На самом деле оказались важны не те или иные гены, а их экспрессия – эпигенетика. Если объяснить очень просто, это активность считывания тех или иных участков хромосом и построения на них белков, которые закодированы в соответствующих участках генома. В начале XX века, например, некоторые биологи считали, что в пальцах ног у нас совсем не такие гены, как на носу. Но это неверно: гены в любой клетке нашего тела абсолютно одинаковы. Разница между типами клеток – не в генах, а в паттернах экспрессии генов – эпигенетических паттернах. Нет специальных генов пальцев ног – только паттерн (модель) экспрессии генов, в результате которого вырастает палец ноги. Во всех обнаруженных типах клеток и тканей есть свои паттерны экспрессии. Между клетками пальца ноги и носа разница точно такая же, как между молодой и старой клеткой: гены в них одинаковые, а вот паттерн экспрессии разный. Между клетками одного и того человека в возрасте грудничка и старца разница не генетическая, а эпигенетическая.
Мы ищем гены старения, потому что их легко идентифицировать, просто объяснить, а в нынешнем научном климате под них легче выбить себе финансирование. Однако охота за «генами старения» – безнадежное дело. Когда речь заходит о старении и возрастных заболеваниях, настоящие причины не в генах, а в паттернах экспрессии генов.
Теперь, рассмотрев гормональную, энтропийную, диетическую и генетическую теории, мы с вами подходим к самом передовому краю исследования механизмов старения. Если все 4 вышеизложенные теории старения до сих пор не вызывали разногласий в медицинском и биологическом сообществах, то следом изложу 3 теории, по поводу которых мнения авторитетных медиков современности начинают расходиться. Главным образом при рассмотрении перспектив их клинического использования. Ученые спорят, какая именно теория быстрее приведет к созданию лекарства от старости. Причем на основе двух из них такие лекарства уже существуют и продаются в аптеках. Начнем со свободнорадикальной, проявившейся раньше. Мне хочется начать именно с нее еще и потому, что ее активно развивает ученый с мировым именем, биохимик, наш соотечественник, с которым мы заканчивали одну альма матер, биологический факультет МГУ, и с которым тесно работали вместе, академик Владимир Петрович Скулачев.
Глава 2.5
Свободные радикалы, или жизнь без старости
Митохондриальная свободнорадикальная теория – была впервые изложена не так давно – в 1972 году Денхамом Харманом. Не все из нас, в отличие от меня, стали биологами, поэтому не обязаны помнить, что митохондрии – это «энергетические станции» клетки, вырабатывающие энергию для всех ее метаболических процессов. Свободные радикалы, второе слово в названии теории, – это побочный эффект нормального метаболизма, происходящего в наших митохондриях. При сжигании метаболического топлива, например глюкозы, в нашем организме появляются свободные радикалы – заряженные молекулы, которые нарушают работу других молекул. Подавляющее большинство свободных радикалов остаются внутри митохондрий, вдали от важнейших молекул наших клеток и еще дальше от ДНК и наших генов, надежно спрятанных в ядре клетки. Но вот свободные радикалы, которым удается вырваться из митохондрий, могут повредить ДНК, мембранные липиды и важнейшие ферменты, что приводит к накоплению повреждений и старению. Такова суть митохондриальной теории.
Когда наши клетки стареют, происходят четыре важных изменения, связанных со свободными радикалами:
(1) их производство увеличивается: на единицу произведенной энергии приходится больше свободных радикалов;
(2) улавливание ухудшается в результате того, что мембраны, задерживающие свободные радикалы внутри митохондрий, становятся «дырявыми»;
(3) уборка замедляется, т. к. уборщиков, захватывающих радикалы, становится все меньше;
(4) ремонт замедляется: в случае с ДНК замедляется скорость ремонта; в случае со всеми остальными молекулами замедляется скорость замены.
В результате этих четырех процессов стареющие клетки начинают функционировать все хуже и хуже. Однако отсутствие свободных радикалов было бы еще более губительно, чем их некоторый избыток. Свободные радикалы возможно и являются одной из движущих сил процесса старения, но вместе с тем они играют и нормальную, полезную роль в нашей физиологии. Наша иммунная система использует свободные радикалы в высокой концентрации, чтобы атаковать «непрошеных гостей» организма, например бактериальные инфекции. К тому же если концентрация свободных радикалов в здоровых клетках уменьшится, то изменятся паттерны экспрессии (активности) генов, и клетка опять же станет менее функциональной.
Иногда, говоря о свободных радикалах, вспоминают об антиоксидантах и окислителях как возможной панацее от старения организма. В последнее время, правда, об этом говорят все меньше и меньше, и неспроста. В живых организмах окисление – это часть процесса пищеварения. Окисление – процесс, при котором кислород вступает в реакцию с молекулами, производя двуокись углерода и воду и выделяя энергию. Многие склонны верить, что окисление – это еще одна причина старения, но в реальности все сложнее. Мы не просто не можем выжить без окисления (и кислорода!) – нет вообще никаких доказательств, что антиоксиданты как-то влияют на процесс старения. Как и в случае со свободными радикалами, избыточное неконтролируемое окисление, безусловно, вызывает проблемы, но производство свободных радикалов и окисление – неотъемлемая часть нашего обмена веществ.
На основании свободнорадикальной теории академику Скулачеву с коллегами удалось создать препарат, который они назвали SQ1, т. е. ионы Скулачева. Когда мы готовили книгу об этом, мне посчастливилось провести с Владимиром Петровичем, его сыновьями и коллегами много часов в беседах и дискуссиях. При личном общении Владимир Петрович признался, что он сам принимает этот препарат, чтобы сохранить зрение, но уверен, что он замедляет старение. Действительно, глядя на него, в это веришь легко, т. к. он отнюдь не производит впечатление человека на восьмом десятке лет. Если вы обычный человек, далекий от научных медико-биологических дискуссий, то, возможно, до сих пор не слышали об академике Скулачеве. Его могут знать те, кто отчаялся получить помощь при серьезной потере зрения и стал пользоваться каплями Скулачева. Но вот Владимира Познера знают, пожалуй, все. Два Владимира вместе учились на Биологическом факультете МГУ с разницей в один курс, и Познер горячо поддерживает академика Скулачева в его идее практической отмены старения. Возможно, секрет молодости и неиссякаемой энергии Владимира Познера – в дружбе с академиком Скулачевым?
В эксперименте на лабораторных животных команде под руководством Скулачева удалось показать, что препарат SQ1 увеличивает среднюю продолжительность жизни, минимизируя повреждения клеток свободными радикалами. Тогда, чтобы доказать, что SQ1 действует и на людей тоже, они решили вылечить с его помощью сугубо старческую болезнь, имеющую явные, всем понятные проявления, – болезнь сухого глаза. Были не только созданы капли, но и проведены все необходимые клинические испытания, препарат зарегистрирован, а его патент куплен в США – абсолютно беспрецедентный случай. Других таких примеров я по крайней мере не знаю.
