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

Самый чистый конец жизни клетки – это процесс апоптоза, или запрограммированной клеточной смерти, о котором мы говорили выше. Набор молекулярных сдержек и противовесов всегда следит за тем, как ведет себя отдельная клетка. И, если что-то кажется неправильным, запускает тщательно отлаженный каскад самоуничтожения. Подавляющее большинство хрупких клеток действительно идут на достойное дело для тела и умирают по сигналу, но некоторые клетки сохраняются. Они остаются, больше не делясь, – старые зомби-клетки, которые отказываются совершать суицид, известны как стареющие клетки.

Это состояние было открыто в 1961 году молодым ученым по имени Леонард Хейфлик. Он заметил нечто странное, когда выращивал клетки в чашке Петри: старые клетки заметно отличались от молодых и, казалось, после определенного момента перестали делиться. Этот феномен был назван «реплицирующим старением»: клетки перестают делиться, потому что уже делились слишком много раз. Количественная оценка этого явления теперь носит имя ученого: число раз, которое клетка может делиться, прежде чем стать стареющей, известно как предел Хейфлика.

Эксперименты Хейфлика опровергли полувековую догму, согласно которой клетки бессмертны вне грязных границ тела. Таким образом, возник очевидный вопрос: способствует ли старение клеток старению организмов, которые они составляют? Стареем ли мы потому, что после определенного количества делений клетки теряют способность к репликации? Спустя три десятилетия после работы Хейфлика обнаружили, что признак, с которым мы уже встречались, – критически короткие теломеры – является основной причиной реплицирующего старения. Также выяснилось, что существует больше причин клеточного старения. Один из ключевых факторов – повреждение ДНК и мутации. Это происходит, если в ДНК клетки достаточно ошибок, особенно в определенных генах, которые подвергают ее риску стать раковой. Клетки также могут стать стареющими, когда их подвергают химическому или биологическому стрессу, который может служить аналогичной цели. Стресс может вызвать повреждение клеток, которое, опять же, может стать первым шагом на пути к раку.

Таким образом, клеточное старение существует как противоопухолевый механизм. Учитывая, что рак – это болезнь, вызванная клетками, которые делятся бесконтрольно, превращение предраковой клетки в стареющую, которая больше не может делиться, – безопасный способ погасить искру, прежде чем она вспыхнет и превратится в пожар, вызывав опухоль. Есть предраковые мутации? Потенциально канцерогенный уровень стресса? Или просто клетка делилась подозрительно много раз? Лучше уж пусть она станет стареющей, чтобы быть в безопасности. Однако просто состариться и остаться на месте недостаточно. Стареющая клетка больше не выполняет функцию молодой функционирующей клетки в ткани, в которой она оказалась. Итак, шаг второй, став старой, – позвать на помощь.

Стареющие клетки делают это, выделяя воспалительные молекулы, предупреждающие иммунную систему об их присутствии, требуя удаления. Это означает, что иммунная клетка, выполняющая функцию поиска и уничтожения, будет привлечена молекулярным шумом и поглотит стареющую клетку, избавив тело от проблемы. Это молекулярное размахивание флагом известно как SASP – «секреторный фенотип, связанный со старением» (секреторный, потому что клетки выделяют эти молекулы, а фенотип – биологический термин, означающий атрибут или поведение).

Как ни странно, именно этот призыв о помощи дает клеткам возможность вызывать такие повреждения в организме. Если SASP действительно привлекает внимание проходящей мимо иммунной клетки и обеспечивает быстрое удаление стареющей клетки, все хорошо. Но, если клетка выживает и продолжает выделять воспалительные химические вещества, это может эффективно ускорить старение всего организма. Оценки количества стареющих клеток у старых животных показывают, что их довольно мало. Только несколько процентов клеток становятся стареющими даже у очень старых животных или людей. Кажется, этого недостаточно, чтобы вызвать проблемы, непосредственно снижая функцию тканей, но воспалительные молекулы SASP могут позволить горстке клеток действовать как пресловутая ложка дегтя. Соответственно, кажется, что даже малого числа таких клеток хватает, чтобы вызывать проблемы. Одно исследование показало, что инъекции всего 500 000 стареющих клеток молодым мышам – около 0,01 % от их общего количества клеток – было достаточно, чтобы вызвать физические нарушения.

Когда вы молоды с небольшим количеством стареющих клеток, спорадически образующихся по всему телу, в основном с ними справляется иммунная система. Однако по мере того, как вы становитесь старше, различные процессы заставляют количество этих клеток расти как снежный ком. Во-первых, усиливается образование стареющих клеток. С возрастом клетки успевают поделиться слишком много раз, накопить больше повреждений ДНК и существуют в более неприветливой среде стареющего организма. Одновременно ослабевающая иммунная система в меньшей степени способна найти и уничтожить раздувающуюся популяцию стареющих клеток. И, по иронии судьбы, SASP фактически может привести к еще большему распространению стареющих клеток, загоняя организм в смертельный порочный круг.

Результатом этого снежного кома является повышенный риск развития многих заболеваний. Стареющие клетки – это дымящийся пистолет, часто обнаруживаемый подозрительно близко к возрастным заболеваниям. Свита стареющих клеток сопровождает опухоли при раке; болезни сердца, почек и печени; мозг людей с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезни Альцгеймера и Паркинсона; болезненные, отекшие суставы остеоартрита; катаракту, которая затуманивает хрусталики глаз, когда мы становимся старше; и возрастное снижение мышечной массы, известное как саркопения.

Список заболеваний, в которых клеточное старение, по-видимому, играет определенную роль, велик и растет по мере того, как биогеронтологи проявляют все больший интерес к этим зомби-клеткам. По-видимому, существует серьезный эволюционный компромисс. Призрак рака настолько смертоносен для многоклеточных организмов, что эволюция готова подвергнуть нас риску болезней и ухудшения состояния в старости, просто чтобы сделать так, что мы не заболеем раком в молодости. Это классический случай антагонистической плейотропии и сильный претендент на причину старения. Малое количество этих клеток, которые, вероятно, находятся в равновесии, полезно для молодых, большее число вредно для старых. И, видимо, они ответственны за многочисленные заболевания.