01.10.2015. - Как научиться жить 200 лет, не болея

Как научиться жить 200 лет, не болея

Старение не есть неизбежный итог земного существования - многие животные уже нашли способы продления жизни. Их эликсир молодости мог бы дать и нам, людям, ключ к пониманию того, как жить дольше и в добром здравии, рассказывает корреспондент BBC Future.

Роман "Моби Дик, или Белый кит" вышел в свет в середине XIX века, а спустя 30 лет группа китоловов, ведшая промысел у берегов Аляски, решила одного из гигантов океана приручить.

И стали они искать себе гренландского кита, представителя второго по величине вида млекопитающих. Этот вид уже тогда был известен своим необыкновенным долгожительством.

В эскимосском фольклоре говорится, что продолжительность жизни гренландских китов может в два раза превышать человеческую, и, благодаря недюжинной силе, они практически неуязвимы для охотничьих гарпунов.

Но китоловы те были вооружены по "последнему слову техники" – пороховыми копьями-бомбами, которые способны были насквозь пробить чрезвычайно толстый подкожный жировой слой на теле обычных китов.

Однако для победы над великаном, за которым они охотились, даже такого мощного оружия оказалось недостаточно. Подобно Моби Дику, он уплыл непокоренный, с небольшой поверхностной раной и тремя обломками копья в боку.

Выживший кит плавал по свету еще 120 лет, пока в 2007 году его не настигла еще одна группа эскимосских охотников. В боку у него они нашли вековой давности гарпун. По некоторым подсчетам, представители этого вида китовых живут по крайней 150 лет, а некоторые особи доживают до 210.

Внешне преклонный возраст выдают лишь полученные по ходу жизни боевые шрамы, немного лишнего жира на боках, да слегка изменившаяся фактура кожного покрова.

Благодаря своему долгожительству и немногочисленным признакам старения, гренландские киты стали в последнее время объектом пристального интереса со стороны врачей-геронтологов.

"Они живут гораздо дольше людей, и это при том, что обитают в дикой природе, к врачу не ходят и вообще не имеют всех этих "коврижек", которые дает жизнь в человеческом социуме", - говорит Жуан Педро Магальяйш из Ливерпульского университета.

"Стало быть, они должны иметь какую-то внутреннюю природную защиту от возрастных заболеваний", - считает ученый. Магальяйш, занимающийся исследованиями гренландских китов и других долгожителей из мира фауны, надеется, что в скором времени будут изобретены новые лекарства, замедляющие увядание и умирание физического тела человека.

"Старение - это тайна; мы знаем о нем относительно мало по сравнению с другими биологическими процессами, хотя в современном мире оно остается основной причиной человеческих страданий и смерти, - отмечает ученый. - Если мы научимся хотя бы немного задерживать процесс старения, человечество получит беспрецедентное преимущество".

Владимир Гладышев из Гарвардского университета с коллегой согласен: "Это важнейшая биологическая проблема, поскольку большинство хронических заболеваний у людей является следствием старения".

"Биомедицина организована таким образом, что внимание фокусируется на весьма узком круге заболеваний, таких как рак, болезнь Альцгеймера и диабет, - продолжает он. - Однако, сдвигая порог старения, мы могли бы автоматически отдалить и все другие возрастные болезни". Старение нашего физического тела происходит в силу целого ряда факторов. Прежде всего, это окружающая среда: невозможно прожить жизнь в защитной оболочке; с момента рождения ДНК и другая молекулярная машинерия человека постоянно подвергаются воздействию токсичных химических веществ и радиации.

И, хотя у наших клеток есть инструментарий для самолечения, последствия полученных от соприкосновения с внешней средой повреждений, распространяясь по организму, могут в конце концов привести к неблагоприятным клеточным мутациям и возникновению опухолей.

Еще один фактор - метаболизм (обмен веществ); клетки, подобно печи, нуждаются в регулярной прочистке; образующиеся в них при сжигании жиров и глюкозы отходы со временем накапливаются, и если очищения не происходит, жизненно важные биологические процессы нашего организма рано или поздно дадут сбой.

"Негативные влияния обладают кумулятивным свойством, и организм в какой-то момент уже становится неспособен им противостоять", - отмечает Гладышев. Наш организм сталкивается также с проблемами при регенерации: каждая хромосома имеет у себя на конце пучки ДНК (так называемые теломеры), которые - подобно пластиковым наконечникам на шнурках ботинка - не дают ей быстро "обтрепаться".

Однако с каждым следующим делением клетки теломеры становятся короче и в конце концов укорачиваются настолько, что клетка, лишившись защиты, перестает нормально функционировать и отмирает.

А в результате изнашивания клеток организм в целом становится более уязвим к различным болезням.

Мафусаилов зверинец

Возникает впечатление, что все живущие на Земле существа имеют дело с неостановимой силой, которая ведет их всё ближе и ближе к смерти; однако существуют свидетельства, что процесс старения и умирания возможно по крайней мере затормозить.

Например, обычное лекарство для диабетиков - метформин - может отдалить старение у мышей.

А замена у круглого червя, или нематода, лишь одного гена, участвующего в метаболизме клеток, может увеличить ему продолжительность жизни в несколько раз по сравнению с жизнью его родителей.

Такие манипуляции, конечно, вряд ли помогут более высокоорганизованным видам, однако опыты с червями и мышами говорят нам о том, что процесс старения возможно замедлить в принципе.

"Старение - это удивительно пластичный процесс, которым можно управлять", - говорит Магальяйш. Магальяйш, Гладышев и другие ученые-геронтологи теперь охотятся за новыми образцами долгожительства для своего "Мафусаилова зверинца".

А как известно, между разными видами млекопитающих продолжительность жизни может различаться стократно: землеройка, например, живет не более полутора лет, тогда как гренландский кит может прожить свыше двухсот.

Похоже, что естественный отбор сподвиг некоторые виды животных на производство собственного эликсира молодости.

"Метформин увеличивает продолжительность жизни у мышей, но не намного; однако, изучая жизнь разных других видов, можно заметить, что гораздо более мощную роль играет в этом процессе [то есть в увеличении продолжительности жизни] такой фактор, как естественный отбор", - замечает Магальяйш.

Некоторые виды выработали свои способы жить дольше, сопротивляясь раку и другим возрастным заболеваниям.

По словам Гладышева, "в природе продолжительность жизни [видов] все время меняется, и вопрос состоит в том, как она [природа] этого достигает. И можем ли мы воспользоваться теми же механизмами для продления жизни человеческой". Есть виды, которые в деле увеличения продолжительности собственной жизни добились невероятных успехов, переплюнув даже ближайших родственников.

Однако не всегда эти рекордсмены выглядят так же великолепно, как гренландский кит.

Голый землекоп, со своей морщинистой, эластичной шкурой, едва ли годится для гламурной рекламы моложавой старости, но живет он до 30 лет, тогда как мышь домашняя даже при хорошем, "домашнем" питании может рассчитывать лишь на 2-3 года жизни.

Землекоп необыкновенно устойчив к раку - у тысяч обследованных в лаборатории особей не выявили ни одной опухоли. Даже после ванн с мощными канцерогенами они не заболевают.

Отчасти это объясняется тем фактом, что их клетки перестают расти, как только становятся слишком плотными. Данный механизм не дает опухолям множиться и разрастаться до неконтролируемых размеров.

Такое качество обеспечивается, вероятно, присутствием тяжелой разновидности гиалуроновой кислоты, которая входит в состав клеточной оболочки.

Возможно, что изначально она стала вырабатываться в ответ на потребность землекопов в более эластичной коже, поскольку им приходится пролезать в свои норы сквозь узкие отверстия. А в настоящее время она уже является частью сигнальной системы, препятствующей хаотичному делению клеток.

Другими словами, даже если мутация и приводит к формированию опухоли, гиалуроновая кислота не позволит ей развиться и вырасти. Гладышев также изучал ночницу Брандта, крошечное существо, живущее целых 40 лет и более, но по весу едва превосходящее кусочек колотого сахара.

"В этой весовой категории случай исключительный", - говорит ученый. Он обнаружил у этой крошечной разновидности летучей мыши благоприятные клеточные мутации вокруг рецепторов гормона роста и инсулиноподобного фактора роста.

Анализ данных мутаций, возможно, даст ученым новые ключи к пониманию механизмов контроля метаболизма у млекопитающих и поможет ограничить негативные изменения, сопровождающие старение людей. Киты же, благодаря своим уникальным размерам (двадцатиметровой длине и весу, достигающему 100 тонн), представляют особый научный интерес, прежде всего для исследователей-геронтологов.

Ученые говорят, что если бы клетки кита сжигали энергию с такой же скоростью, что и клетки мыши, вода вокруг него нагревалась бы излишками тепла до кипения; поэтому в процессе эволюции кит научился замедлять свой метаболизм, понижая таким образом температуру тела.

Вообще говоря, тело такого огромного размера делает живущее в нем существо физически более уязвимым к раку.

Причина проста: чем больше клеток в организме, тем больше вероятность злокачественной мутации.

В результате одного из проведенных на эту тему исследований выяснилось, что у высоких людей несколько выше вероятность заболеть онкологией, чем у людей более низкого роста - по той же самой причине.

И с возрастом проблема эта только усугубляется. "Когда живешь дольше, в организме происходит больше клеточных делений, и вероятность рака возрастает в огромной степени", - отмечает Леонард Нанни, научный сотрудник Калифорнийского университета в Риверсайде, занимающийся исследованием эволюции рака.

Если основываться на показателях заболеваемости среди людей, все крупные киты должны бы быть, по идее, буквально изрешечены опухолевыми образованиями еще до достижения зрелости - в действительности же они проживают еще по крайней мере сто лет.

Этот феномен, получивший название "парадокс Пето", демонстрирует нам, что киты, как и голые землекопы, выработали в процессе эволюции некие хитроумные трюки, с помощью которых противостоят неблагоприятным мутациям.

"В животном мире они представляют собой явное исключение, - говорит Магальяйш. - В отличие от нас, они обладают особыми механизмами, подавляющими развитие опухолей".

Изучая геном кита, Магальяйш надеялся объяснить и другие механизмы.

Вначале он испытывал трудности с получением образцов ткани для анализа. Но в конце концов вышел на команду коллег, у которой уже сложились доверительные отношения с эскимосскими охотниками.

Для того чтобы живущие ныне в районе Арктики коренные народы могли поддерживать свой традиционный образ жизни, им разрешается вылов китов в пределах, определенных годовыми квотами.

Эскимосы обычно с недоверием относятся к чужакам, однако Магальяйшу и его соратникам они согласились предоставить для опытов образцы ткани добытых ими животных.

Итак, опытный материал был собран, однако команде ученых предстояла еще необычайно сложная задача по построению генетической секвенции.

Учитывая огромный объем данных, задача эта была сродни разрезанию книги "Моби Дик" на сотни тысяч копий, а затем склеиванию отдельных предложений обратно в связный текст.

Исследование ткани гренландского кита дало целый ряд наводок для разработки новых лекарств.

Интересно, что в ходе экспериментов Магальяйш и его коллеги обнаружили значительные изменения в гене ERCC1. Этот ген кодирует набор молекулярных инструментов для репарации небольших повреждений генома.

Вероятно, эволюционные изменения в гене сделали этот инструментарий еще более эффективным в борьбе против неблагоприятных мутаций, которые могут вызвать рак. Команда Магальяйша также обнаружила изменения в гене PCNA, участвующем в делении клеток. Он кодирует белок, который действует как зажим, скрепляя друг с другом молекулярные механизмы, обеспечивающие репликацию ДНК.

Гренландские киты имеют дуплицированные участки этого гена, и похоже, что их позитивные мутации помогают ему взаимодействовать с другими частями инструментария, задействованного в починке спиралей ДНК.

Ученые выдвинули гипотезу, согласно которой одно это преобразование уже само по себе способствует более здоровому клеточному росту без повреждений, связанных со старением.

Однако, по их мнению, нейтрализовать последствия клеточного стресса гренландскому киту помогают и другие важные адаптации.

Прозрения, возникшие в ходе данного исследования, дают нам первоначальное представление о секретах китового долгожительства.

"Подпись долгожителя"

А на противоположной от Британских островов стороне Атлантики, в Гарвардском университете Владимир Гладышев затеял тем временем собственное исследование "транскриптома" гренландских китов.

И он не только изучал сами гены, но и пробовал оценить степень их активности, предположив, что гиперактивность определенных генов может играть важную роль в отложенном старении.

Показательно, что у китов он обнаружил те же изменения в инсулиновой сигнализации, что и у ночниц Брандта.

"Это может изменить организацию метаболических путей в клетках таким образом, что они станут жить дольше, - отмечает ученый, - хотя реально существующие сложности пока что являются предметом научной полемики".

Вместе взятые, результаты исследования дают то, что можно было бы назвать "подписью долгожителя" и что может служить нам руководством в будущих научных поисках, говорит Гладышев.

Полученные в ходе недавнего исследования Гладышева результаты привлекают внимание крупнейших ученых-медиков мира.

В частности, работа эта произвела сильное впечатление на Фрэнсиса Коллинза, директора Национальных институтов здравоохранения США. Коллинз написал в комментарии, что она подвела "к самому порогу новых прозрений о том, как достичь более здоровой и продолжительной жизни."

Ну а когда мы переступим этот порог, нам откроется множество путей использования исследовательских результатов для совершенствования методов лечения.

По словам Гладышева, важно понять, насколько программы по диетологии и физической культуре могут реально перестроить тело человека таким образом, чтобы оно стало соответствовать "подписи долгожительства" гренландского кита.

Например, существует мнение, что сокращение калорийности потребляемой пищи замедляет процесс старения; в связи с этим было бы интересно выяснить, приводит ли такая практика к метаболическим изменениям, подобным тем, что помогают долгожительствовать киту.

Таким образом, уникальный опыт кита мог бы уже сейчас пролить для нас свет на вопрос о способах продления жизни людей. Животные-долгожители могли бы также вдохновить ученых на выработку более радикальных методов лечения.

Первый шаг, говорит Магальяйш, состоит в том, чтобы вырастить человеческую ткань с благоприятными мутациями, подобными тем, что были обнаружены у гренландского кита, ночницы Брандта и голого землекопа.

"Изменив соответствующим образом человеческие белки, мы поймем, действительно ли это улучшает репарацию ДНК, - говорит ученый. - Я бы также хотел вживить в мышей гены гренландского кита и посмотреть, скажется ли это на продолжительности их жизни".

Теперь, когда начальные тесты проведены, перед учеными стоит задача поиска способов спровоцировать в необыкновенно сложно устроенном человеческом организме задерживающие старение мутации, в том числе и с помощью лекарств, копирующих действие генов.

В некоторых случаях с помощью генной инженерии можно было бы выращивать в специальных чанах организмы, такие как дрожжевой грибок, для генерирования определенных белков и затем очищать эти белки для потребления человеком.

В качестве альтернативы можно создать лекарства с аналогичным действием.

В будущем генная терапия должна позволить нам корректировать ДНК непосредственно у живых людей; тогда мы сможем мгновенно получать пользу от позитивных мутаций, которые у гренландского кита возникли в результате продолжавшейся миллионы лет эволюции.

Учитывая прогресс, достигнутый в последнее время в генной терапии, у нас, по словам Магальяйша, "нет оснований полагать, что подобное недостижимо на следующих этапах развития".

А впереди ждут трудные клинические испытания, говорят ученые. И хотя люди и млекопитающие животные относительно близки друг другу в эволюционном отношении, то, что сработало у кита или землекопа, может просто не подойти человеческому организму.

"Можно найти разные способы, с помощью которых разные организмы подавляют рак - но вот будут ли они в плане лечения полезными [человеку], сказать заранее невозможно", - отмечает Леонард Нанни.

По его словам, в процессе эволюции природа находила способы противодействия раку, следуя своему "наитию"; решения возникали спонтанно, исходя из уникальных обстоятельств, в которых оказывался тот или иной вид.

При этом, однако, ученый всячески приветствует обращение медицинской науки за ответами именно к природе.

"Думаю, что биологи, занимающиеся изучением раковых клеток, начинают признавать, что включение [в науку] выработанных эволюцией идей может оказаться делом весьма продуктивным".

Магальяйш и Гладышев не питают иллюзий относительно того, насколько в действительности труден этот путь. Но они полны надежд.

"История богата примерами того, как специалисты заявляли о невозможности достижения чего-либо, а очень скоро жизнь эти утверждения благополучно опровергала", - говорит Магальяйш.

И действительно, посмотрите на уровень медицины всего каких-нибудь 120 лет тому назад. Тогда не существовало никакого противодействия инфекционным заболеваниям. А в наши дни антибиотики - это уже нечто само собой разумеющееся, базовый элемент здравоохранения...

И само старение Магальяйш рассматривает как заболевание. Но, по его мнению, заболевание это излечимо.

"Мы вовсе не стремимся продлить людям период проживания в состоянии старческого маразма, - объясняет ученый. - Мы хотим сделать так, чтобы у 70-летних было здоровье, как у 50-летних - вот наша конечная цель".

Возможно, году эдак в 2120 мы все с удивлением будем вспоминать о первых шагах, которые ученые делают сейчас к этой цели.

Послесловие. Зоопарк бессмертных

Могут ли живые существа жить вечно? Гренландский кит может прожить более двухсот лет, что делает его самым большим долгожителем среди млекопитающих.

Как обстоят дела с другими видами флоры и фауны?

Исследование пыльцы и семян сосны остистой, возраст которой оценивается в 4700 лет, не показало значительного увеличения с возрастом количества клеточных мутаций.

У кораллов и других организмов, живущих колониями, тоже необычно долгий век - более 4 тысяч лет. Однако отдельные полипы живут всего по несколько лет.

Двустворчатый моллюск Мин является самым долгоживущим из известных ученым одиночных животных. У побережья Исландии в 2006 году биологи достали из морских пучин особь возрастом 507 лет.

http://www.bbc.com/russian/science/2015/09/150929_vert_fut_secrets_of_living_to_200_years_old