Лэйн в своей книге приводит в качестве примера формирование пальцев на наших руках. В процессе развития кисти эмбриона апоптоз удаляет клетки между будущими пальцами. Если бы этого не происходило, то наши руки напоминали бы лягушачьи лапки. Формирование тела идет по пути удаления лишнего, а не добавления недостающего.
В отличие от апоптоза, некроз клеток — это процесс, при котором клетки воспаляются, набухают и разрываются, а органеллы разрушаются. Некроз может начаться с открытием канала во внутренней мембране митохондрии. Этот канал называется митохондриальной порой (mPTP). Недавно исследователи открыли третий, промежуточный, вид гибели клетки — не-кроптоз, сочетающий в себе запрограммированность апоптоза и морфологические признаки некроза. В ходе некроптоза также задействована mPTP.
Изучение механизмов клеточной смерти само по себе сложное дело. К тому же результаты недавних исследований еще больше запутывают ученых, показывая, что некроз следует за апоптозом и наоборот, так что кажется, что эти независимые клеточные процессы происходят одновременно. Однако независимо от пути, ведущего к гибели клетки, митохондрии играют в нем центральную роль.
Устаревшие теории старения
Вне зависимости от продолжительности жизни особей конкретного вида, все животные стареют одинаково, пусть и с разной скоростью. Чем выше скорость обмена веществ, тем быстрее старение и больше уязвимость перед дегенеративными болезнями. При сравнительно более низкой скорости метаболических процессов организм в процессе старения проходит те же самые этапы, которые просто растянуты по времени.
В целом продолжительность жизни растет с увеличением размеров животного, а скорость обменных процессов, напротив, уменьшается. Исключение составляют птицы, которые, как отмечает Лэйн, обладают высокой скоростью метаболизма, но живут долго и в существенной степени защищены от дегенеративных болезней. Птичьи митохондрии испускают гораздо меньше свободных радикалов, чем митохондрии большинства других живых существ, и это обстоятельство, как мы сейчас увидим, прямо связано со старением, риском дегенеративных заболеваний и самой смертью.
Если бы мы распределили животных по шкале продолжительности жизни в зависимости от скорости их обменных процессов, то в целом птицы опережали бы млекопитающих аналогичной скоростью метаболизма в три или четыре раза (как минимум). В качестве примера Лэйн приводит сравнение голубей и крыс. И те и другие характеризуются одинаковым метаболическим темпом в состоянии покоя, однако голубь живет примерно 30 лет, а крыса — 3–4 года. Лэйн также отмечает, что мы, люди, живем дольше, чем «должны бы были». Жизнь человеческого организма длится существенно дольше, нежели жизнь других млекопитающих со сравнимой скоростью метаболизма (в 3–4 раза).
Важно различать старение и дегенеративные заболевания. В то время как большинство теплокровных млекопитающих по мере старения страдают от все возрастающего количества дегенеративных болезней, эту судьбу разделяют не все из них. И признаемся, что это меньшинство является для нас предметом зависти: стоит только представить себе долгую жизнь с полным или практически полным отсутствием болезней старости. Длинная здоровая жизнь — разве не об этом мы все мечтаем?
Время и характер течения дегенеративных заболеваний соотносится с продолжительностью жизни млекопитающего, фиксированной для каждого вида. По этой причине крысы используются в целях лабораторного моделирования человеческих болезней — грызуны в старости страдают от тех же заболеваний, что и люди, но в пределах двух или трех лет (а не десятилетий). В этом перечне — диабет, ожирение, злокачественные опухоли, проблемы с сердцем, слепота и деменция. Эти болезни поражают и птиц, но у них этот процесс растянут по времени, и поэтому исследователи выбирают крыс.
Примечательно, что задолго до того, как я решил сесть за эту книгу, мне довелось написать работу в качестве студента первого курса медицинского института. В ней я изложил собственную теорию (правда, без всяких доказательств), в соответствии с которой смерть и дегенеративные болезни являются ненормальными, а люди предназначены для бесконечной здоровой жизни. Моя гипотеза заключалась в том, что смерть и болезни — это изобретение эволюции, обеспечивающей выживание вида (в частности, человеческого рода) за счет составляющих его особей. Чем быстрее мы стареем и умираем, тем быстрее нужно размножаться. Если же мы не стареем и не умираем, у нас нет мотивации продолжать род. Отсутствие старения и смерти, прервав цепь репродукции, ставит под угрозу выживание вида, потому что без новых поколений он теряет способность к адаптации в условиях меняющегося мира. Кроме того, нужно учитывать, что чем дольше живут представители конкретного вида, тем больше разрыв во времени между следующими друг за другом поколениями. А ведь чем большее количество генераций свежего потомства вид может произвести за определенное время, тем выше вероятность появления благоприятных для выживания комбинаций генов, наследуемых от матери и отца, а также закрепления этих случайных мутаций в генетическом пуле вида. Помимо этого, многочисленность и разнообразие потомства повышает шансы на то, что какая-то часть популяции выживет при любых изменениях окружающей среды. Согласно моей теории, старение представляет собой полезную мутацию, мотивирующую нас производить на свет новое поколение каждые 15–30 лет. Я понимаю, что в этой теории есть множество пробелов и слабых мест, поэтому моя давняя студенческая работа с грехом пополам получила проходную оценку от преподавателя. Тогда трудно было представить, что десятилетия спустя я буду писать книгу, развивая все те же идеи, но на этот раз — учитывая ошибки молодости — вооруженный научными доказательствами, собранными за десятки лет исследований, которые были проведены в самых разных областях академического знания.
Многие и многие ученые пытались объяснить, почему мы стареем. Согласно эндокринной теории, старение вызвано падением уровня выработки гормонов, таких как тестостерон и эстроген. Однако является ли снижение уровня определенных гормонов причиной, а не следствием старения? Почему начиная с определенного возраста организм начинает уменьшать число именно этих, а не других гормонов?
Теория растраты «износа жизненной материи и энергии» (Wear and tear theory) гласит, что в живых клетках изначально заложен максимальный энергетический потенциал, который на протяжении жизни убывает, приводя организм к постепенной энергетической смерти. В таких рассуждениях есть смысл, и эта теория популярна, но она не отвечает на вопрос о том, почему клетки истощаются и приходят в негодность. Неясно и почему разные виды изнашиваются с разной скоростью.
Рассмотрим теломерную теорию старения. Напомним, что генетическая информация, которая определяет жизнь и смерть человека, записана в хромосомах, а хромосомы представляют собой нити ДНК, на конце которых есть участки — теломеры. Эти участки в делящихся клетках с возрастом укорачиваются, что приводит к тому, что клетки просто прекращают делиться и организм умирает. Однако теломеры настолько по-разному ведут себя у представителей разных видов и даже в тканях человеческого организма, что вряд ли могут быть базовой причиной старения. Теломерная теория имеет и множество других слабых мест.
