давайте уточним: сохранение стволовых клеток является важнейшим условием и нашего с вами здоровья, они нужны нам для поддержания иммунной системы, мышц, кожи и даже головного мозга. Поиск возможностей использования стволовых клеток для предотвращения возрастных проблем — одно из главных направлений в исследованиях старения. Мы никогда не станем бессмертными, но можем попытаться понять и использовать приёмы, с помощью которых сохраняются «бессмертные» животные.