Эндрю Стил - Бессмертные. Почему гидры и медузы живут вечно, и как людям перенять их секрет

Короткие теломеры встречаются наряду со многими болезнями и дисфункциями старения. Они связаны с диабетом, болезнями сердца, некоторыми видами рака, снижением иммунной функции и проблемами с легкими. Теломеры также вовлечены в довольно поверхностный феномен появления с возрастом седины. Стволовые клетки в волосяных фолликулах ответственны за продуцирование меланоцитов, клеток, производящих пигмент меланин, присутствие которого в различных количествах может сделать волосы любыми – от светлых до черных. Когда теломеры стволовых клеток становятся слишком короткими, это означает, что больше меланоцитов не может быть произведено, и волосы возвращаются к своему «естественному» цвету – чисто белому.

Короткие теломеры также негативно влияют на риск смерти в целом. Исследование, проведенное на однополых близнецах, показало, что близнецы с более короткими теломерами чаще умирают первыми. Самая большая на сегодняшний день база данных о длине теломер – исследование было проведено с участием 64 637 датчан – показала, что у испытуемых с самыми длинными теломерами риск смерти был на 40 % ниже, чем у людей с самыми плохими показателями, даже после того, как были приняты во внимание возраст и другие факторы, влияющие на здоровье.

Наконец, наши клетки следят за теломерами по причинам, отличным от их сокращающейся длины. Теломеры необычайно восприимчивы к повреждению ДНК, и есть новые доказательства того, что они выполняют функцию своего рода канарейки в угольной шахте [32] Понятие канарейки в угольной шахте используют в значении сигнала об опасности. Канарейки очень чувствительны к угарному газу, шахтеры брали их с собой в угольные шахты в качестве анализатора состояния воздуха: как только канарейка переставала петь или, хуже того, погибала, – это был верный знак, что уровень опасных газов в шахте повысился и пришло время покинуть шахту. – Примеч. науч. ред. для остальной части генома. Если теломеры какой-то клетки получили тяжелые повреждения, это указывает на то, что остальная часть ДНК тоже может быть в плачевном состоянии. Подобно критически коротким теломерам, поврежденные теломеры могут сигнализировать клетке, что пришло время для апоптоза или запуска процесса старения. Это особенно актуально в таких органах, как сердце и мозг, в клетках которых, как мы думаем, ДНК не реплицируются [33] Репликация – создание двух дочерних молекул ДНК на основе родительской ДНК. – Примеч. науч. ред. очень часто (или, возможно, вообще) в течение жизни. Это означает, что их теломеры не станут короче из-за деления клеток, но повреждение теломер, постепенно накапливающееся в течение всей жизни, может иметь аналогичные последствия.

Таким образом, благодаря своей длине и состоянию теломеры служат индикаторами здоровья и истории клетки, обеспечивая непрерывный отчет о том, хорошо ли стареет клетка. И, следовательно, они являются ключевыми факторами в том, как мы стареем.

Мы – это белок. Хотя ДНК часто, кажется, получает все внимание общественности, это всего лишь руководство по эксплуатации. Инструкции в ДНК определяют, как строить белки – молекулы, которые гораздо более разнообразны и сложны и выполняют большую часть работы.

Самая непосредственная ассоциация со словом «белок», вероятно, связана с информацией о питательных веществах на упаковках продуктов. Но представление белка в виде аморфного питательного вещества, такого же, как мешок сахара или кусок жира, оказывает этому рогу изобилия химических веществ огромную медвежью услугу. Белки – это самые разнообразные и сложные молекулы, которые мы знаем. Это наноботы природы, крошечные, неутомимые молекулярные машины, поддерживающие нашу жизнь. И они служат строительными лесами клеток и тел, структурными и механическими строительными блоками, которые сохраняют нашу целостность и позволяют нам двигаться.

У многих белков короткий срок годности. Отдельная молекула белка, усиленно работающая внутри клетки, обычно живет всего несколько дней. Это может звучать расточительно и похоже на очень короткую жизнь, но на самом деле это огромное преимущество, когда дело доходит до старения и телесной целостности. Именно потому, что они так важны, белки являются одноразовыми. Вместо того чтобы вкладывать ценные ресурсы в то, чтобы сделать их неразрушимыми или изобретать смехотворно сложные способы исправить тысячи молекул, в каждой из которых может возникнуть нарушение бесчисленными способами, эволюция решила, что обычно лучше всего просто выбросить сломанный белок и сделать новый. Наши клетки – мастера переработки: они измельчают старые или поврежденные белки на кусочки, которые затем могут быть повторно использованы в следующем раунде производства белков.

Один из ключевых процессов, участвующих в переработке белков, известен как аутофагия. Это слово буквально переводится с древнегреческого как «самоедство». Аутофагия – это способ, которым клетки избавляются от мусора: искореженных молекул и разрушенных клеточных компонентов, работающих неправильно, – и перерабатывают свои ингредиенты, чтобы сделать новые свежие версии себя. Важность этого процесса для функционирования клеток была подчеркнута Нобелевским комитетом в 2016 году, когда премию присудили японскому ученому Есинори Осуми за открытие сущности аутофагии.

Поврежденные клеточные компоненты, включая многие разрушенные белки, накапливаются с возрастом, что, вероятно, является как причиной, так и следствием снижения интенсивности аутофагии с возрастом. Уменьшение или полное отключение аутофагии в лаборатории может ускорить старение червей, мух и мышей. Мы также считаем, что это один из механизмов, лежащих в основе пищевого ограничения: в отсутствие аутофагии эта стратегия не продлевает жизнь, что предполагает, что именно аутофагия играет ключевую роль. Когда пищи мало, аутофагия высвобождает продукты, запертые в белках. Дополнительный бонус заключается в том, что она имеет тенденцию сначала работать именно с поврежденными элементами, избавляя клетки от дефектных белков и тем самым замедляя старение.

Мы также знаем, что возрастные заболевания могут быть вызваны проблемами с аутофагией. Один из примеров – болезнь Паркинсона, нейродегенеративное расстройство, которое заставляет людей терять контроль над движениями. Симптомы включают ригидность [34] Ригидность – отсутствие реакции на стимулы или сопротивление им. – Примеч. пер. , тремор и трудности при ходьбе и, в крайних случаях, полную неспособность двигаться и более общие симптомы деменции, такие как когнитивные и эмоциональные нарушения. Пациенты с болезнью Паркинсона живут около десяти лет после постановки диагноза и в результате умирают от различных проблем, вызванных потерей контроля над мышцами.