Валерий Еремеев - Как остановить старение и повернуть его вспять. Молекулярные механизмы старения и способы произвольного управления ими

Подводя итоги анализа гипотезы И. А. Аршавского, можно заключить, что в ней автор дает убедительное, логически обоснованное представление:

1) о причине возникновения старения;

2) о механизмах его развития;

3) о неизбежности старения клеток и всего организма;

4) об обязательном ускорении старения на протяжении жизни организма;

5) о независимости старения от генетического аппарата клеток.

Однако приводимые И. А. Аршавским в пользу гипотезы экспериментальные данные об изменениях рН мочи у подопытных животных являются косвенными. В какой степени они отражают изменения рН околоклеточной и внутриклеточной среды – неизвестно.

Основным положением гипотезы является предположение о причинной роли коллагена в возникновении и прогрессировании старения. Однако доказательств этого предположения И. А. Аршавский не приводит. В то же время, исходя из свойств коллагена и его функциональной роли в организме, предположение, что непосредственно коллаген препятствует обмену веществами между клетками и кровью капилляров, представляется маловероятным. В то же время любая гипотеза, действительно претендующая на объяснение механизмов старения, должна отвечать как минимум на следующие вопросы:

1) почему продолжительность жизни млекопитающих увеличивается по мере увеличения их размеров;

2) почему увеличивается продолжительность жизни видов животных, имеющих при одинаковых размерах более высокую двигательную активность;

3) почему отсутствует старение млекопитающих в период роста их тела;

4) почему при едином механизме старения клеток продолжительность жизни разных видов клеток в пределах одного организма различается в огромное количество раз.

Ни на один из этих вопросов гипотеза старения, предлагаемая И. А. Аршавским, ответа не дает. Вместе с тем она заслуживает особого внимания и дальнейшей разработки по нескольким причинам.

1. Данная гипотеза выводит проблему старения человека из зоны, в которой полностью или почти полностью господствует генетика, т. е. из зоны, на которую человек осознанно влиять почти не может, во внеклеточную зону, на характеристики которой человек может оказывать целенаправленное воздействие.

2. Делает понятным и неизбежным процесс старения и гибели клеток, а также постепенное возрастзависимое ускорение этого процесса. В основу гипотезы И. А. Аршавским положена оригинальная идея, согласно которой причиной старения клеток является некая околоклеточная структура или некий внеклеточный процесс, которому присуще свойство «замедлять» скорость удаления продуктов обмена клеток из их околоклеточной среды и постепенно увеличивать интенсивность этого замедления. Наличие такой структуры должно неизбежно вызывать возрастзависимое накопление в клетках и в околоклеточной среде продуктов обмена веществ клеток, старение клеток и их гибель.

3. При доказательстве наличия такой структуры или такого процесса открывается возможность поиска путей, препятствующих старению и увеличивающих продолжительность жизни клеток и организма.

Считается, что признаком живого организма является обязательное наличие у него набора определенных свойств, объединенных под названием «основные свойства живого». К ним относят следующие свойства:

1) обмениваться с окружающей средой веществом и энергией;

2) расти;

3) размножаться;

4) воспроизводить себя в потомках, т. е. обладать способностью передавать свои свойства потомкам;

5) приспосабливаться к изменениям окружающей среды, т. е. адаптироваться к ней;

6) обновлять свои структуры при утрате ими нативных характеристик, т. е. самообновляться;

7) передавать потомкам возникающие в них изменения.

Живые организмы, ныне живущие на Земле, являются либо одноклеточными, либо многоклеточными организмами. Первыми на Земле появились одноклеточные организмы около 3 миллиардов лет назад. Им уже были присущи основные свойства живого. Считается, что клетка может произойти только от клетки. Это значит, что от первых одноклеточных организмов произошли все ныне живущие на Земле одноклеточные и многоклеточные организмы и все образующие многоклеточные организмы клетки. Для обеспечения каждого из одних и тех же основных свойств живого все клетки имеют принципиально схожие программы построения сходных структур клетки и программы деятельности этих структур по обеспечению основных свойств живого. Эти свойства потому и относят к основным свойствам живого, что благодаря именно их совокупности живые организмы существуют и непрерывно изменяются на протяжении миллиардов лет. Набор программ во всех клетках находится в молекулах ДНК, устроенных по единому для всех клеток плану. Он закодирован в определенных участках ДНК, получивших название «гены». Вся совокупность генов образует генетическую программу или геном клетки. Следовательно, весь огромный период времени существования живых организмов на Земле генетическая информация не исчезала и потом не появлялась заново, а благодаря свойству наследственности непрерывно переходила от родителей к детям. При этом благодаря свойству изменчивости генетические программы постепенно усложнялись, повышая устойчивость живых организмов к неблагоприятным воздействиям окружающей среды. Исходя из этих фактов, по-видимому, можно считать, что эволюция живых организмов – это процесс, направленный на сохранение генетической информации и на изменения, направленные на повышение надежности ее сохранения.

Этих результатов эволюция достигает прежде всего с помощью обязательного размножения живых организмов. Без размножения не может быть эволюции как одноклеточных, так и многоклеточных организмов.

Организм взрослого человека состоит из несколько триллионов клеток и производимого клетками межклеточного вещества, образующего ВКМ. Каждая из триллионов клеток организма выполняет определенную необходимую организму функцию. Совокупная деятельность всех клеток обеспечивает все функции организма. Предельные функциональные возможности клеток по выполнению своих функций определяют предельные функциональные возможности всего организма. Старение организма – это процесс, обязательным интегральным показателем которого является снижение функциональных возможностей организма. Очевидно, старение организма должно являться результатом снижения функциональных возможностей образующих его клеток, т. е. результатом старения клеток. Поэтому, чтобы понять механизмы старения организма, необходимо понять процесс старения образующих организм клеток.

Клетки всех живых организмов представляют собой объемные образования, состоящие из оболочки и расположенной внутри клетки протоплазмы. Оболочка построена из липидов, белков и углеводов. Она отделяет содержимое клетки от внешней околоклеточной среды. Внутри клеток находятся молекулы ДНК, РНК и молекулы различных белков и белковых комплексов с углеводами, липидами и нуклеиновыми кислотами, а также вода и различные ионы. Растворы, находящиеся внутри клеток, близки по своему химическому составу и существенно отличаются от состава окружающей их околоклеточной среды. Из белков и их комплексов внутри клеток построены структуры, предназначенные для обеспечения основных свойств живого. Большинство этих структур присутствует во всех клетках. Это ядро, аппарат Гольджи, рибосомы, эндоплазматический ретикулум и др. Строение и функции этих структур во всех клетках однотипны. Для синтеза белков и их комплексов с углеводами, липидами, нуклеиновыми кислотами все клетки используют одни и те же более простые органические соединения: аминокислоты, жирные кислоты, простые углеводы, нуклеотиды, поступающие в клетки из околоклеточной среды. Для осуществления синтетических процессов необходима энергия. Энергию клетки получают путем расщепления поступающих в нее из околоклеточной среды тех же органических соединений до более простых химических соединений. При получении энергии в процессе соответствующих химических реакций во всех клетках образуется тепло и синтезируются молекулы одного и того же химического соединения – АТФ, а также образуются конечные продукты обмена органических соединений. АТФ является универсальным аккумулятором энергии для всех живых организмов, их энергетической «валютой». Именно с помощью АТФ внутри всех клеток происходит передача энергии от мест ее образования к местам потребления. Таким образом, клетка получает энергию, расщепляя одни химические соединения, и с помощью этой энергии из более простых органических соединений, находящихся внутри клетки, синтезирует нужные ей более сложные химические соединения, из которых строит свою структуру.