Когда теломеры клетки становятся слишком короткими, они посылают сигналы, из-за которых ее деление и репликация оказываются под запретом. Такая клетка утрачивает способность обновляться. Она стареет, дряхлеет. Если подобное случается со стволовой клеткой, она уходит на покой и больше никогда не покидает свою нишу. Остальные состарившиеся клетки просто остаются на своих местах, но теперь они не в состоянии выполнять свои профессиональные обязанности. Их внутренние электростанции – митохондрии – перестают нормально функционировать, из-за чего клетке не хватает энергии.
ДНК старой клетки не может успешно взаимодействовать с другими ее структурными элементами. Как результат клетка перестает успевать по хозяйству. Внутри нее становится тесно, потому что в ней накапливаются, помимо прочего, поврежденные белки и коричневые комки «мусора» – липофусцин (пигмент старения), который вызывает дегенерацию желтого пятна в глазах и ряд неврологических болезней. Мало того – и именно поэтому справедлива аналогия с гнилыми яблоками в бочке, – старые клетки посылают ложные сигналы тревоги в виде способствующих воспалению веществ, которые попадают в другие части организма.
По такому базовому принципу стареют все клетки нашего тела, будь то клетки печени, кожи, волосяных луковиц или стенок кровеносных сосудов. Вместе с тем в зависимости от типа клеток и их расположения процесс старения может сопровождаться некоторыми особенностями. Так, старые клетки костного мозга либо мешают стволовым клеткам крови и иммунной системы делиться, либо, напротив, вынуждают их производить новые клетки крови в неконтролируемых объемах. Старые клетки поджелудочной железы могут не совсем правильно распознавать команды, которые регулируют выработку инсулина. Старые клетки головного мозга способны выделять вещества, из-за которых отмирают нейроны. Таким образом, хотя процесс старения в большинстве изученных клеток и протекает по одному и тому же сценарию, разные виды клеток могут реагировать на него по-своему, и тем самым они вредят организму по-разному.
Старение клеток можно определить как «постепенное нарушение функций и ухудшение способности должным образом реагировать на внешние раздражители и повреждения». Старые клетки оказываются не в состоянии нормально реагировать на стресс – как физический, так и психологический {1}. Со временем этот непрерывный процесс начинает медленно и незаметно провоцировать возникновение возрастных заболеваний – недугов, причина которых (по крайней мере, отчасти) заключается в сокращении теломер и старении клеток. Чтобы лучше понять процесс старения и роль теломер, давайте вернемся к трем вопросам, которые мы задали в начале главы.
Насколько молодо вы выглядите?
Как бы вы оценили свое физическое здоровье?
Насколько молодо вы себя чувствуете?
Долой старое, да здравствует новое: удалив старые клетки у мышей, ученые обратили вспять преждевременное старение
В ходе одного из лабораторных исследований ученые наблюдали за мышами, геном которых был изменен таким образом, чтобы их клетки старели гораздо быстрее обычного. Как и следовало ожидать, мыши оказались подвержены преждевременному старению: они теряли подкожный жир, из-за чего выглядели сморщенными, а также мышечную массу; их сердце слабело; у них появилась катаракта. Некоторые умерли в раннем возрасте из-за остановки сердца. Затем в рамках генетического эксперимента, который невозможно повторить на людях, ученые удалили у мышей старые клетки, и в результате многие симптомы преждевременного старения прошли. Исчезла катаракта, восстановились мышечная масса и жировые запасы (как следствие, стало меньше морщин), а продолжительность здоровой жизни увеличилась {2}.
Старые клетки контролируют процесс старения!
Преждевременное старение клеток: насколько молодо вы выглядите?
Старческие пятна и морщины. Седые волосы. Сутулость, вызванная остеопорозом. Этим изменениям подвержен каждый из нас, но если вы недавно посещали вечер встречи выпускников, то должны были заметить, что не всех они затрагивают в равной степени.
Посмотрите на своих бывших одноклассников через десять лет после окончания школы, когда всем еще нет и 30, и вы заметите, что одни из них носят дорогую одежду, тогда как на других вещи выглядят слегка потрепанными. Одни хвастаются успехами в карьере или детьми, тогда как другие потягивают виски в углу, жалуясь на любовную неудачу. Никакой справедливости! Но если говорить о физических признаках старения, то все присутствующие будут приблизительно в равном положении. Почти каждый – независимо от материального благополучия, успешности и степени удовлетворенности своей жизнью – выглядит молодо, как и подобает человеку моложе 30. У всех здоровые волосы, гладкая кожа, а некоторые даже подросли на сантиметр-другой с тех пор, как вы вместе учились. Они находятся на пике молодости.
Но стоит заглянуть на очередной такой вечер лет через пять, а лучше через десять, и вы обнаружите совсем иную картину. Вы увидите, что некоторые бывшие одноклассники выглядят намного старше остальных. Возле ушей у них показалась седина, либо волосы на голове заметно поредели. Кожа стала пятнистой и более серой, а морщинки в уголках глаз углубились. Возможно, у них появилось пузо и они начали сутулиться. Все это свидетельствует о быстро развивающихся внешних признаках старения.
Другим повезло больше: они стареют заметно медленнее. С годами эти счастливчики, разумеется, тоже начинают выглядеть старше. Их волосы, лицо и тело, без сомнений, меняются, но изменения происходят медленно и постепенно, ничуть не портя внешность. Теломеры – как вы вскоре убедитесь – играют некоторую роль в том, насколько быстро человек стареет внешне, а также в том, войдете ли вы в число тех, кто стареет красиво.
Старение кожи
Внешний слой кожи, эпидермис, состоит из быстро размножающихся клеток, которые постоянно обновляются. Некоторые клетки кожи (а именно кератиноциты) вырабатывают теломеразу, благодаря чему они не изнашиваются и не дряхлеют, но у остальных способность обновляться со временем все-таки угасает {3}. Под наружным слоем кожи лежит дерма – слой клеток (фибробласты), который создает основу для здорового и красивого эпидермиса, поскольку, помимо всего прочего, производит коллаген, эластин и факторы роста.
С годами фибробласты начинают выделять меньше коллагена и эластина, из-за чего внешний слой кожи становится сморщенным, старым на вид. Кожа истончается, теряя прослойки жировой ткани и гиалуроновую кислоту (которая выступает в роли естественного увлажнителя кожи и суставов), становится более проницаемой {4}. Старые меланоциты приводят к появлению пигментных пятен, а кроме того, кожа начинает выглядеть болезненно бледной. Проще говоря, стареющая кожа приобретает хорошо знакомый нам вид: она пятнистая, бледная, обвисшая и морщинистая – и все это главным образом из-за состарившихся фибробластов, которые больше не в состоянии поддерживать здоровье клеток эпидермиса.
У пожилых людей клетки кожи зачастую теряют способность к делению, но у некоторых они продолжают делиться даже в преклонном возрасте. Когда ученые решили разобраться с этим вопросом, выяснилось, что у таких людей клетки лучше справляются с окислительным стрессом, а их теломеры заметно длиннее {5}. Наличие коротких теломер не вызывает старение кожи напрямую, но играет в этом процессе определенную роль, особенно когда речь идет о старении из-за воздействия солнечных (а точнее, ультрафиолетовых) лучей. Ультрафиолет способен повреждать теломеры {6}. Петра Букамп, сотрудница Немецкого центра исследований рака в Гейдельберге, вместе с коллегами сравнила кожу с шеи, на которую постоянно воздействует солнце, с кожей ягодиц, которая все время защищена от солнца. Оказалось, что в случае с шеей теломеры клеток эпидермиса стали заметно короче, а в образцах, взятых с ягодиц, они с возрастом вообще не укорачивались! Итак, при надлежащей защите от солнечных лучей клетки кожи могут долго противостоять старению.
