Стволовые клетки – это тип клеток, истощение которых обсуждается чаще всего, потому что их работа заключается в том, чтобы пополнять запасы организма, когда другие клетки изнашиваются. Поэтому, если они сами истощаются, это плохая новость. Стволовые клетки имеют особое значение в тех местах, где высок клеточный оборот. Например, гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) находятся в костном мозге и неустанно работают над обновлением различных клеток, составляющих кровь. Вместе они отвечают за производство 200 миллиардов красных кровяных телец (эритроцитов), несущих кислород, и еще миллиарда иммунных клеток и тромбоцитов которые используются для свертывания крови, каждый день.
С возрастом ГСК становятся менее эффективными в пополнении рядов клеток крови. Это связано с несколькими факторами, которые мы уже обсуждали, включая повреждение ДНК и мутации, эпигенетические изменения, проблемы с аутофагией и изменения в сигналах от клеток. Ирония заключается в том, что все эти изменения фактически увеличивают количество ГСК в целом, отчасти потому, что эти факторы слегка смещают их в сторону деления, в результате чего появляются две стволовые клетки, таким образом увеличивая собственную популяцию, вместо стволовой клетки и предшественника клеток крови.
Помимо того, что стволовые клетки производят слишком много себе подобных и недостаточно клеток того типа, который должны пополнять, с возрастом они также могут начать производить разные типы клеток в неправильном соотношении. Один из примеров – мезенхимальные стволовые клетки (МСК). Это группа стволовых клеток, потомство которых включает в себя формирующие кость клетки (остеобласты), соединяющие между собой ткани клетки хрящей, мышечные клетки и разновидность жировых клеток, обнаруженных в костном мозге. С возрастом МСК теряют вкус к формированию остеобластов, в то же время желая превращаться в жировые клетки. Это означает, что в костном мозге становится меньше силовой матрицы из белков и минералов, которые накапливают в себе остеобласты, и больше жира. Более толстые кости становятся слабее, и этот процесс способствует остеопорозу – возрастному ослаблению костей, которое особенно остро проявляется у женщин после менопаузы. Это ослабляет скелет, что часто является проблемой без явных признаков, пока вы не окажетесь в больнице с серьезным переломом. Ослабление костей также может привести ко многим крошечным переломам, которые остаются незамеченными. Повторяющиеся компрессионные переломы, раздавливающие кости позвоночника, являются одной из причин, по которой с возрастом мы становимся ниже. Именно поэтому серьезные проблемы – от миллионов сломанных бедер до бесчисленных потерянных сантиметров роста – могут быть частично объяснены изменением предпочтений определенного вида стволовых клеток.
Снижение эффективности стволовых клеток оказывает сильное воздействие на весь организм. Еще одна проблема, которую мы можем списать на это, – ухудшение обоняния и потеря чувства вкуса по мере того, как мы становимся старше. Запахи улавливаются специальной группой клеток мозга, называемых обонятельными нейронами, которые частично выступают в носовую полости.
С возрастомлюди начинают терять обоняние и чувство вкуса – это неизбежные признаки старения.
Крошечные волоскоподобные структуры, покрытые рецепторами, пробуют молекулы, дрейфующие в носу, и посылают сигналы в мозг с новостями о том, что они обнаружили. Поскольку для того, чтобы функционировать, нужно находиться в контакте с внешним миром, они живут в необычно травмирующей для нейрона среде, осаждаемые токсинами и микробами извне, а не надежно защищенные внутри черепа. Следовательно, эти клетки умирают относительно часто и полагаются на стволовые клетки, которые должны заменить их. Стволовые клетки обонятельных нейронов начинают ослабевать по мере того, как мы становимся старше. Все большее их количество бездействует, и в отличие от ГСК они, похоже, развивают преимущество для деления на дочерние клетки, не являющиеся стволовыми, а это означает, что пул замен сокращается. Таким образом, по мере того как запахи исчезают, а вкус пищи становится уже не таким, как раньше, происходит истощение стволовых клеток.
Хотя стволовые клетки – это группа, истощение которой рассматривается чаще всего, старение также очевидно в тканях, которые медленно заменяют свои клетки. Такие ткани, как кровь, кожа и кишечник, известны как обновляемые ткани (renewal tissues), потому что они постоянно заменяются. Если стволовые клетки кишечника делятся раз в неделю, то стволовые клетки печени – раз в год. Некоторые ткани, такие как сердечная мышца и многие части мозга, могут вообще не обновляться. Вот почему, когда клетки сердца умирают после сердечного приступа или клетки мозга теряются после инсульта, повреждение часто бывает необратимым.
Именно с помощью этого тонко настроенного механизма потеря клеток в старости повреждает еще одно чувство – слух. Мы слышим, когда звук направляется по слуховому проходу к внутреннему уху, где крошечные волосковые клетки улавливают вибрации и посылают сигналы в мозг о том, что это за звук. К сожалению, громкие звуки, токсины и просто старение могут повредить эти волосковые клетки, и мы не можем их заменить. Пожилые люди особенно сильно теряют способность слышать высокие ноты, а общая потеря чувствительности на всех частотах снижает способность четко различать звуки и понимать речь.
Это пагубно сказывается на жизни пожилых людей. Неспособность слышать вызывает широкий спектр проблем: от социальной изоляции (представьте, что вы не можете слышать, что говорят все за обеденным столом) до крайней опасности (вообразите, что вы переходите дорогу, не слыша движения). За это ответственна потеря клеток без замены. Она также оказывает косвенное воздействие, поскольку потеря сенсорной стимуляции подвергает людей с потерей слуха большему риску развития деменции. Современные методы лечения также являются хрестоматийными примерами попыток замазать проблему, а не лечить первопричину. Слуховые аппараты просто делают звуки громче, позволяя атрофированным ушам их различать. К сожалению, неизбирательное усиление громкости не обладает тонкостью нашей тщательно развитой слуховой системы. А это означает, что при их использовании часто бывает трудно сосредоточиться на отдельном голосе в шумной среде.
Таким образом, потеря определенного количества или эффективности стволовых и других типов клеток во всем теле ответственна за некоторые медленные процессы старения и специфические заболевания. Она, вероятно, будет вызвана многими признаками, которые мы уже обсуждали, но это достаточно серьезная проблема, чтобы выделять ее как отдельную отличительную черту.
10. Брешь в обороне: нарушение работы иммунной системы
Как мы только что видели, конечным результатом всего, начиная от мутаций и заканчивая проблемами в системе сигналов, является то, что клетки начинают умирать или работать со сбоями.
Последняя стадия дегенерации – это проблемы с органами и системами, возникающие из-за этих неисправных составных частей. От мозга до крови, костей и кишечника каждый аспект физиологии с возрастом меняется к худшему. Многие из них образуют порочные круги, как мы уже видели на примере с хроническим воспалением. Изменяющиеся условия в организме заставляют органы работать по-другому, часто пытаясь компенсировать это, что отдаляет наши тела от относительной стабильности, которой они наслаждались в молодости. Дисфункция и пагубные попытки адаптации имеют особенно плачевные последствия для иммунной системы.
