Михаил Вейсман - Тайная жизнь тела. Клетка и ее скрытые возможности

Что такое старость? Это общее одряхление нашего тела. С возрастом органы изнашиваются и разрушаются. Происходит это потому, что каждая клетка тела может делиться ограниченное число раз. Но раз уж мы знаем секрет старения, может быть, сможем разгадать и загадку бессмертия? На сегодняшний день существует несколько подходов к этой теме.

Извечная мечта человечества – найти уж если не секрет бессмертия, то хотя бы способ продления жизни. В экспериментах на животных установлено: если все время их кормить малокалорийной пищей, они живут дольше. Правда, при этом у них ухудшаются некоторые функции организма, в первую очередь – способность к воспроизводству (с большой вероятностью это справедливо и для людей, к примеру, чересчур увлекающихся вегетарианством). Экспериментально получены карликовые мыши, живущие дольше обычных, но у них снижена функция размножения. Ученые не оставляют надежду найти ген долголетия, который продлевал бы жизнь без нежелательных побочных эффектов.

В какой-то степени это удалось итальянским и американским исследователям. Они получили мышей с точечной мутацией гена, который кодирует определенный белок. Эти мыши не отличались от контрольных ни массой тела, ни физическим развитием, ни способностью к воспроизводству, но продолжительность их жизни увеличивалась на треть.

Выяснилось, что открытый белок участвует в ответе организма на факторы, вызывающие окисление (перекись водорода, радиация, ультрафиолетовый свет). При этом начинают окисляться важные для жизнедеятельности вещества, такие как липиды клеточных мембран. Этот процесс сопровождает, как правило, большинство патологических состояний, например старение. Стрессовый ответ организма выражается в повреждении или запрограммированной гибели клеток (апоптозе).

Кое в чем могут помочь химические препараты антиоксиданты, но в данном случае решение более радикальное.

У полученных исследователями мышей-мутантов ген, кодирующий выявленный белок, не работает, а значит, окислительные процессы протекают по-другому. Мышки оказались более устойчивыми к действию факторов, вызывающих окислительный стресс, и превосходили контрольных мышей по продолжительности жизни: контрольные жили не более 28 месяцев, а мыши-мутанты – доживали до 37. При этом мутанты ничем не отличались от контрольных ни в поведении, ни при выполнении различных тестов. Последующий гистохимический анализ не выявил у них никаких отклонений и в строении органов.

В настоящее время идут дополнительные исследования данной темы, и – кто знает? – возможно в ближайшем будущем мы получим ключ к бессмертию.

Ключом к клеточному бессмертию, «источником юности» считают теломеразу.Этот фермент позволяет клеткам быстро размножаться без старения. Стволовые клетки эмбрионов, например, обладают огромным запасом теломеразы, которая позволяет им непрерывно делиться, формируя ткани и органы. У взрослых организмов теломераза содержится в клетках, которые должны часто делиться, однако большинство соматических клеток ее не производят.

Теломераза – фермент, добавляющий особые повторяющиеся последовательности ДНК к цепи ДНК на участках теломер. Как мы помним, теломеры – это концевые участки линейной молекулы ДНК, которые состоят из повторяющейся последовательности нуклеотидов. У человека и других позвоночных повторяющееся звено имеет формулу TTAGGG (буквы обозначают нуклеиновые основания). В отличие от других участков ДНК теломеры не кодируют белковые молекулы, в некотором роде это «бессмысленные» участки генома. В 1971 году российский ученый Алексей Матвеевич Оловников впервые предположил, что при каждом делении клеток эти концевые участки хромосом укорачиваются. То есть длина теломерных участков определяет «возраст» клетки – чем короче теломерный «хвост», тем она «старше».

В результате деятельности теломеразы длина тело мерных участков хромосом клетки увеличивается или сохраняется на постоянном уровне, позволяя клетке делиться неограниченно долго. Но что поддерживает фермент в состоянии постоянной активности? На этот вопрос ученые тоже нашли ответ. Оказывается, постоянное стимулирование активности теломеразы происходит за счет особого белкового компонента. Его так и назвали – каталитическим компонентом теломеразы. За выработку этого компонента отвечает определенный ген. Ученые выделили его и даже научились искусственно синтезировать.

Если синтезированный ген ввести в код ДНК, то клетка приобретает способность делиться бесконечно. В естественной среде теломераза производится в стволовых, половых и некоторых других типах клеток организма, которым необходимо постоянно делиться для функционирования их тканей (например – клетки эпителия кишечника).

Интересно, что обычные соматические клетки организма лишены теломеразной активности. Зато 85 % раковых опухолей производят теломеразу в неограниченных количествах, что и вызывает бесконтрольный рост опухоли. Поэтому считается, что активация теломеразы является одним из событий на пути клетки к злокачественному перерождению. Клетка становится больной, но – бессмертной.

Яркий пример бессмертия раковых клеток – это клетки HeLa, изначально полученные из опухоли шейки матки Генриетты Лекс (Henrietta Lacks, отсюда название культуры HeLa) в 1951 г. Эта культура по сей день используется в лабораторных исследованиях. Клетки HeLa в самом деле бессмертны: по оценкам, ежедневно производится несколько тонн этих клеток, причем все они являются потомками нескольких клеток, извлеченных из опухоли Г. Лекс.

Перед нами видимый парадокс: с одной стороны, деятельность теломеразы – путь к бессмертию, с другой – причина одной из самых страшных болезней человечества. Как мы можем использовать это знание?

Ученые распорядились им просто: они выявили, что сам по себе фермент не провоцирует образование опухоли. Он лишь поддерживает ее в жизнеспособном состоянии. А спусковым механизмом болезни являются другие факторы (мы рассмотрели их в предыдущих главах), Поэтому теломераза была реабилитирована в ученой среде.

На этот фермент до сих пор возлагают главные надежды в деле изобретения эликсира бессмертия. Создан искусственный препарат, активирующий теломеразу. Он получен из китайского растения астрагалус. Американский ученый Майкл Фоссел в одном из интервью предположил, что лечение теломеразой может использоваться не только для борьбы с раком, но даже для борьбы со старением человеческого организма и, таким образом, для увеличения продолжительности жизни. Он считает, что уже в ближайшем десятилетии будут проведены первые испытания теломеразных методов увеличения продолжительности жизни человека. Это весьма обнадеживает, так как примерно в это же время произойдет массовый уход на пенсию людей поколения беби-бума в США и Западной Европе.