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

Валерий Сафронович Еремеев

В книге автор формулирует и логически обосновывает совершенно новое представление о причинах и механизмах старения. Согласно этому представлению в организме непрерывно происходят генетически запрограммированные процессы, противодействующие старению, и генетически незапрограммированные, происходящие вне клеток и вызывающие старение. Человек может предлагаемыми автором действиями в любом возрасте затормозить старение, остановить его и повернуть вспять.

Аннотация

В предлагаемой читателям книге автор формулирует и логически обосновывает совершенно новое представление о причине старения клеток многоклеточного организма и о причинах старения всего организма. Согласно представлению автора в геноме каждой клетки заложен механизм, способный при оптимальных характеристиках внутриклеточной среды обеспечить полное самообновление клетки и ее бессмертие. При этом автор исходит из данных биологической науки, что первыми на земле в первичном мировом океане появились одноклеточные организмы и вода мирового океана являлась их внешней и внутренней средой. Ее рН и другие характеристики имели определенные постоянные величины, в соответствии с которыми формировались характеристики генов ДНК первых одноклеточных организмов. Конечные продукты обмена первых одноклеточных практически мгновенно вымывались в окружающую их воду и сразу же удалялись из околоклеточного пространства в связи с непрерывным броуновским движением клеток в воде. Таким образом, накопление в клетках минимального количества продуктов обмена и возможность влияния этих продуктов на величину рН внутриклеточной среды были полностью исключены. Это значит, что оптимальной рН для активности ферментов, формировавшихся у первых одноклеточных организмов и, заложенной в их ДНК, являлась рН воды мирового океана.

В многоклеточном организме каждая клетка в процессе своего обмена также образует вещества, подлежащие удалению в околоклеточное пространство. Однако, в многоклеточном организме непосредственная окружающая клетку среда расположена в замкнутом пространстве, ограниченном клетками, стенками капилляров и структурами соединительной ткани. Это значит, что поступающие из клеток в их околоклеточное пространство кислые продукты обмена этих клеток удаляются из него в кровь и лимфу за счет диффузии, за счет тока жидкости из артериальной части капилляров через межклеточные пространства в венозные и лимфатические капилляры, а также за счет многочисленных процессов, способствующих оттоку в них межклеточной жидкости (дыхание, сокращения мышц и т.д.). Тем не менее, в многоклеточном организме кислые продукты обмена клеток всегда в той или иной концентрации присутствуют в околоклеточной и, соответственно, во внутриклеточной жидкости каждой клетки не только в период ее функциональной активности, но и в состоянии покоя. В результате, в многоклеточном организме рН внутриклеточной среды каждой клетки всегда ниже генетически заданной величины, обеспечивающей максимальную активность внутриклеточных ферментов.

Это значит, что ни одна из клеток многоклеточного организма не может полностью реализовать заложенную в ее геноме способность обеспечить полное самообновление этой клетки, т.е. ее бессмертие. В результате каждая клетка многоклеточного организма обречена на старение и гибель. При этом чем быстрее происходит удаление продуктов обмена клеток из их околоклеточной и, следовательно, внутриклеточной среды, тем ближе ее характеристики к оптимальным генетически заданным для обеспечения максимальной активности внутриклеточных ферментов, медленнее процесс старения клеток и продолжительнее их жизнь. Таким образом, причиной старения и гибели клеток многоклеточного организма является обязательное отклонение величины рН внутриклеточной среды образующих его клеток от оптимальной величины, заложенной в геноме первых одноклеточных организмов.

Следовательно, старение клеток многоклеточного организма является неизбежной вынужденной «платой» эволюции за многоклеточность и происходит непрерывно во всех клетках, приводя к их гибели. Тем не менее, неизбежность старения клеток, образующих организм человека, не означает одновременного старения организма и его органов. Дело в том, что в многоклеточных организмах наряду с появлением разных видов клеток, осуществляющих все функции организма (так называемых дифференцированных клеток) появились специальные клетки, создающие все виды дифференцированных Это — так называемые стволовые клетки. Кроме того, появился генетически заданный процесс апоптоза, обеспечивающий самоликвидацию клеток при снижении их функциональных возможностей, т.е. при их старении. В период роста тела человека и его органов скорость создания стволовыми клетками новых дифференцированных превышает скорость ликвидации стареющих, а скорость удаления продуктов обмена из околоклеточной среды и из клеток остается неизменной. Соответственно, остаются неизменными скорость старения дифференцированных клеток и скорость их ликвидации. В результате в период роста тела и его органов в них постоянно увеличивается количество дееспособных клеток. Это вызывает увеличение функциональных возможностей органов и всего организма. Этот факт позволяет автору утверждать, что в период роста, т.е. в первые 20 лет своей жизни, человек, несмотря на старение отдельных клеток, не стареет. В то же время механизмы, противодействующие старению организма (апоптоз стареющих клеток и создание взамен им новых стволовыми), казалось бы, должны обеспечить отсутствие старения организма не только в период роста тела, но и после прекращения роста. С этого момента многоклеточный организм должен был бы представлять собой непрерывно функционирующий конвейер, в котором стареющие клетки ликвидируются апоптозом, а их место занимают такие же новые, создаваемые стволовыми клетками. При этом стволовые клетки находятся в многоклеточном организме в особых условиях, в нишах стволовых клеток, позволяющих минимизировать появление продуктов обмена внутри стволовых клеток и минимизировать их старение. Процессу замедления скорости старения стволовых клеток способствует также их способность к асимметричному делению, при котором находящиеся внутри материнской клетки продукты обмена переходят только в одну из дочерних клеток, а вторая клетка получает оптимальную внутриклеточную среду с оптимальной величиной рН, т.е. снова оказывается молодой. Однако, на пути к бессмертию организма после прекращения роста оказываются процессы, присущие неклеточным структурам соединительной ткани и не зависящие от генома. Эти структуры участвуют в образовании каркаса каждого органа и входят в состав межклеточного матрикса. Они обладают механической жесткостью и при сокращении любых мышечных элементов, а именно, сердца, скелетных, гладких мышц и диафрагмы оказывают сопротивление их сокращениям. В результате сила сокращения мышц, идущая на сжатие и растяжение межклеточных промежутков и участвующая в обновлении околоклеточной среды уменьшается.

Неклеточные элементы соединительной ткани построены из макромолекул, которым присуще независящее от генома свойство вступать в неферментативное химическое взаимодействие между собой с образованием комплексов возрастающей жесткости. В период роста неклеточные структуры соединительной ткани непрерывно перестраиваются. Это значит, что процесс роста тела человека, каждого его органа и ткани постоянно противодействует взаимодействию между макромолекулами и увеличению жесткости соединительной ткани. После прекращения роста его противодействие взаимодействию между макромолекулами исчезает и жесткость структур соединительной ткани начинает возрастать. В результате интенсивность процессов, направленных на обновление околоклеточной среды и противодействующих старению клеток постепенно уменьшается. Характеристики околоклеточной среды в нишах в окружении стволовых клеток также начинают отклоняться от оптимальных величин. Эффективность работы всех звеньев конвейера, обеспечивающих обновление клеток организма, постепенно уменьшается. Количество клеток, ликвидируемых апоптозом в единицу времени постепенно также уменьшается. Продолжительность жизни клеток до их ликвидации апоптозом увеличивается. Частота деления стволовых клеток и их количество уменьшается. В результате происходит снижение функциональных возможностей всех клеток организма и организма в целом. Поэтому можно сказать, что причиной старения организма человека является прекращение роста его тела, в результате чего начинает постепенно снижаться скорость обновления околоклеточной среды и возрастать внутри клеток концентрация продуктов их обмена, увеличивая скорость старения всех клеток организма. Соответственно, те многоклеточные организмы, которые растут на протяжении всей своей жизни, являются, фактически, бессмертными. В соответствии с этим новым представлением о причинах и механизмах старения, в книге дается описание разработанной автором системы различных воздействий на организм, различные его органы и ткани, доступных любому человеку и обеспечивающих не только бесспорное противодействие старению организма, органов и образующих их клеток, но и их постепенное омоложение. Это проявляется в увеличении функциональных возможностей органов и всего организма. При этом отдаляется возникновение процессов, приводящих к возникновению возрастной патологии и рака.