ХХ веке в биологии было сделано много открытий: установлен механизм наследственности и расшифрован генетический код, создана генная инженерия, «прочтен» геном человека, разработаны методы клеточной инженерии, клонирования и многое другое. Благодаря этим достижениям биологии удалось вооружить медицину средствами против многих опаснейших болезней.
Однако есть одна важнейшая область, в которой прошлому веку похвастаться, в сущности, нечем. Это борьба со старением. Если предположить, что старость – это тоже болезнь, то можно утверждать, что в отличие от других заболеваний старению подвержено все человечество. По достижении определенного возраста каждый человек начинает медленно «угасать» — ослабевают мышцы, падает иммунитет, увеличивается вероятность возникновения онкологических, сердечно-сосудистых, нейродегенеративных заболеваний.
Итак, старение – это закономерно возникающие возрастные изменения, начинающиеся задолго до старости, и приводящие к постепенно нарастающему сокращению приспособительных возможностей организма. В соответствии с возрастной классификацией старыми следует считать людей в возрасте 75-90 лет (свыше 90 лет — долгожители).
Для человека старение всегда имело особое значение. Веками философы обсуждали причины старения, алхимики искали эликсир молодости, а народное творчество рождало легенды. Однако даже сегодня биология процесса старения всё же известна очень плохо, а никаких методов изменить скорость старения человека пока не существует. Несмотря на интенсивные исследования, учёные ещё далеки до преодоления старости.
Первые попытки научного объяснения старения начались в конце XIX века. Начиная с конца 70-х годов, возникает большое количество теорий, которые пытались объяснить старение. К настоящему моменту существует более 300 научных теорий старения. Однако многие из них имеют чисто исторический интерес. Большинство современных гипотез могут быть разделены на 2 большие группы. В соответствии с первой группой гипотез старение — это запрограммированный процесс изменений в организме, контролирующийся генами, как и все другие этапы развития организма, в соответствии со второй группой гипотез — это результат нарушения, повреждения генетического аппарата в ходе жизнедеятельности, вызываемых множеством причин — перекрестными связями, свободными радикалами и продуктами метаболизма клеток.
Наиболее распространенной и убедительной из гипотез второй группы считается свободно-радикальная гипотеза Д. Хармана, согласно которой ведущую роль в ослаблении жизненных функций с возрастом играет окисление структур клеток активными формами кислорода. В доказательство первой группы гипотез стало обнаружение «программ смерти». Было установлено, что гибель клетки происходит, как правило, в результате выполнения одной из таких программ (апоптоза или некроза, а также их комбинации), заложенных в ее геноме.
Термин «апоптоз» предложил римский врач и естествоиспытатель Гален более восемнадцати веков назад, что в переводе с греческого значит «листопад». Так он назвал процесс, обусловливающий опадение листьев осенью. Из хорошо известного факта, что листья опадают только с живых деревьев, сломанные же уходят в зиму с побуревшей, но неопавшей листвой, Гален сделал вывод о «запрограммированности» (говоря современным языком) осеннего отмирания листьев. Очевиден его биологический смысл: зимние снега сломают ветви, если они своевременно не избавятся от листьев.
Многочисленные исследования последних двадцати лет убедительно показали, что способность к самоубийству присуща не только клеткам растений. Скорее это неотъемлемое свойство живых клеток, принадлежащих к самым разным типам, и у растений, и у животных (не исключая и человека).
С легкой руки Галена апоптозом стали называть все случаи запрограммированной смерти клеток. Самоликвидируются, например, многие эмбриональные клетки, ставшие ненужными в процессе развития; клетки иммунной системы, вырабатывающие антитела к своим собственным белкам; клетки с поврежденным геномом и т.д.
Апоптоз — это сложный процесс, жестко регламентированный во времени и пространстве. Его осуществляет большая группа белков. При апоптозе клетка разбирает составляющие ее биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты и т. д.) на мономеры, которые затем используются другими клетками.
В то же время хорошо известно, что в процессе индивидуального развития некоторые органы возникают, чтобы потом исчезнуть. Недавно выяснилось, как пропадает хвост у головастика, превращающегося в лягушонка: сигналом служит гормон тироксин. Гормон посылает в апоптоз клетки хвоста, а освобождающийся «строительный материал» используется затем для роста и развития лягушонка. Процесс запрограммированного исчезновения органов можно назвать органоптозом.
Мысль о том, что старение как завершающий этап индивидуального развития организма может быть запрограммировано, высказал Август Вейсман в своей знаменитой лекции 1881 года. Вот отрывок из нее: «Я рассматриваю смерть не как первичную необходимость, а как нечто, приобретенное вторично в процессе адаптации. Я полагаю, что жизнь имеет фиксированную продолжительность не потому, что по природе своей не может быть неограниченной, а потому, что неограниченное существование индивидуумов было бы роскошью без какой-либо проистекающей из нее выгоды… Изношенные индивидуумы не только бесполезны для вида, но даже вредны, поскольку они занимают место тех, кто здоров».
Молекулярные механизмы высших организмов: животных и растений еще не до конца изучены, но, по крайней мере, одноклеточные организмы располагают механизмом самоликвидации.
Концепция запрограммированной смерти особи, названная «феноптозом» — заставляет по-другому взглянуть на проблему старения. Она подтверждает, что медленное угасание, также как и программа апоптоза, заложено в виде генетической программы в нашем геноме.
Чем глубже биологи проникают в механизм функционирования живых систем, тем больше они убеждаются, что все процессы, идущие в нашем организме, особенно связанные с наследственностью работают по очень сложно организованным программам, расшифровать которые предоставляет большие трудности.
Предположение о запрограммированной смерти организма, выдвинутое Вейсманом более века назад, может быть по достоинству оценено только сегодня, когда уже описаны феномены самоликвидации внутриклеточных органелл — митохондрий, а также клеток (кстати, в октябре 2002 года С. Бреннеру, Дж. Э. Салстону и Х. Р. Хорвицу была присуждена Нобелевская премия за открытие механизма апоптоза) и органов. Явления же, относящиеся к категории феноптоза, прослежены на различных уровнях организации жизни. Однако на сегодня наших знаний недостаточно, чтобы сделать окончательный выбор между двумя концепциями старения, обсуждающимися со времен Вейсмана: смерть от старости как результат накопления случайных поломок или включения программы самоубийства. Но эти концепции, обычно рассматривающиеся как альтернативные, окажутся взаимодополняющими, если принять, что накопление поломок запускает программу самоубийства задолго до того, как поломки станут несовместимыми с жизнью организма.
Борьбу со старением ведут сотни лабораторий, включая Национальный институт старения США. Основным направление является борьба против свободных радикалов губительных для нашего организма. Ученым уже удалось задержать прогрессирование некоторых старческих заболеваний, исследования будут продолжаться и дальше с основной целью — создание препаратов против конкретных старческих болезней.
Заметное увеличение продолжительности жизни уже происходит сейчас в глобальном масштабе с помощью таких факторов как общее улучшение медицинского обслуживания и повышение уровня жизни. На уровне индивидуума увеличение продолжительности жизни возможно за счёт правильной диеты, физических упражнений и избегания потенциально токсичных факторов, таких как курение. Тем не менее, преимущественно все эти факторы направлены на преодоление не старения, а только «случайной» смертности, которая уже сегодня составляет небольшую долю смертности в развитых странах, и таким образом этот подход имеет ограниченный потенциал увеличения продолжительности жизни.
Существует несколько возможных стратегий, за счёт которых исследователи надеются уменьшить скорость старения и увеличить продолжительность жизни. Например, продолжительность жизни увеличивается до 50 % в результате ограничения калорий в диете, которая, в общем, остаётся здоровой, у многих животных, включая некоторых млекопитающих (грызунов). Хотя влияние этого фактора на продолжительность жизни человека и других приматов пока ещё не обнаружено, известных данных всё ещё недостаточно, и исследования продолжаются. Другие рассчитывают на омоложение тканей с помощью стволовых клеток, замену органов (искусственными органами или органами, выращенными для этой цели, например, с помощью клонирования) или химическими и другими методами (антиоксиданты, гормональная терапия), которые бы оказывали влияние на молекулярный ремонт клеток организма. Тем не менее, на данный момент значительный успех всё ещё не достигнут и неизвестно когда, через годы или десятилетия, произойдёт значительный прогресс в этой отрасли.
Вопрос, следует ли увеличивать продолжительность жизни, сегодня является вопросом многочисленных дебатов на политическом уровне, а основная оппозиция преимущественно состоит из представителей некоторых религиозных конфессий.
По мнению Леонарда Хейфлика, одного из основоположников современной науки о старении: даже в случае полной победы над раком, сердечно-сосудистыми заболеваниями, диабетом и прочими критическими возрастными болезнями средняя продолжительность жизни людей сможет вырасти не более чем на пятнадцать лет по сравнению с уровнем, достигнутым ко второй половине ХХ века. Хотя есть сторонники и другого мнения, уповающих прежде всего на решительный прорыв в сфере молекулярной нанотехнологии и прочих смежных областях. Отчасти к таковым можно отнести коллегу и многолетнего соавтора г-на Хавинсона — руководителя лаборатории канцерогенеза и старения питерского НИИ онкологии им. Н. Н. Петрова, президента Геронтологического общества РАН Владимира Анисимова: «В конечном счете может оказаться, что благодаря молекулярному протезированию — долговременному вводу в клетки автономно функционирующих молекулярных роботов, которые будут предотвращать повреждения молекул или лечить их сразу после возникновения, — а также перепроектировке геномов клеток старение замедлится настолько, что в его лечении уже не будет необходимости».
Несмотря на обилие теорий и практик, старение организма сегодня может быть всего лишь несколько замедлено. Окончательной победе над смертью, препятствуют фундаментальные биологические законы.
В то время как ученые пытаются вмешаться, перенастроить, замедлить, программу старения, нам следует вести здоровый образ жизни и понимать, что здоровая старость во многом зависит от нас!
