Зачем мы стареем. Наука о долголетии: как продлить молодость

Сью Армстронг, 2019

В этой книге научный журналист Сью Армстронг доступным языком рассказывает о развитии геронтологии – науки о старении и о том, как продлить молодость. Это не сухое изложение теорий, а персонализированная история, результат множества научных командировок и интервью, которые автор взяла у самых авторитетных современных ученых в этой области. Теория свободных радикалов, клеточное старение, теломеры, стволовые клетки, генетика и эпигенетика, иммунная система, воздействие экологии и режима питания, болезнь Альцгеймера и другие возрастные изменения мозга – лишь небольшая часть того, в чем помогает разобраться Армстронг. «Вопрос о том, зачем и почему живым существам (особенно нам) приходится стареть, волновал ученых столетиями, а до единого мнения все так же далеко. Выдвинута масса конкурирующих теорий: от встроенных механизмов саморазрушения и идеи, что старение – это обыкновенный износ тела вроде ржавления автомобиля или порчи палатки, которая много лет простояла под дождем и ветром, до теории теломер, которые (тик-так, тик-так…) отмечают отпущенный нашим клеткам срок, становясь все короче и короче. Есть также мнение, что старение и смерть запрограммированы и управляются на генетическом уровне. Все больше уважаемых ученых склоняются к мысли, что старение – болезнь, подлежащая терапевтическому контролю. Некоторые заходят еще дальше и считают, что от старения можно вылечить совсем – и тем самым открыть и нашему виду дорогу к вечной жизни». (Сью Армстронг) В формате PDF A4 сохранен издательский макет.

2

Жизнь на износ?

Идея, что наши тела изнашиваются и сдаются перед силами энтропии, как и всё остальное вокруг — наши машины, дома, мебель, одежда, электроника, равно как и наши собаки, кошки, канарейки, цветы и деревья в садах, — кажется естественной и очевидной большинству из нас, тем, кто не учился специально исследовать такие вещи. Это представление в том или ином виде было господствующим в геронтологии со времен Августа Вейсмана и его теории старения 1880-х годов. Но как именно это происходит?

В 1954 году американский биохимик Дэнхем Харман задался этим вопросом. Его ответом стала теория свободных радикалов (известная также как теория окислительного повреждения, она же — теория оксидативного стресса). По этой теории, свободные радикалы — побочные продукты химических процессов внутри тел, в том числе обмена веществ, который отвечает за превращение пищи в энергию с участием кислорода, — ядовиты и буквально разрушают клетки. У нас есть крепкая защита от свободных радикалов. Большую их часть деактивируют или подбирают мусорщики-макрофаги, а поврежденные клетки умирают и уничтожаются. Но по мере снижения эффективности выработки энергии и нарушений системы вывода отходов свободные радикалы умножаются в числе и наносят все больший вред.

Харман родился в Сан-Франциско в 1916 году, выучился на химика и несколько лет проработал в лаборатории нефтяного концерна Shell. Однако он питал глубокий интерес к науке о жизни и в 33 года вернулся в университет изучать медицину. Особенно ему хотелось знать, почему все умирает. Подсказку дали последствия атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в августе 1945 года. Когда сбрасывали бомбы, почти ничего не было известно о действии несмертельных доз радиации на человеческий организм. Так что по окончании Второй мировой войны Америка и Япония подписали соглашение об изучении эффектов облучения на переживших бомбардировку, в которой и через несколько месяцев после которой погибло порядка 130–230 тысяч японских граждан. США особенно интересовались, как защитить военных и штатских от последствий возможных будущих столкновений с применением атомного оружия.

Ученые выяснили, что организм лабораторных мышей после высоких доз радиации захлестнул поток свободных радикалов, прямо-таки затопивший нормальные механизмы защиты; отсюда и токсичные последствия облучения. Любопытным им показалось, что эти ядовитые частицы заодно и мигом состарили мышей. По работе в нефтяной отрасли Харману было известно, как влияют свободные радикалы на неорганические материалы. Занявшись их воздействием на живые существа, он пришел к выводу, что свободные радикалы, появляющиеся вследствие наших собственных нормальных биологических процессов, и вызывают старение. Идея была революционная: до того считалось, что свободные радикалы слишком токсичны, чтобы естественным образом встречаться внутри живых организмов.

Так что же они такое? Свободные радикалы — это атомы, которые потеряли сколько-то электронов в результате химических реакций, поддерживающих жизнь клеток. Из-за этого они стали крайне нестабильными. Атомы-хулиганы носятся по клеткам, пока не восстановят свое электромагнитное равновесие, вырвав электроны еще где-нибудь, что нередко вызывает цепную реакцию. Как выразился российский генетик Михаил Щепинов в интервью журналу New Scientist, свободные радикалы «горят как порох, пока не повредят сотни тысяч [атомов]». Они рушат мембраны и содержимое клеток. А из-за неправильного электрического заряда они как магнитом притягиваются к ДНК, липнут к ленте генетического материала и вызывают случайные мутации.

Это их влияние на ДНК — палка о двух концах. Свободные радикалы мешают работе генов и могут вызывать рак и прочие болезни. Но они также являются важнейшими агентами эволюции, потому что к изменениям окружающей среды мы приспосабливаемся с помощью естественного отбора среди мутаций. Свободные радикалы способствуют сообщению клеток, в определенных обстоятельствах защищают клетки от стресса и даже могут играть роль в борьбе с бактериями и вирусами. И все же в общем и целом вреда от них больше, чем пользы, и наши тела развили надежные механизмы защиты. Клетки-макрофаги иммунной системы сгребают почти все свободные радикалы. Причина старения, по Харману, — накопление ущерба от тех, кто все-таки ускользнул.

Свою гипотезу он подкрепил наглядным примером: он увеличивал продолжительность жизни лабораторных мышей на 30 %, вводя им противорадиационные препараты. Ему удавалось продлить им жизнь и с помощью антиоксидантов, хотя и не настолько. Сравнительно невысокая эффективность антиоксидантов долгое время смущала Хармана. В итоге он заключил, что большая часть свободных радикалов образуется внутри митохондрий, «батареек» клетки, где сжигаются калории, чтобы получить из них энергию, и куда нет дороги введенным извне веществам. В 70-е годы Харман изменил свою теорию, предположив, что митохондрии могут быть тикающими часами клетки и что срок нашей жизни может зависеть от нагрузки на наши «батарейки» и степень их износа.

Его идеи медленно завоевывали сторонников, а Хармана раздражал фатализм, притуплявший интерес как ученых, так и широких масс к старению как к заслуживающему внимания биологическому феномену. В 1970 году он основал Американскую ассоциацию изучения старения (American Aging Association, AGE), чтобы подстегнуть серьезные исследования в этой области, а в 1985-м стал одним из учредителей Международной ассоциации биомедицинской геронтологии (International Association of Biomedical Gerontology, IABG). Мало-помалу научное сообщество поверило в перспективы изучения старения, очередные доводы в пользу хармановских идей поступали с внедрением все более сложных биотехнологий, теория повреждения свободными радикалами вышла на первый план и начала оказывать большое влияние на работу ученых (в том числе и в XXI веке).

Харман проникся тем, что узнал в лаборатории о здоровом старении: он никогда не курил, умеренно употреблял алкоголь, следил за весом и поддерживал физическую активность — пробегал 3,2 километра каждый день до 82 лет и перешел на ходьбу лишь после травмы спины. Он умер в 2014 году в возрасте 98 лет и успел увидеть свержение с пьедестала своей теории свободных радикалов.

«20 лет назад, когда я только пришел в эту область науки, впечатление было такое, что теория окислительного повреждения — давно решенный вопрос, — рассказывает генетик Дэвид Джемс, которого я посетила в его кабинете в Университетском колледже Лондона, где он — профессор биогеронтологии. — Всем как будто казалось, что, раз про нее уже опубликовано столько статей, значит, мы все согласны, что так оно и есть. Но я подозреваю, что это сказки».

Джемс широко известен как посягатель на научные устои, равно как и обладатель яркой биографии (друзья рассказывают про бывшего панка, который работал на исландском рыбоперерабатывающем заводе, водился с сандинистами в Никарагуа, рыл могилы в Гватемале и бродяжничал где-то в СССР в 80-е). Он считает, что теория окислительного повреждения так упорно держалась потому, что в нее легко верится, она кажется интуитивно понятной, — примерно как столь долго господствовавшая идея, будто Солнце вращается вокруг Земли, ведь в противном случае нас вместе со всем содержимым Земли мотало бы в космосе вверх тормашками. «Только к XV веку разобрались, — поясняет Джемс. — Но так устроена наука. Начинаешь с очевидного и интуитивно понятного и, только поставив эксперименты, обнаруживаешь, что все эти очевидности, вообще говоря, неверны».

Джемс не отрицает теорию свободных радикалов начисто, но утверждает, что с начала 2000-х лаборатории по всему миру, включая его собственную, «испытывали на прочность» эту теорию и ее предсказания и результаты не оправдали надежд. В поисках истины ученым пришлось пробиваться сквозь настоящую кутерьму данных, полученных на дрожжах, микроскопических червях, плодовых мушках и мышах (традиционных модельных объектах биологических исследований), у которых антиоксидантная защита была устранена или усилена с помощью медикаментов или генетических модификаций. «Главное, что, если вы варьируете степени окислительного повреждения, вы должны видеть, как это отражается на старении и продолжительности жизни, — говорит Джемс. — И многие исследования не подтверждают такую теорию. В том числе исследования на людях… эксперименты с людьми, принимающими антиоксидантные добавки, и наблюдение уровня смертности, и разницы нет никакой. В некоторых случаях прием антиоксидантов даже слегка повышал смертность».

Конец ознакомительного фрагмента.