Владимир Скулачёв - Жизнь без старости

АФК являются одним из основных факторов, приводящих к случайным повреждениям ДНК. Поэтому, если в клетке повышена концентрация АФК, эта клетка имеет более высокий шанс переродиться в раковую. Для организма появление единственной раковой клетки может оказаться смертельным. В этой связи неудивительно, что как только клетка «замечает», что в ней стало многовато АФК, она самоликвидируется посредством апоптоза. Тут уж лучше перестраховаться, чем допустить промашку.

Что же получается в итоге? В митохондриях клеток нашего тела в процессе дыхания вырабатываются АФК, которые медленно, но верно отравляют эти самые клетки и вызывают их гибель. Это касается практически всех клеток, но особенно важно для таких «энергоемких» органов, как мозг, сердце и мышцы. В результате с течением времени скорость гибели клеток возрастает. Способность же регенерировать и заменять погибшие клетки новыми с возрастом не растет, а наоборот, уменьшается. Все это вместе приводит к потере «клеточности» органов: в них падает количество полноценных, активных клеток. Так происходит снижение работоспособности органа и увеличение вероятности его отказа при стрессовой нагрузке. А увеличение вероятности отказа системы с возрастом — это и есть старение.

Ну что ж, подумаете вы, вот и славно! Хорошо, что ученые разобрались с причинами старения, и все оказалось гладко и просто. Непонятно даже, отчего столько суеты и дискуссий вокруг этой темы, когда все и так уже ясно. К сожалению, причины для суеты и споров пока есть, и количество их весьма внушительно. Дело в том, что как любая научная концепция, вышеописанная гипотеза о роли митохондрий и АФК в процессе старении — всего лишь одно из нескольких существующих объяснений. И для того, чтобы оценить, насколько она заслуживает доверия, необходимо чуть подробнее разобраться, на каких экспериментально установленных фактах она базируется.

Вот самые основные из этих фактов:

• Образование АФК в ходе работы ферментов дыхания во внутренней мембране митохондрий — установленный факт.

• Вредоносное действие АФК на белки, липиды и ДНК клетки — также установленный факт.

• Воздействие повышенных концентраций АФК на митохондрии запускает в клетке программу апоптоза, которое сопровождается дополнительным мощным выбросом АФК, — наблюдение, сделанное независимо во многих лабораториях мира. Кроме того, показано, что факторы, которые стимулирующие апоптоз, приводят к ускоренному старению.

• В клетке существуют специальные системы защиты от АФК. Важное место среди них занимают ферменты, быстро нейтрализующие АФК. Показано, что усиление этих систем, а также внедрение одного из вышеупомянутых ферментов с помощью генной инженерии в митохондрии, может приводить к увеличению продолжительности жизни у животных.

• Животные, у которых из-за определенных мутаций была сильно снижена точность копирования митохондриальной ДНК (из-за чего в ней быстро накапливались повреждения и ошибки), были подвержены ускоренному старению. Кроме того, у этих животных наблюдалось повышенное окисление липидов внутренней мембраны митохондрий — четкий признак вредительства АФК. Это окисление, а вместе с ним и старение можно было предотвратить или хотя бы замедлить с помощью антиоксиданта, избирательно направленного в митохондрии (подробнее о таких антиоксидантах — в следующей главе)

• Если сравнить генерацию АФК в митохондриях и продолжительность жизни разных видов животных, то можно увидеть хорошую корреляцию: чем ниже скорость генерации АФК, тем дольше животное живет. (Угадайте, какое животное не укладывается в общую картину и идет наперекор всем теориям? Конечно же голый землекоп! У него, несмотря на весьма высокий уровень АФК, прямо-таки рекордная продолжительность жизни для грызунов).

Помимо парадокса голого землекопа, есть еще один серьезный аргумент против вышеописанной теории: ни один обычный антиоксидант до сих пор не смог не только предотвратить, но даже сколь бы то ни было серьезно замедлить старение у животных. Более того, некоторые антиоксиданты даже приводили к обратному эффекту, уменьшая продолжительность жизни. В чем же тут дело?

Начнем с непокорного и со всех сторон исключительного голого землекопа. Действительно, у него при достаточно интенсивной продукции АФК удивительно большая продолжительность жизни. Но как вы, наверное, помните из главы I.4, голый землекоп стал звездой современной биологии потому, что он не стареет! То есть, по нашему мнению, у него сломана программа старения. Вероятно, поломка произошла где-то после АФК, и именно потому ему не страшны даже повышенные концентрации АФК.

Но коварный голый землекоп, тем не менее, все же «подкопал» любимую нами теорию. Внимательный и критически настроенный читатель, прочитав наше объяснение, спросит: ну а как, собственно устроена эта ваша программа старения, запускаемая посредством АФК? Что там у землекопа не работает, но работает у большинства остальных млекопитающих, включая и нас с вами? На этот вопрос, к сожалению, пока ясного ответа нет. Есть отдельные наблюдения, соображения и гипотезы, но все их описывать в этой книге было бы негуманно — материал еще слишком сырой, знания наши пока еще неполны в этой области, и именно здесь идет активное экспериментирование в лабораториях по всему миру, в том числе и у авторов книги. Когда ответ на заданный вопрос будет получен, быть может «таблетка от старости» станет не такой уж фантастической вещью, как кажется сейчас. Не будем забывать, что каких-нибудь 70 лет назад таблетка от воспаления легких казалась таким же недостижимым мифом. Следите за развитием событий, бойцы фронта борьбы со старением не отступают и не сдаются!

Но вернемся к более прозаичным вещам. Второй основной контраргумент против «теории АФК» — это неудачи при попытках применения антиоксидантов как средств против старения. Казалось бы, антиоксиданты (то есть, вещества, которые нейтрализуют АФК и предотвращают их разрушительное окислительное действие на другие молекулы) — идеальный кандидат на роль «лекарства от старости». В чем же дело?

Во-первых, дело в том, что АФК не только выжигают липиды, портят ДНК и белки клетки и творят прочие непотребства, но также выполняют ряд жизненно важных функций. За сотни миллионов лет эволюции организмы привыкли жить в кислородной атмосфере с ее непременными спутниками — АФК. Более того, для многих из них сегодня жизнь без АФК уже невозможна. Интересные опыты поставили А.Л. Чижевский [448], а затем Н.И. Гольдштейн [413]. Гольдштейн пропустил воздух между двумя пластинами магнита, улавливающими так называемые “отрицательные аэроионы”, а именно молекулы аниона супероксида — предшественника почти всех АФК, образуемых в клетках человека и животных. Оказалось, что воздух без супероксида смертелен! Дыша таким воздухом, мыши погибали на 18-ый день, а крысы — на 22ой. Смерть можно было предотвратить даже краткими, но регулярными сеансами дыхания обычным (не очищенным от супероксида) воздухом [413]. Вряд ли супероксид воздуха служит грызунам реальным источником АФК. Простой расчет показывает, что та же мышка или крыса сама образует гораздо больше супероксида, чем они смогут получить через легкие из воздуха. По-видимому, речь идет о каком-то сигнале бедствия, который возникает при исчезновении супероксида из вдыхаемого воздуха. Интересно, что уровень супероксида измеряется не обычными обонятельными луковицами, а особыми рецепторами, находящимися тоже в носу, но в его специальной части — вомероназальном органе, ответственном за восприятие особо важных запахов (в частности, феромонов).