Одни биологические циклы сопряжены с другими, как цепляющиеся друг за друга зубчики в часовом механизме. Циклические процессы на одном из уровней биосистемы определяют процессы на каждом последующем уровне. Отсюда со всей очевидностью следует, что биологические часы должны идти согласовано, образуя иерархическую систему: часы отдельных клеток управляются часами конкретного органа, часы всех органов настраиваются по часам центральной нервной системы (в головном мозге), где находятся главные часы организма. Таким образом, биологические часы относительно независимы — во многих клетках есть «встроенный» механизм, который отмеривает моменты времени. Такие органы и ткани как костный мозг, сердце, печень, почки имеют свои «внутренние часы» и могут заметно выбиваться из 24-часового суточного ритма. Поэтому ход «центральных» и внутриклеточных часов организм подстраивает соразмерно с процессами в окружающей среде. Возникает так называемый циркадианный (околосуточный) период, когда ежедневно бодрствование сменяется сном, физиологическая активность – относительным покоем. В организме человека выявлено несколько сотен функций и процессов, имеющих циркадианную ритмику. Биологические околосуточные часы ¬¬— внутренний механизм, который координирует изменение активности генов, физиологические функции и поведение с 24-часовым солнечным циклом день/ночь. Поломка биологических околосуточных часов у насекомых или млекопитающих приводит к ускорению старения и увеличению частоты связанных с возрастом патологий, в частности рака. Внутриклеточные биологические часы контролируются слаженной активностью некоторых генов. Как оказалось, искусственное выключение данных генов ускоряет старение, а их способность нормально экспрессироваться снижается с возрастом у дрозофил, рыб, грызунов и приматов. Околосуточные ритмы нарушаются с возрастом и на организменном уровне, о чем свидетельствует затухание суточных колебаний мелатонина и других гормонов и нарушение ночного сна у дрозофил, млекопитающих и человека. По-видимому, старение циракдианной системы консервативно в эволюции. По данным В.Н. Анисимова и соавторов, хроническое нарушение светового режима у мышей и крыс повышает их смертность и частоту возникновения рака. У человека циркадный стресс может служить причиной бессонницы, депрессии, сердечнососудистых расстройств. Предполагают, что высокая частота суицида в Скандинавии связана с тем, что в этом регионе значительную часть года день укорочен. Исследования, проведенные на мышах, показали, что изменение времени кормления способно привести к сдвигу биологических часов. Это еще один из возможных механизмов, связывающих диету и продолжительность жизни. Таким образом, правильное функционирование биологических часов предотвращает ускоренное старение, а нарушение их функции с возрастом — одна из причин старения организма в целом.
Каким образом нарушение регуляции околосуточной ритмики приводит к ускорению старения? Дело в том, что околосуточный ритм является компонентом системы, регулирующей способность организма поддерживать гомеостаз и адаптироваться к изменениям окружающей среды. Нарушение этих процессов, как мы выяснили ранее, является основным атрибутом старения.
Есть не только суточные, но и более длительные сезонные и годичные ритмы роста, размножения, запасания жира, миграций и т.д. Внешними факторами, регулирующими эти ритмы, являются суточные и годовые колебания интенсивности света, фаз луны, приливов и отливов, температуры, уровня шумов и др. Ритмами глобального свойства являются рост и половое созревание организмов, а также смена поколений, видов, биоценозов и биосфер. Применительно к старению наибольший интерес, на наш взгляд, представляют околосуточные и годичные ритмы, а также ритмы созревания.
Наиболее точно воспроизводимым внешним сигналом времени является периодичность освещения, поэтому в природных условиях именно световой режим, соотношение длительности дня и ночи является важнейшим синхронизатором суточных и годовых ритмов жизнедеятельности. Это так называемые фотопериодические реакции, которые обнаружены в той или иной форме практически у всех видов животных, а также у человека. У человека рецепторы, находящиеся в сетчатке глаза, реагируют на свет и посылают сигнал в супрахиазматическое ядро, расположенное в головном мозге над перекрестом зрительных нервов. Сигнал распространяется в различные структуры головного мозга, что приводит к выработке нейрогормонов, регулирующих околосуточную активность организма. С их помощью сигнал передается периферическим эндокринным железам, например, при просыпании надпочечники выделяют гормоны стресса адреналин и глюкокортикоиды. В результате активности супрахиазматического ядра многим гормонам свойственен суточный ритм секреции, то есть пики и спады выброса гормона в кровь. Интересно, что экспериментальная стимуляция супрахиазматического ядра животных приводила к быстрой инволюции тимуса (потере размеров и функции одного из ключевых органов иммунной системы) и увеличению массы надпочечников (органа, производящего стресс-гормоны адреналин и глюкокортикоиды). Подобные изменения наблюдаются и при «естественном» старении.
Сигнал, поступающий в эпифиз (шишковидную железу) вызывает синтез и выделение в кровоток «гормона бодрости» серотонина, который является производным незаменимой аминокислоты триптофана. В темноте серотонин перерабатывается в способствующий сну нейрогормон мелатонин. «Гормон сна» мелатонин – эволюционно очень древнее соединение, он выявлен у многих организмов, включая одноклеточных, растений и беспозвоночных. Секреция мелатонина подчинена суточному ритму и зависит от освещённости — избыток света снижает его образование, а уменьшение освещённости увеличивает синтез и секрецию гормона. У человека на ночные часы приходится две трети суточной продукции мелатонина. С возрастом эпифиз инволюирует и выработка мелатонина снижается. С точки зрения жизненного цикла это имеет функциональное значение. Мелатонин снижает чувствительность клеток передней доли гипофиза к гонадотропин-рилизинг фактору и может подавлять его секрецию. По-видимому, благодаря этому высокая концентрация мелатонина в детстве замедляет половое созревание, а резкий спад — запускает процесс созревания. Действительно, в период полового созревания пиковая ночная концентрация мелатонина резко снижается. Дальнейшее снижение с возрастом приводит к сбою околосуточных ритмов и нарушению сна у пожилых. Мелатонин задает не только околосуточную, но и сезонную ритмику: летом его вырабатывается значительно меньше чем зимой. Благодаря такой динамике мелатонина увеличение длины светового дня обусловливает наступление сезона размножения.
Кроме того, мелатонин является эффективным перехватчиком свободных радикалов in vitro, хотя его концентрация в крови человека слишком мала для выполнения этой функции. Однако связываясь со своими рецепторами на поверхности клетки и в ее ядре, мелатонин запускает активацию генов собственной антирадикальной защиты клетки, например, супероксиддисмутазу. На этом его полезные свойства не заканчиваются, он является противоопухолевым и иммуностимулирующим препаратом, предотвращает переход клетки в апоптоз (особый механизм гибели клетки). Скармливание мелатонина лабораторным животным в некоторых экспериментах значительно продлевало жизнь и замедляло скорость появления признаков старения.
Как показано выше, околосуточный ритм связан со сменой бодрствования и сна. Из экспериментов на животных (дрозофилах и мышах) известно, что содержание в условиях полного затемнения способно продлевать жизнь, по сравнению с жизнью на постоянном свету. Летучие мыши, ежегодно впадающие в длительную спячку (гибернацию), живут значительно дольше, чем аналогичные по массе тела мышевидные грызуны. Наконец, мутации в генах внутриклеточных «биологических часов» и снижение уровня синтеза «гормона сна» мелатонина ускоряют старение.
Выдвинуто несколько объяснений влияния светового режима на долголетие: интенсивность метаболизма и «плата» за размножение как негативные эффекты светового дня; активизация регенерации и стресс-ответа в качестве позитивных эффектов ночи. Во время бодрствования интенсивность метаболизма намного выше, чем во время сна. Первое объяснение основано на том, что интенсификация метаболизма сопряжена с увеличением вероятности образования вредных побочных продуктов, таких как активные формы кислорода, которые повреждают структуры клетки. Действительно, наши исследования показали, что дрозофилы с мутацией гена супероксиддисмутазы (помогающей клетке справиться с образовавшимися свободными радикалами) имеют более заметные различия в продолжительности жизни в темноте и на свету, чем нормальные мухи. Второе предположение исходит из того, что плодовитость животных на свету выше, чем в темноте. Считается, что плодовитость и продолжительность жизни находятся в обратной зависимости. Более интенсивное размножение сопряжено со снижением продолжительности жизни. Третье предположение — сон является периодом отдыха, при котором в организме происходят восстановительные процессы. Например, известно, что клетки костного мозга млекопитающих имеют собственный околосуточный ритм. Во время сна они выделяют сигнальный пептид, побуждающий кроветворные стволовые клетки покидать свои ниши и расселяться в новые незанятые ниши, образующиеся в период бодрствования, что способствует регенерации тканей. Во время сна происходит восстановление нервных клеток, перевод следов памяти из кратковременной в долговременную. Ночью более эффективно работает иммунная система, которая стоит на пути распространения инфекции и раковых клеток. Четвертая группа объяснений — изменение стресс-ответа. Поддержание систем стрессоустойчивости в тонусе способствует замедлению процессов одряхления и увеличению продолжительности жизни. Сезонное уменьшение длины светового дня предшествует наступлению более холодного времени года, что для животных умеренного климата является сигналом подготовки к зиме. «Летние» формы бабочки – монарха живут несколько недель, тогда как «зимние» — много месяцев, несмотря на то, что им приходится преодолевать огромные расстояния во время миграции, то есть иметь высокий уровень метаболизма. Налицо «переключение» из менее стрессоустойчивого состояния в более устойчивое. Это сопряжено с определенными гормональными перестройками (в данном случае, со снижением выработки ювенильного гормона). Наши эксперименты на дрозофилах выявили, что увеличение продолжительности жизни при содержании в темноте зависит от активности гена одного из транскрипционных факторов (FOXO), участвующих в активации стресс-ответа клетки.|Читать

Первые опыты на теплокровных показали поразительные результаты. Особенно на престарелых и ослабленных животных. Например, мыши 17 месяцев - а это равносильно возрасту человека 60 лет - после введения им всего одной дозы реликтовых микробактерий стали жить дольше на 15 - 20 %. А в одной семейной паре произошло невероятное - мышиная бабушка вдруг забеременела и принесла потомство.

«При однократном введении в организм небольшой дозы этого лекарства, мыши стали активнее по сравнению со своими сверстниками, у них возросла мышечная сила, повысилась активность правого полушария, которая отвечает за творческие способности организма», - рассказала главный научный сотрудник Тюменского научного центра СО РАН Людмила Каленова.

Тюменские ученые - мерзлотоведы в последние годы тщательно изучают недра Ямала и Якутии. По их мнению, реликтовые льды, которым миллионы лет, хранят немало тайн о нашей планете.

В ходе многочисленных исследований ученые установили, что на глубине 8 - 10 - 12 метров в вечной мерзлоте во льду хранится масса микроорганизмов. И если нагреть этот лед, то микроорганизмы в нем начинают оживать.

Исследователей удивляет жизнестойкость одноклеточных бактерий - им не страшны ни холод, ни отсутствие кислорода, ни радиация. Их клетка не разрушилась. Эти свойства могли бы пригодиться для лечения людей.

«Может быть, у них есть какой-то механизм, обеспечивающий стабильность генетического процесса и самих структур клетки, которой мы не знаем. Может быть, мы используем этот механизм, чтобы увеличить нашу собственную жизнь», - говорит доктор геолого-минералогических наук Анатолий Брушков.

Исследования на людях еще впереди. Пока изучают реакцию мух. К огорчению ученых, насекомые дольше жить не стали, а вот патогенных вирусов в организмах поубавилось. Их иммунная система стала крепче. Значит, предполагают испытатели, реликтовые микроорганизмы способны помочь и пожилым людям в борьбе с, так называемыми, вредными возрастными «бациллами».

Эксперименты с мазями дали отличный результат. Раны на мышках быстро заживают. Оказалось, что реликтовые микробактерии хорошо «съедают» бытовой мусор зимой, и их можно будет применять для обработки различных свалок. Повышается морозоустойчивость растений, например, семена пшеницы стали прорастать весной уже при 5 градусах тепла.

Российская академия наук и Российская академия медицинских наук поддержали проект по созданию в Тюмени уникального научно - образовательного центра по изучению тайн реликтовой микробиоты и созданию антибиотиков нового поколения - на основе микроорганизмов вечной мерзлоты. Наши ученые - мерзлотоведы опережают в этой области исследований все другие страны мира.

Кстати, у подопытных мышек-старичков улучшилась память. Они быстрее стали изучать незнакомую территорию. Ученые делают прогноз - благодаря использованию микробактерий мерзлоты человек сможет лучше реализовать свои умственные способности - будет больше и быстрее запоминать и передавать информации.
|Читать

Пройдитесь по Токио или любому другому городу Японии. Вам сразу же бросится в глаза то, что японцы очень хорошо выглядят… У них также самые низкие показатели инфарктов, рака груди и рака простаты. А если говорить на более поверхностные темы, то в массе своей они выглядят в среднем как минимум на десять лет моложе. У них живой взгляд, светящаяся здоровьем кожа и блестящие волосы.

Келли Бейкер, журналист

В чем феномен спросите вы?

Одни специалисты объясняют это – образом жизни и прочными социальными  и духовными традициями, другие тем, что основную роль  играет – диета.  Я думаю, что и традиционная японская кухня и жизненный уклад идут на пользу здоровью.

В этой статье я основной акцент хочу сделать на японской кухне. Но в других мы обязательно рассмотрим и другие аспекты жизни жителей Страны восходящего солнца.

Еда в Японии повсюду. В этой стране существует культ еды. Японская экономика, возможно, и занимает второе место в мире, но сама Япония безусловный лидер в том, что касается культуры питания. Куда бы вы ни посмотрели, везде встретите продукты только самого высокого качества, лучшие и свежайшие изделия, мастерски упакованные деликатесы. Японские супермаркеты – это храмы свежести. На продуктах здесь стоит не только дата, но и время изготовления. Японцы покупают рыбу, мясо, овощи или готовые блюда, на которых с точностью до получаса указано время в день упаковки. В японской кулинарной культуре практически нет замороженных продуктов и консервов – здесь ценятся, прежде всего, сезонные продукты.

Японская кухня основана на рыбе, сое, рисе, фруктах и овощах. В Японии потребление рыбы на душу населения в два раза больше, чем, например, в Америке, а потребление соевых продуктов – в десять раз больше. Японцы съедают горы риса. А еще жители Страны восходящего солнца помешаны на овощах. Особенно они любят свежую растительность вроде зелени, редиса дайкон и баклажанов. Японцы едят  больше крестоцветных овощей. К крестоцветным овощам относятся различные виды капусты – белокочанная, брокколи, брюссельская, цветная, кудрявая, а также кресс-салат – именно их чаще всего используют в домашней японской кухне.

Еще японцы любят водоросли – морские растения с ценными питательными свойствами. Существует несколько разновидностей водорослей, которые употребляют в пищу в Японии, – комбу, нори и вакамэ.

Как показывает исследование, проведенное среди двухсот пожилых японцев, еженедельно они употребляют более пятидесяти разных продуктов, тогда как для европейского образа питания характерны всего лишь тридцать.

Молоко, сливочное масло, макароны и красное мясо можно встретить на столах японцев лишь изредка и в небольших количествах.

С детства японцы едят порции, которые на треть или даже наполовину меньше, чем к которым привыкли мы. Как правило, мы едим до тех пор, пока не насытимся (или не переедим), а в Японии японки дают детям такой совет:

– Хара хати бунмэ, – что означает «кушай, пока не наешься на 80 процентов».|Читать

Кроме диетических свойств японской кухни, о которой я вам рассказала в статье «Япония – страна долгожителей (Часть I)», и умеренности в употреблении крепких напитков, безусловно имеющих свое позитивное значение, существуют другие факторы, которые играют в здоровье японцев немаловажную роль. В первую очередь это – культурологический фактор. Японец, который до изнеможения работает на компанию, и только потом  на себя, получает взамен мощную психологическую поддержку,  уважение и признание   со стороны коллектива. В Японии к работнику не относятся как к мелкой и легко заменяемой детали большого производственного механизма, система пожизненного найма позволяет японцу быть уверенным в завтрашнем дне. А атмосфера коллектива, как большой дружной семьи, помогает установить стабильную рабочую обстановку.

Это благотворно сказывается на психике человека, так как врачами доказано, что длительный психологический дискомфорт приводит к возникновению многих соматических заболеваний. Известно также, что выздоровление больных после тяжелых поражений сердца и сосудов головного мозга происходит значительно быстрее в условиях внимания и заботы окружающих. По данным Р. Уильямса из Университета Дьюка, после тяжелых повреждений сердечнососудистой системы 50% пациентов, ведущих замкнутый образ жизни, живут 5 и более лет. Среди тех, кто поправляется в условиях семейной заботы и внимания таких в 1,5 раза больше (82%) Как показывают опросы, 66% японцев относятся к своей компании также как к семье. Не этот ли фактор, который пока невозможно измерить медицинскими приборами, помогает им выдерживать огромные перегрузки? Ведь японцы частенько работают сверхурочно, задерживаясь на работе допоздна.

Другой фактор – это стремление к чистоте. Детей уже с раннего возраста приучают к здоровым привычкам, аккуратности и правильной гигиене. Детям говорят, что нужно чистить зубы и полоскать горло  трижды в день, а принимать ванну и мыть голову ежедневно. Известный японский обычай снимать обувь перед входом в любое помещение, также имеет отношение к чистоте. Несмотря на сияющие чистотой туалеты, входить в них можно только в специальных тапочках, поставленных у дверей.

Повышенная чувствительность и брезгливость японцев ко всему нечистому иногда приводит к анекдотическим случаям. В 1982 году жительница Иокогамы обнаружила в выброшенном  с мусором  чемодане  10 млн. йен (80 тыс. долларов). Она, как положено, решила сдать их полиции, но купюры были очень грязные. Женщина выстирала каждую, прогладила горячим утюгом и только после этого отнесла свою находку в полицию.|Читать