Михаил Виленчик - Биологические основы старения и долголетия

Многовековой и нередко драматический опыт эмпирического поиска средств преодоления старения позволяет утверждать, что вероятность "случайного" открытия таких средств очень мала. Для того чтобы это сделать, необходимо знать, как стареет организм человека, каковы биологические основы этою явления.

Именно поэтому около 60 лет назад наш замечательный соотечественник И. И. Мечников, а затем президент Украинской академии наук А. А. Богомолец ратовали за развитие новой науки — биологии старения. Они исходили из того, что биофизические, биохимические, генетические и основные физиологические процессы, протекающие в организме человека, не отличаются существенно от процессов, происходящих в организме эволюционно близких нам видов животных — млекопитающих. Следовательно, причины замедления и нарушения этих процессов в старости у животных и человека также должны быть в основном аналогичны.

Можно привести много примеров, подтверждающих сформулированное заключение. Я не делаю этого по той простой причине, что в дальнейшем разговор как раз и будет идти о физиологических, клеточных и молекулярных изменениях, которые лежат в основе старения организма и человека, и других видов млекопитающих.

Но каждый из этих организмов обладает различной и вполне определенной продолжительностью жизни. Ее величина столь определенна, что служит характеристикой вида и даже генетической линии животных. И значительное увеличение продолжительности жизни человека, достигнутое за последние десятилетия, пока связано лишь с тем, что все большее число людей достигает "видового предела".

Приблизиться к пониманию того, чем же ограничивается видовая продолжительность жизни человека, мы можем, ответив на вопрос: почему видовая продолжительность жизни человека значительно превышает продолжительность жизни мыши, крысы, собаки и многих других млекопитающих? В самой общей форме ответ на этот вопрос состоит в том, что эти организмы стареют с различной скоростью. Следовательно, средства борьбы со старением человека и средства резкого увеличения его продолжительности жизни, увеличения периода молодости и зрелости можно искать, экспериментируя на животных. Таким образом, проблема старения с точки зрения биологии является проблемой разрешимой.

Теперь мы попытаемся понять глубже связь между пределом продолжительности жизни и старением. Для этого полезно вспомнить закономерность распада радиоактивных ядер.

Продолжительность жизни радиоактивных ядер, как мы знаем, тоже ограничена. Так, если в определенное время где-то было 1 г радия, то через 1627 лет его останется 0,5 г, еще через 1627 лет — 0,25 г и т. д. Это значит, что, хотя каждое ядро в принципе является нестабильным, эта нестабильность, вероятность распада каждого оставшегося ядра остаются неизменными. И хотя мы не знаем, какое ядро распадается в данный момент, а какое нет, известно: в случае достаточно большого числа радиоактивных ядер за определенный промежуток времени количество нераспавшихся ядер уменьшается в определенное число раз. Иначе говоря, скорость их распада является величиной постоянной.

Иное дело — скорость естественной гибели организмов. У взрослых организмов с возрастом эта скорость резко увеличивается. В этом ускорении есть определенная закономерность, в чем можно убедиться, познакомившись с рис. 2.

Рис. 2. Зависимость от возраста коэффициента смертности людей (кривая 1, построенная на основании данных о смертности мужчин в США, 1960) и лабораторных мышей (кривая 2). Обе кривые были представлены в первом издании настоящей книги, но на отдельных рисунках. Здесь они совмещены

Показатель смертности жителей многих стран удваивается примерно каждые восемь лет. Аналогичная закономерность верна и для многих животных, хотя скорость увеличения показателя со временем зависит не только от вида животных, но и от того, к какой линии они принадлежат. Например, у одной из линий мышей показатель смертности удваивается за три месяца. Таким образом, в организме со временем происходят процессы, увеличивающие вероятность его гибели.

Наиболее частые и очевидные внешние (макроскопические) признаки старения у человека наблюдаются обычно после 50 лет. Это морщинистость кожи, пигментация, поседение волос, появление складок на верхнем веке, западение глазных яблок, впалость щек, появление "старческой дуги" на роговице. Эти признаки сами по себе не являются причиной смерти — ведь уязвимость организма к наиболее распространенным и тяжелым заболеваниям — раку, атеросклерозу и т. д. не зависит от внешних признаков старения. Однако вероятность развитиях этих признаков, например поседение волос (рис. 3), тоже закономерно увеличивается с возрастом. И как было сказано когда-то, "ведь подновляя плоть, непрочный слой румян не отодвинет час грозящего распада" (Миколай Сэмп Шажиньский, ок. 1550–1584, "О непрочности любви к делам мира сего").

Рис. 3. Зависимость от возраста вероятности частичного (кривая 1) или полного (кривая 2) поседения людей. Кривые построены на основании данных обследования мужчин и женщин Австралии, приведенных в работе Е. В. Кеогха и Р. Дж. Волша (1965)

Но молекулярные изменения в клетках и межклеточном веществе (а это два основных компонента, из которых состоит организм) имеют существенное значение и в повышении уязвимости организма к заболеваниям, и в появлении с возрастом внешних признаков старения.

Все дело в том, в каких именно органах клетки и межклеточное вещество подвергаются этим изменениям. Если это происходит в коже, то наблюдается ее сморщивание, если в стенке сосуда, то это способствует развитию атеросклероза, если в головном мозге, то может нарушиться регуляция многих функций, в том числе развиться гипертоническая болезнь. Наша задача состоит в том, чтобы отыскать среди возрастных изменений те, которые неуклонно уменьшают жизнеспособность организма, приводят к развитию в нем различных заболеваний и, как говорилось выше, увеличивают вероятность гибели.

Изменения клеток головного мозга можно считать определяющими течение процесса старения всего организма, а значит — и продолжительность его жизни. И не только потому, что даже небольшое нарушение функций нервных центров весьма существенно сказывается на жизнедеятельности организма. Дело в том, что специализированные нервные клетки (нейроны) являются неделящимися клетками. Если гибель части клеток, например кожи или печени, может быть восполнена делением оставшихся, то гибель нейронов, как правило, невосполнима — почти сразу же после рождения человека или животного их нейроны теряют способность к делению. И еще до того, как закончится развитие организма, когда о старении его, казалось бы, не может идти и речи, содержание нейронов в головном мозге и других отделах нервной системы начинает уменьшаться.