Михаил Виленчик - Биологические основы старения и долголетия

Теперь мы можем дать хотя бы предположительное объяснение, почему энергетический жизненный потенциал у приматов в 2 раза больше, чем у остальных видов млекопитающих, а у человека он даже больше в 3,5 раза. В значительной степени потому, что эффективность защиты от активных форм кислорода и других рассмотренных нами ранее эндогенных токсических метаболитов у человека больше, чем у большинства других приматов, а у последних больше, чем у других видов млекопитающих. Долголетие, вероятно, определяется, в частности, эффективностью работы ферментативных систем защиты, прежде всего супероксиддимутазы, о которой речь шла в IV главе.

Эту мысль я обосновал в докладе, прочитанном на первом Международном совещании по проблеме надежности биологических систем, состоявшемся летом 1979 года в городе Каневе. Доклад так и назывался "Эволюционный анализ механизмов, определяющих видовую продолжительность жизни животных". Супероксиддисмутаза была названа тогда одним из наиболее эффективных факторов таких механизмов. Правда, привести экспериментальное доказательство этому положению в те годы еще было невозможно, и пришлось опираться на концепцию о роли супероксидных радикалов в старении, обоснованную мною десятилетием раньше (книга "Молекулярные механизмы старения").

Сегодня такое доказательство имеется, причем уже проведен ряд исследований связи, с одной стороны, между активностью супероксиддисмутазы, а с другой — долголетием или жизнестойкостью организмов (см. главу IV).

Но супероксиддисмутаза не единственный биологический фактор долголетия, обеспечивающий защиту генетического аппарата и других биоструктур от их повреждения активными формами кислорода и образуемыми при участии последних другими химически активными метаболитами. К числу таких факторов можно отнести каротиноиды. Если супероксиддисмутаза составляет одно из основных звеньев ферментативной защиты клетки от кислородного радикала, то среди неферментативных природных средств защиты от активных форм кислорода и вызванных ими реакций существенное значение имеют, вероятно, каротиноиды, особенно β-каротин. Такое заключение вытекает, в частности, из закономерности, которую наглядно демонстрирует рис. 10. На нем представлены результаты определения содержания каротиноидов в крови млекопитающих 16 видов, различающихся по видовой продолжительности жизни. Данные о содержании этих веществ были приведены в двух различных энциклопедических биохимических справочниках (разумеется, без указания зависимостей от продолжительности жизни).

На основании этих данных в 1983 году автор этой книги и обнаружил зависимость между продолжительностью жизни и содержанием каротиноидов в крови различных видов животных (кривые I и II). А в 1984 году американский биогеронтолог Р. Катлер с сотрудниками получил данные, подтверждающие эту зависимость (кривая III, рис. 10). Кроме того, в последние годы получило подтверждение предположение и об антиоксидантных свойствах каротина, и об его антиканцерогенной способности (подробнее об этом в следующей главе).

Рис. 10. Корреляция между содержанием β-каротина в крови млекопитающих различных видов и их продолжительностью жизни.

Цифрами 1-16обозначено содержание β-каротина у животных шестнадцати видов. Кривые Iи IIпостроены на основании данных о содержании β-каротина, приведенных (без определенной закономерности): I— в 'Биохимическом справочнике' (К. Лонг, Лондон, 1961); II— в справочнике 'Кровь и другие биологические жидкости' (П. Альтман, Д. Диттмер, Вашингтон, 1961). Кривая III— содержание β-каротина и ксантофилла из работы Р. Катлера (1984)

Кроме кратко рассмотренных здесь закономерностей, существуют и другие корреляции между тем или иным биохимическим, биофизическим или молекулярно-клеточным параметром — с видовой продолжительностью жизни организма, его устойчивостью к старению и, как правило, к раковым заболеваниям. Например, спонтанная нестабильность ДНК-клеток человека меньше, чем грызунов. Это заключение можно вывести, если оценивать нестабильность ДНК по таким разным критериям, как выделение с мочой гликолей тимина или тимидина (вероятно, продуктов окислительной деструкции ДНК — подробнее об этом сказано на с. 83 настоящей книги) или по частоте спонтанных мутаций в половых клетках в расчете на поколение (такая закономерность была сформулирована еще в первом издании этой книги).

Кроме того, обнаруживается прямая корреляция между видовой продолжительностью жизни млекопитающих и содержанием в их крови витамина Е (идея о его роли в поддержании жизнестойкости как основного природного антиоксиданта также была подробно обоснована в первом издании). Значение, конечно, имеет и иммунологическая система защиты. Существуют линии мышей, у которых в связи с наследственными изменениями иммунологической системы аутоиммунные реакции (выработка антител против антигенов, входящих в состав своих тканей) развиваются особенно активно. Часто продолжительность жизни таких животных в несколько раз меньше продолжительности жизни многих других линий мышей.

Известны также линии мышей с наследственным дефектом функций гипофиза и тимуса. Их продолжительность жизни также резко снижена. По данным выдающегося американского биогеронтолога Р. Л. Вэлфорда, у мышей, генетически отличающихся лишь по главному локусу гистосовместимости, наблюдаются значительные различия в продолжительности жизни. Поэтому Р. Л. Вэлфорд называет этот локус системой поддержания жизни.

Можно согласиться с таким заключением, особенно если учесть, что белки, синтезируемые под контролем локусов гистосовместимости (их называют Н-локусами), определяют не только комплекс иммунологических реакций при отторжении трансплантата (отсюда и название этой системы генов), но и устойчивость клеток и организма к вирусам и к физическим или химическим повреждающим факторам. Наверное, это обусловлено тем, что рассматриваемые гены контролируют также способность клеток к репарации ДНК. Таким образом, обобщая рассмотренные данные и учитывая, что биологические защитно-компенсаторные и приспособительные механизмы организма, их степень выраженности и особенно потенциальные способности генетически детерминированы, можно заключить: основное значение в долголетии имеют гены, контролирующие эти механизмы. Но такие гены — лишь ничтожная часть, как полагают многие генетики, примерно из 50 тыс. других генов, составляющих генотип человека. Кроме того, эффективность функции "генов долголетия" определяется условиями жизни организма.