Владимир Скулачёв - Жизнь без старости

В нашей лаборатории было продемонстрировано, как повышение Δψ митохондрий участвует в быстром феноптозе дрожжей в ответ на амиодарон или избыток феромона [266]. Была выявлена следующая цепь событий:

индуктор феноптоза → Δψ↑ → АФК↑ → Δψ↓ → гибель клетки.

Интересно, что в норме дрожжи, выращенные на углеводной среде, имели низкий Δψ и слабое дыхание, которое не ингибировалось олигомицином и не стимулировалось небольшими дозами разобщителя. Добавление амиодарона или феромона повышало Δψ, стимулировало дыхание и вызывало появление чувствительности дыхания к малым дозам разобщителя. Феноптоз мог быть блокирован низкими концентрациями разобщителя, резко повышавшего выживаемость дрожжей в присутствии амиодарона или феромона. Существенно, что первоначальный резкий подъем генерации АФК при дыхании под действием повышенного Δψ может быть временным. Он играет роль запала в лавинообразном процессе (цепной реакции) перекисного окисления липидов митохондрий. Как только количество цитохрома с, вышедшего в межмембранное пространство, и окисленного кардиолипина, активирующего перекисное окисление этого фосфолипида цитохромом с , окажутся достаточными, наступит новый этап образования АФК митохондриями, потерявшими свои главные механизмы антиоксидантной защиты из-за резкого повышения проводимости внутренней митохондриальной мембраны вследствие окисления кардиолипина. Повышение проводимости ведет к падению Δψ, выключению энергозависимой трансгидрогеназы, окислению NADPH и глутатиона и выходу последнего из матрикса митохондрий в цитозоль.

Дальнейшие этапы старческого феноптоза, указанные на нашей схеме (рис. II.6.6.1), не требуют подробных комментариев. Общеизвестно, что возрастание уровня АФК в митохондриях приводит к открытию неспецифической поры во внутренней мембране этих органелл, что, в свою очередь, ведет к набуханию митохондриального матрикса, разрыву внешней мембраны митохондрий и выходу в цитозоль проапоптических белков (типа цитохрома с), в норме спрятанных в межмембраннике митохондрий. Так активируется апоптоз [319,245,248].

Рис. II.6.6.1Общая схема старения организма

С возрастом количество клеток, уходящих в апоптоз, становится столь велико, что не восполняется появлением новых клеток. Общее число клеток в органах уменьшается, а вместе с ним падает способность этих органов совершать полезную работу, то есть происходит старение организма [435]. (О возможной роли теломер в старении см. Приложение 5).

Как было мудро замечено устами М. Шермана в главе I.7.4, хороший способ запустить проект по изучению вещества, противодействующего старению — это вылечить с его помощью одну какую-нибудь неизлечимую старческую болезнь. Синдром сухого глаза был идеальным вариантом. Это неизлечимое заболевание широко распространено (в США насчитывается почти 10 млн. пациентов; в Японии — около 25 млн. [249,363]); имеющиеся лекарства помогают лишь симптоматически, облегчая страдания, но не влияя на причину болезни. Итак, мы начали испытания нашего вещества SkQ 1 на людях, с пациентов, страдающих от “сухого глаза” [25].

Независимо от нас в Японии биолог с редкой для этой страны фамилией Субота (через одно “б”) и его коллеги из Токио опубликовали в 2010 году две работы, посвященные попытке действительно вылечить «сухой глаз». В одной из них [146] шестимесячных крыс ограничивали в пище на 35 % в течение следующих шести месяцев. Годовалые животные контрольной группы ели без ограничений. Кроме того, были изучены молодые (двухмесячные) крысы, также не ограниченные в питании. Как показали результаты опыта, за год жизни у крыс происходят большие дегенеративные изменения в слезных железах. Уменьшается количество клеток-продуцентов слезной жидкости и уровень белков в ней, увеличиваются концентрации окисленного гуанозина и оксиноненаля (продукта перекисного окисления липидов), резко нарушается структура митохондрий в клетках слезных желез. Все эти неблагоприятные эффекты значительно ослабляются (а некоторые — полностью отменяются) ограничением в питании. По-видимому, слезные железы относятся к рано стареющим органам, причем их старение обусловлено окислительным стрессом (о замедлении программы старения и снижении окислительного стресса путем ограничения питания см. ниже, раздел II.7.4).

О роли АФК в старении слезной железы говорят также результаты работы Бьянки и др. [11], показавших, что капсаицин (вещество, обусловливающее горечь перца и блокирующее комплекс I дыхательной цепи в его «ротеноновом» участке [269]), вызывает резкое подавление работы слезных желез, ведущее к кератоувеиту. Известно, что блокада цепи в этом месте повышает продукцию супероксида при окислении NADH [269].

Рис. II.7.1.1Продукция слезной жидкости в правом и левом глазу К.Суботы в период с 1985 по 2008 г. С 2001 г. Питание пациента было ограничено до 60 % от того уровня, который был в предшествующие годы. [По К.Суботе и др. [291]]

В том же 2010 году Субота опубликовал результаты опыта, поставленного им на самом себе [363]. Дело в том, что с 1985 года сам японский исследователь страдал тяжелой формой синдрома «сухого глаза» и попытался вылечиться все тем же способом, ограничением питания, которое уже помогло животным. В 2001 году он перешел на ограниченное питание. В течение первого года никаких изменений в лучшую сторону не произошло. Но в начале второго года жизни впроголодь наметился устойчивый рост слезообразования, который продолжился и на третий год (рис. II.7.1.1).

Чтобы избавиться от болезненных явлений, Суботе приходилось капать слезозаменитель 50 раз в сутки до 2008 года, а в 2009 году — только два раза. Субота, окрыленный успехом, основал Японское общество борьбы с синдромом «сухого глаза» и заявил, что “в недалеком будущем этот тяжелый недуг будет рассматриваться как болезнь, поддающаяся лечению”. Ниже, в разделе II.7.4, мы специально рассмотрим сходство эффектов нашего SkQ1 и ограничения питания. Именно это сходство обнадеживало нас при планировании первых клинических испытаний SkQ1. Параллельно мы проверили действие SkQ1 на старение крысиных слезных желез. Результаты электронно-микроскопического исследования, проведенного у нас Л.Е. Бакеевой и В.Б. Сапруновой, показаны на рис. II.7.1.2. На этих микрофотографиях видна массовая деградация секреторных клеток у 22-месячной крысы по сравнению с 3-месячной. Деградации не наблюдается, если животное получало с пищей SkQ1 [26].