Михаил Виленчик - Биологические основы старения и долголетия

Сказанное позволяет понять следующий факт. Изучение природы внутривидовой и внутрипопуляционной вариабельности по продолжительности жизни проводилось в различных лабораториях для оценки наследуемости продолжительности жизни. Однако полученные при этом результаты неоднозначны. Так, наследуемость продолжительности жизни у дрозофилы, по данным различных авторов, обычно колеблется от 0,08 до 0,194, у нематод — от 0,2 до 0,5, а у мышей — от 0,21 до 0,79. Советский генетик и биогеронтолог И. Г. Коган (Институт химической физики АН СССР), исследовавший наследуемость продолжительности жизни у дрозофил, показал, что она может быть больше обычно принятых величин, приведенных выше, и составлять 0,337.

Эти данные могут иметь общебиологическое значение, так как из них следует, что наследуемость продолжительности жизни, понимаемая в широком смысле, весьма велика, и, следовательно, гетерогенность в популяциях животных по продолжительности жизни может быть также большой.

Подобно тому как это наблюдается у других млекопитающих, продолжительность жизни человека — типичный полигенный признак. Но (опять же в согласии с закономерностями, которым подчиняются другие млекопитающие), анализируя влияние генов на долголетие человека, можно выделить главные гены с резким фенотипическим проявлением и дополнительные гены-модификаторы, действующие на количественные признаки. Следовательно, должны существовать белки — продукты главных и дополнительных "генов долголетия", которые в большей или меньшей степени составляют молекулярно-клеточную основу долголетия человека.

Ранее изложенные факты позволяют с большой вероятностью полагать, что к числу таких белков относятся: супероксиддисмутаза; система ферментов, участвующих в "точной" репарации ДНК; белки, "помогающие" такой репарации, например, посредством изменения конформации ДНК, облегчающей залечивание ее повреждений (или, другими словами, увеличивающие ее ремонтопригодность). К числу "генов долголетия" можно отнести также гены, определяющие высокую степень иммунокомпетентности (в частности, главный локус гистосовместимости, о котором речь уже шла), гены, контролирующие содержание в тканях природных антиоксидантов (в частности, гены, кодирующие белки, осуществляющие транспорт ретинола или β-каротина и таким образом, возможно, обеспечивающие высокий уровень β-каротина в плазме крови и в других тканях человека), и т. д.

А сейчас перейдем к краткому рассмотрению более прямых данных, касающихся долголетия человека, и постараемся понять биологические основы рассматриваемых феноменов.

Рут Дворская с сотрудниками из медицинского колледжа Калифорнийского университета исследовала иммунные реакции у практически здоровых людей четырех возрастных групп: 9-17, 17–40, 64–66 и 83-104 лет. В согласии с данными других авторов было обнаружено понижение с возрастом реакции лимфоцитов на некоторые стимуляторы их митотической активности. Среди неожиданных результатов были такие: в группе старых людей (83-104 года) был увеличен титр антител против ДНК — и среди них была резко увеличена доля людей с III (В) группой крови.

Эти данные примечательны тем, что они позволяют отметить два типа различий между "молодыми" и "старыми" популяциями людей. Первый тип включает приобретенные, истинно возрастные изменения (приведенные примеры нарушения функций лимфоцитов и, очевидно, изменения количества антител к ДНК). Второй связан с тем, что по мере вымирания популяции остаются индивиды относительно жизнестойкие. А если эта жизнестойкость коррелирует с тем или иным молекулярно-физиологическим параметром, то среди людей, доживших до преклонного возраста (средний возраст более 90 лет), этот параметр должен быть относительно более выраженным.

Приведенные результаты Рут Дворской с сотрудниками и данное им здесь объяснение можно связать со следующими, казалось бы, далекими от них фактами.

В 1976 году, рассказывая о том, каким образом смертность организмов зависит от возраста, я привел график, характеризующий эту зависимость для мышей (этот график воспроизведен на рис. 2). Я тогда обращал внимание читателя на тот вытекавший из графика факт, что когда мыши становятся старыми, их смертность может увеличиваться с возрастом менее круто.

Сегодня есть основания предположить, что такая же закономерность справедлива и для человеческих популяций — такие данные имеются для мужчин Швеции старше 103 лет (смертность с возрастом может даже уменьшаться).

Биологическая основа этой закономерности (если она подтвердится) может быть интерпретирована двояко. Во-первых, может существовать определенная группа людей, генетически очень устойчивых к старению (назовем их потенциальными долгожителями). В этом случае к 90 годам относительное число таких людей в общей популяции 90-летних людей становится значительным, а в следующие годы оно будет еще возрастать. Следовательно, говоря о смертности популяции, уже надо рассматривать не только компоненту, обусловленную старением популяции, но и ту, которая характеризует противоположный процесс — возрастание устойчивости популяции к старению вследствие увеличения в ней относительного числа потенциальных долгожителей.

Однако не исключено существование и другой биологической закономерности. У очень старых людей активируются защитные механизмы, препятствующие одряхлению организма и тем самым уменьшающие зависимость их смертности от дальнейшего увеличения возраста.

Но может быть, такая активация происходит в основном у потенциальных долгожителей, и тогда оба изложенных здесь предположения справедливы? Достоверных ответов на эти вопросы пока нет. Но напомню приведенные в III и IV главах факты, говорящие в пользу возможности индукции механизмов репарации ДНК (не исключено, что даже спонтанной индукции под влиянием спонтанных повреждений ДНК, "накопленных" со временем в очень старых клетках). Косвенное доказательство этому мы получили, исследуя спонтанный репаративный синтез ДНК в очень "старых" фибробластах человека, а также в нервных клетках старых крыс.

В связи с этим заманчиво напомнить, что автор в 1970 году в книге "Молекулярные механизмы старения" обосновал концепцию, суть которой в следующем. Увеличение числа набора хромосом (полиплоидизация) в клетках печени при старении может повышать устойчивость клеток к действию мутагенов и является компенсаторной реакцией в ответ на снижение генетического потенциала клеток, в частности в ответ на уменьшение числа рибосомальных генов.

В середине 70-х годов (И. Зутши, Б. Л. Каул — 1975, А. Шима, Т. Сугахара — 1976) было получено доказательство этой гипотезы. Интересные результаты при исследовании проблемы полиплоидизации хромосом были получены выдающимся советским цитологом В. Я. Бродским с его сотрудницей И. В. Урываевой (Институт биологии развития АН СССР). Сказанное еще раз свидетельствует: исследование механизмов старения и долголетия позволяет глубже понять биологические закономерности, особенно касающиеся защитных механизмов.