Живи долго! или умри, пытаясь.
http://lebed.com/2009/art5603.htm
Часть первая
Старение похоже на все остальное.
Чтобы добиться успеха, упражняться надо с молодости.
Фред Астер
Хотел бы умудренный жизнью читатель продлить свою, единственную, до трехсот — четырехсот — летнего возраста?
Большинство опрошенных отвечает: «Ни за какие коврижки… Поглядишь на иных доживших до ста, уже грустно делается, а здесь ведь в разы дольше маяться придется».
Тогда второй вопрос: «Готовы ли вы умереть уже на следующей неделе»?
Этого почему-то никто не хочет…(шахиды не в счет).
Вопрос третий: «А что если в результате применения некоей новой технологии темпы вашего старения резко замедлятся, старческие хвори не будут досаждать и вы законсервируетесь в биологическом возрасте между 40 и 50 годами, до самой смерти? Фактически, умрете молодым, в возрасте, скажем, под 300 лет».
Такой вариант большинство принимает с радостью. Еще бы, это же вековая мечта человечества, по крайней мере его жизнелюбивой части.
Вот об этом и поговорим. Правда, пока есть основания рассчитывать лишь лет на 120. Но и 300 вероятно уже досягаемы, для самых мотивированных.
5 Сентября 2009 г., после двухчасового перелета из солнечной Майорки, Боинг 737 компании Райанэр, вздрагивая от сырости пронизывает рыхлое облачное покрывало над Англией. Садимся в Стенстеде, одном из трех Лондонских аэропортов. Полчаса езды автобусом по неправильной левой стороне хайвея, вдоль распаханных на зиму полей — и вот окраина Кембриджа, где на большом зеленом стриженом лугу, под моросящим теплым дождиком молодежь сражается в футбол.
Без багажа, после долгого сидения большое удовольствие пройтись пешком по знакомым с прошлого визита улицам. Через двадцать минут я у цели: Куинс Колледж раскинулся по берегам ленивой речки Кэм. Историческую и новую часть колледжа соединяет живописный мостик; их тут много, наверное отсюда и название Cam Bridge.
Группа столетних американцев
Завтра здесь открывается четвертая международная конференция научного сообщества биогеронтологов СЕНС — 4 (SENS — Strategies for Engineered Negligible Senescense — Стратегии Биоинженерного Замедления Старения). В сентябре 2007 я уже побывал на СЕНС — 3 с презентацией постера. В этом году делаю пятнадцатиминутный доклад и опять показываю постер.
Почему я здесь? Ведь мой долговременный интерес в практической медицине — борьба против рака. Так ведь старение — и есть один из главных факторов риска его возникновения. С другой стороны, предполагают что старение многоклеточных, особенно млекопитающих «изобретено» природой как одна из последних, и самых эффективных линий обороны организма от рака, угрожающего всем долгоживущим многоклеточным. Так или иначе, замедление темпа старения обещает принести кроме удовольствий еще и много пользы.
Кто такие Геронтология и дочь ее Гериатрия, многие читатели наверное уже знают. Геронтология – наука созерцательно — описательная, вроде метеорологии. Она занята констатацией, перечислением, анализом и систематизацией фактов и гипотез о биологии старения вообще и человека в частности.
Гериатрия — это адресованный болезням старения раздел клинической медицины. Конвенциальные гериатрические вмешательства, в основном фармакологические, нацелены на подавление симптомов болезней старения, так сказать на «смягчение и культивирование» хворей; в меньшей степени на их предупреждение и совсем никак — на излечение.
Ортодоксальные геронтологи — гериатры считают что старение — это нормальный и неизбежный физиологический процесс, радикально затормозить который пока что невозможно. А может и вовсе не нужно.
Между прочим, статистика утверждает что продолжительность жизни врачей (и гериатров в том числе) существенно меньше, чем у других категорий населения. Еще любопытное: в США наибольшая плотность жителей достигших возраста 100 и более лет наблюдается в сельской глубинке Северной Дакоты и Монтаны, именно в районах, известных хроническим недостатком врачей на душу населения.
Так к кому же теперь обращаться с практическими вопросами о продлении здоровой, а не больной и дряхлеющей жизни?
Кстати, точный смысл английского слова «senescence» ближе всего передается русским «одряхление». Но адресовано это понятие лишь отдельной клетке как основному конструкционному элементу организма. Senescence — это ослабление с годами жизненно важных функций клеток, увеличивающее риск гибели всего организма. Одним из первых проявлений клеточного одряхления считается потеря способности делиться и обновлять внутриклеточные структуры. Старение – относящееся к целому организму, более широкое понятие, включающее и календарный возраст, не всегда совпадающий с биологическим.
К вашему сведению: биогеронтология — своего рода «Инфант террибль» геронтологии и гериатрии. Ее биография — типичная история бунта против родителей в процессе приближения к истине, с неизбежным исходом в сражение за общественное внимание, умы и деньги. В общем – нормальная конкуренция в борьбе за ограниченные ресурсы; как это было у кроманьонца с неандертальцем. Известно также что у нападающего больше шансов на победу.
Биогеронтологи, начиная с Мечникова (еще раньше — античные философы), доказывают что нормальное старение несет все черты хронического дегенеративного заболевания, каковые поддаются и профилактике и лечению. Биогеронтология исследует эволюционные, молекулярно-биологические, клеточные и системные механизмы senescence с тем чтобы прицельно вмешиваясь в них, замедлять естественное старение, и когда удается — поворачивать его вспять, усиливая естественные механизмы саморемонта и даже создавая новые, искусственные, природой не предусмотренные. Все это вместе и есть, в широком смысле, биоинженерный подход.
Наконец, биогеронтологи исследуют природой созданные, весьма несхожие у разных организмов стратегии старения. Даже у животных и растений одного и того-же вида стратегии могут быть разными. Более того: в геноме одного и того же индивидуума сосуществуют две противоположные программы старения. Одна служит ускоренному размножению за счет укорочения продолжительности жизни (r — стратегия), а другая — замедленному и ограниченному воспроизводству потомков при одновременном удлинении продолжительности жизни индивида (К — стратегия). Используя особые «переключатели» природа может попеременно включать и выключать обе стратегии, ибо в разных условиях среды лишь одна из них помогает выживанию вида.
Еще есть обоснованное мнение что senescence – это запрограммированный эволюцией, целенаправленный, вовсе не случайный процесс. Индивидуальный организм, точнее его «операционная система» — геном включает программу стремительного одряхления, завершающегося гибелью если это целесообразно для успешного завершения цикла индивидуального развития и передачи копий генома в следующее поколение. Так, агава и бамбук гибнут после цветения и созревания плодов, а лосось стремительно стареет во время своего последнего броска к родным местам в верховьях северных рек. Раньше думали что старение и истощение в результате которого упитанный лосось преображается в изнуренного вида горбушу – результат стресса от тысячекилометрового вояжа без еды и отыха, но эксперимены доказали – это программа, включающаяся уже в самом начале маршрута. Даже нескольких сотен метров пути достаточно для начала жуткого превращения. В то-же время, есть паразитические, обитающие на лососевых жабрах ракушки, выключающие или тормозящие эту программу, в результате чего иной лосось живет на несколько лет дольше и достигает, к радости рыбаков, гигантских размеров. Зачем моллюски это делают? Конечно для своей выгоды: долгоживущий «носитель» способствует их распространению.
Значит, можно таки хакнуть эволюционный софт.
Понятно, что и у людей подлинное омоложение достигается не пластическими операциями, но замедлением естественных процессов повреждения биомолекул и активацией клеточных систем саморемонта. Конечно можно и чисто косметически, только снаружи подреставрировать старое здание, отчего жизнь в нем не станет уютнее и безопаснее.
Перспективы радикального продления жизни ставят сотни вопросов. Например:
- этично это или неэтично? Ведь задача продлить активную и здоровую жизнь на очень долгий срок далеко выходит за пределы выработанной природой целесообразности. А кто будет содержать и без того быстро растущую массу здоровых людей преклонного возраста? Ведь уже сейчас в некоторых западных странах на двух пенсионеров приходится всего лишь три работающих; именно они финансируют пенсионный фонд через отчисления из заработков.
И так далее…
На эти и подобные вопросы у ученых есть один краткий и радикальный ответ:
это не наше дело.
Важнейшая задача фундаментальной науки — искать истину и находить решения проблем, испокон веков волнующих человечество, а не обслуживать интересы тех или иных корпораций и сегодняшних политиков. Именно такой была и остается проблема борьба со старением, одряхлением, борьба со старческими болезнями: раком, диабетом, остеопорозом, нейродегенеративными и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Все это и многое другое входит в круг задач современной биогеронтологии. Ведь если заглянуть в себя и задать простые вопросы, то большинство согласится с такой формулой: «Я хотел бы умереть молодым… но как можно позже, в конце долгой, насыщенной созидательным трудом и радостью общения жизни». Разве не так?
Ясно, что предотвращая связанные со старением болезни, или хотя бы значительно замедляя и облегчая их течение, биогеронтологически ориентированная медицина автоматически увеличит и продолжительность активного, творческого, независимого периода жизни. Главная цель — именно борьба с болезнями старения, одряхлением, а увеличение продолжительности здоровой жизни проявляется лишь как «побочный эффект» в ее достижении. Другими словами – биогеронтологическая наука естественно добавляет десятилетия полноценной жизни к прожитым годам, а не навязывает годы больного, унизительного, зависимого, мучительного существования к оставшейся жизни.
——————————————————————
Движение СЕНС создал и курирует доктор биологии из Кембриджа Обри ди Грей, теоретик, выдающийся организатор, главный идеолог и координатор научного биогеронтологического сообщества. В свои 40 с небольшим лет он стал признанным лидером международного научного движения за искоренение болезни старения. Ди Грей предложил термин «Инженерные стратегии замедления старения», и разработал генеральный планпрактических действий. Основная цель биогеронтологов — именно тот самый, третий, всем нравящийся пункт.
В начале 2007 года ди Грей сенсационно заявил что развивающаяся бурными темпами наука о старении в ближайшее время сможет обеспечить тысячелетнюю продолжительность человеческой жизни. По его мнению, состояние науки и технологии таково, что через 30-40 лет это будет реально. «Уже сейчас, — заявил ди Грей, — мы можем продлевать жизнь в десятки раз, и такие опыты успешно идут на животных. Через пять лет их начнут проводить на человеке, а примерно к 2030 году старение человеческого организма можно будет практически остановить». Из чего следует, что тот кто сумеет прожить еще хотя бы лет 30 в хорошем состоянии здоровья, имеет шанс продлить свою жизнь в несколько раз, а упорствуя дальше, дождаться пока наука не отменит смерть навсегда.
Не забывай; перевалив через вершину — катишься вниз, набирая скорость…
Чарлз Шульц
Лет двадцать тому назад, занимаясь в Кембриджском университете компьютерным моделированием биологических процессов, ди Грей увлекся одним из аспектов старения, а именно — особой ролью в нем митохондрий. Вспомним, что митохондрии — это «электростанции» наших клеток. Если весьма упрощенно представить клетку в виде производственного комбината, то оказывается, что примерно 95% всей потребляемой клеткой энергии и тепла вырабатывают именно митохондрии. В каждой клетке их несколько тысяч, и они постоянно в движении: то обьединяются в длинные цепи и обьемные сети, то разделяются на зернистые, продолговатые или шарообразные частицы. Именно в митохондриях исчезает вдыхаемый нами кислород, приносимый кровью каждой клетке вашего тела в соответствии с ее задачами и потребностями. Кислород нужен для окисления, биологического «сжигания» глюкозы и жиров; при этом, как и при горении обычном, выделяются энергия, углекислота и вода. Митохондрии (для краткости специалисты иногда называют их «мИтос») в зависимости от потребностей организма в текущий момент производят либо химически законсервированную в молекулах АТФ энергию, либо просто вырабатывают тепло для согрева. Есть у них и другие важные для организма обязанности, например обезвреживание ядов, уничтожение инфекционных агентов, призводство некоторых гормонов, сенсорные функции, и тд.
Индустриальное сжигание угля и нефтепродуктов дает не только энергию, но и токсичные побочные продукты и отходы. Тоже и биологическое окисление в митос сопровождается выбросом агрессивных свободных радикалов кислорода. Подобно способным вызвать пожар, выпадающим из печи раскаленным углям и летящим из пылающего костра искрам, они могут повреждать окружающие клеточные структуры. От свободных радикалов прежде всего страдают сами митохондрии, особенно их ДНК, ютящаяся внутри этих пылающих печек почти без защиты.
Наша главная, обьемом около 3,5 Гб. ядерная ДНК надежно упакована и хорошо защищена от свободных радикалов в ядре клетки. В митохондриях же обитает их собственная крошечная, обьемом всего около 16,4 Кб. митохондриальная ДНК (мтДНК), поскольку митос — относительно независимые «домашние животные» клеток. Одомашнивание произошло около полутора миллиардов лет тому назад, когда большие по размерам предки клеток, обитавшие в первичном океане совместно с микроскопическими бактериальными предками митохондрий, очевидно заглатывали меньших для пропитания. Поскольку уже тогда АТФ утвердилась в качестве «единой энергетической валюты» для всего живого, выяснилось, что митос наиболее преуспели в ее производстве: они научились защищаться от ядовитого, токсичного для всех живых существ в то время кислорода, преобразуя его агрессивную энергию окисления в относительно стабильные химические консервы АТФ. Со времене хищничество трансформировалось в «животноводческий колхоз», где большие клетки — хозяева обеспечили постоянные условия в защищенном обьеме, надежную доставку топлива и окислителя, а домашние животные, успешно размножаясь в неволе, гарантированно вырабатывали драгоценную энергию.
Агрессивность кислорода от этого не уменьшилась, но клетки постепенно создали многоуровневые системы защиты от свободных радикалов. Это прежде всего антиоксидативные ферменты, производимые клетками и митохондриями и разнообразие антиоксидантов, поступающих с пищей.
Однако, как же быть с популярным лозунгом: «Больше кислорода — это всегда хорошо!?»
Здесь полезно вспомнить первооткрывателя кислорода, химика Джозефа Пристли, написавшего в 1775 г. после наблюдения горения свечи в сосуде с животворящим газом, а затем гибели мыши через сутки пребывания ее в атмосфере чистого кислорода:
«Кислород ускоряет горение свечи жизни, преждевременно истощая ее животные силы».
дальше
Итак, горение, даже если это биологическое окисление, есть главная причина выхода из строя, рано или позже, реактора, где оно происходит. Митос изнашиваются и стареют довольно быстро, а мтДНК повреждается, мутирует раз в 10 быстрее, чем ядерная ДНК. Поврежденные митос теряют эффективность, вырабатывают меньше АТФ, и выбрасывают много больше свободных радикалов (СР). Возникает порочный круг: чем сильнее повреждена митохондрия — тем больше СР она выделяет и сама повреждается ими дальше, да и хозяйскую клетку отравляет. В конце концов она окончательно прогорит и будет рециклирована внутри клетки специальными мусорщиками, лизосомами. При этом остаются внутриклеточные неперерабатываемые митохондриальные отходы, токсичный мусор, избавиться от которого клетка самостоятельно не может. Гибель отработанных и рождение новых митос в клетке происходят на протяжение всей ее жизни. Как обновление стада в скотоводческом хозяйстве. А в клетке неотвратимо нарастает проблема Авгиевых конюшен, ждущая своего Геракла…
Однако, кроме перепроизводства свободных радикалов и накопления внутриклеточного хлама, обнаруживается еще одна, неожиданная пакость. Поврежденные, дефектные митос размножаются внутри клетки быстрее чем здоровые. То есть, ущербные и неэффективные митохондриальные клоны постепенно вытесняют в обьеме клетки здоровые и эффективные. Это называется «клональная экспансия мутированной мтДНК».
Как же это возможно? Очень просто. Обладающие меньшим размером мутировавшие, укороченные, потерявшие часть информации молекулы мтДНК создают свои копии быстрее, чем более длинные, полноценные, здоровые молекулы. Здесь виной химическая кинетика, дающая при самокопировании (репликации) преимущество в условиях стабильной и богатой ресурсами замкнутой системы именно укороченным, по сравнению с нормальными, родственным молекулам. Результат: сложнейшее взаимосвязанное клеточное производство, получая меньше энергии и удушаемое токсичными СР постепенно теряет эффективность. Это и называется «оксидативный стресс» (ОС), признанный сегодня одной из главных причин старения.
Тем не менее, умеренный и кратковременный оксидативный стресс (не только митос служат его причиной) необходим для здоровой клетки; он служит стартовым сигналом для запуска процессов клеточного саморемонта, компенсации износа и адаптации к новым условиям. Если же ОС затягивается, выходит из под контроля антиоксидативных систем, то все клеточные процессы разбалансируются и нарушаются. Клетка и организм быстрее изнашиваются, ускоряется темп старения и повышается риск болезней с ним связанных.
Вот почему митохондрии сегодня в фокусе бесчисленных исследований и уже развивается новая дисциплина: митохондриальная медицина.
Новые знания о митохондриальной ДНК дали мощный исследовательский инструмент и немедицинским наукам. МтДНК – точный, как отпечатки пальцев маркер эволюции и родственных связей. Антропологи сегодня детальнее определяют пути эволюции человека, миграций и изменений этнических групп. Криминологи работают точнее. Ну и, наконец, (похоже, за недостатком других достижений и нехваткой иных увлекательных занятий) воодушевились некоторые люди, хронически, болезненно, мучительно озабоченные выявлением, документацией и публичным оглашением древности своего, чем-то особенно уникального рода. Здесь почему-то вспоминаются строки бардов Никитиных:
«Мы не сеем, не пашем, не строим,
Мы гордимся общественным строем…»
Да и ладно, ведь никому вреда от этого нет, даже наоборот. Радует, что на всякий спрос есть предложение; занятость повышается, налогов больше собирается…
Но если скотоводы легко управляют производительностью, количеством и качеством поголовья мелкого и крупного рогатого скота, то можно ли управлять качеством и количеством митохондрий в наших клетках? Ведь лучше радоваться жизни с неповрежденными, высокоэффективными, достающимися нам от рождения, чем маяться множеством хворей, причиной коих служит хронический оксидативный стресс, учиненный и поддерживаемый изношенными, мутированными митос.
Можно ли заменить прогоревшие печки-электростанции на новые, или хотя бы подремонтировать их?
Здесь мы подошли к теме моей статьив научном биогеронтологическом журнале Rejuvenation Research (Исследование омоложения), стимулированной встречей с Обри ди Греем в Гейдельбергском Университете в феврале 2007, куда он прибыл прочесть лекцию. Почти четыре тысячи человек пришли послушать эксцентричного пророка от биогеронтологии, провозгласившего, что в недалеком будущем люди смогут жить многие сотни лет. Несмотря на крайне жесткий график визита, в ответ на мою просьбу Обри (позволю себе, как это принято на Западе, называть его по имени, неформально и без титулов) выкроил полчаса для разговора, посмотрел мою презентацию на лэптопе и как эксперт по митохондриям тему одобрил, рекомендовав подготовить статью в престижный Rejuvenation Research, им редактируемый.
В статье я обосновываю гипотезу, обьясняющую феномен выдающегося долгожительства и отсутствия заболеваемости раком у двух удивительных млекопитающих, расположенных очень далеко друг от друга по эволюционной шкале. С одной стороны — это обитающий в полярных водах гренладский кит (Balena mysticetus), а с другой — размером с обычную мышь голый землекоп (Heterocephalus glaber), живущий в глубоких разветвленных норах на просторах Кенийских прерий.
Гренладские киты породили в 1980 г. сенсацию в геронтологии. Поскольку этому редкому виду грозит исчезновение, долгое время охота на них была запрещена даже коренным жителям, эскимосам племени инуит. А ведь для них гренландские киты были важнейшим источником пропитания многие сотни, возможно тысячи лет. Кстати, до появления «даров цивилизации» на Аляске, таких как виски, табак, кола, картофельные и кукурузные чипсы и тд., эскимосы, по свидетельствам исследователей, отличались долгожительством, отменным здоровьем и практически не болели сердечно-сосудистыми и раковыми заболеваниями, не говоря уже о диабете.
Но вот, когда данные спутниковой сьемки показали стабилизацию и даже рост популяции китов, по требованию продвинутых инуитов американское правительство разрешило им традиционную охоту для пропитания — по одному киту в сезон на каждое прибрежное селение.
Разделывая одного из первых добытых китов, охотники нашли в подкожном жировом слое (бывает до полуметра толщиной) каменный наконечник гарпуна. И сильно удивились, поскольку хорошо знают свою историю. Каменные и костяные наконечники перестали применять еще в 1860-х, сразу как только появились наконечники стальные, кои предки выменивали за шкуры песцов и медведей. Значит возраст этого кита никак не меньше сотни лет; более того, когда древний гарпун в него вонзили — кит уже был подходящей, достаточно крупной добычей, возрастом не менее 10 лет. Однако, первое свидетельство всерьез не приняли ни сами охотники, ни оповещенные ими биологи.
Наконец задумались и биологи. Ясно что древние артефакты в китовом жире — свидетельство их почтенного, более чем столетнего возраста. Но каким образом вычислить биологический возраст животных, ведь у них нет ни колец роста, позволяющих точно узнать возраст деревьев, ни позволяющих хотя бы приблизительную оценку стертых зубов, остеопорозных костей и артритических суставов, как у наземных млекопитающих?
После длительных усилий задачу решил биохимик Джеймс Бада из калифорнийского Скриппсовского института. Он исследовал замороженные пробы хрусталиков глаз добытых китов. Закладка хрусталика, удобная нулевая точка отсчета, происходит в эмбриональном периоде развития. После рождения млекопитающего хрусталик почти не растет и метаболизм в нем течет гораздо медленнее чем в других тканях. При этом в хрусталике происходит энтропийный процесс, так называемая спонтанная рацемизация аминокислот. При закладке хрусталика в нем, как и во всем живом, присутствует только L-форма аминокислоты аспарагина, но с возрастом она частично, медленно трансформируется в D-форму. Рацемизация аминокислот схожа с трансмутацией радиоактивных элементов. Возраст содержащих их проб можно довольно точно вычислить, измерив процентное содержание изотопов и зная периоды их полураспада. Исследуя процентное содержание L и D -аспарагиновой кислоты, Бада смог с точностью до 16 процентов вычислить биологический возраст любого хрусталика, от мышиного до китового.
Результаты ошарашили. Биологический возраст меченых древними гарпунами китов оказался от 117 у самого «молодого», до 211 у самого «пожилого». Не дряхлого, а вполне упитанного и активного. Интересно, что один из китовых мафусаилов был добыт во время любовных игрищь… К этому добавим, что самки гренландских китов в возрасте около 90 лет все еще способны беременеть.
Еще один поразительный факт: лишь у одного из 180 разделанных гренландских китов нашли в печени одну-единственную опухоль. И та была доброкачественная, не раковая. Для млекопитающего массой под 80 тонн и живущего более 200 лет — это просто невероятно и свидетельствует об исключительно эффективной антираковой защите китов, поскольку неизбежные геномные мутации в бесчисленных миллиардах клеток, умноженные на сотни лет жизни статистически ДОЛЖНЫ вызывать опухолевой рост. Однако все усатые киты, что давно замечено, вообще отличаются редкостью обнаружения у них раковых заболеваний.
Для сравнения, примерно 30% всех сухопутных млекопитающих, от мыши до человека, помещенные в благоприятные, свободные от хищников и вредных воздействий условия, при изобилии высококачественной пищи — гибнут от спонтанно возникающего у них рака.
Между тем, условиям жизни гренландских китов не позавидуешь. В отличие от других видов усатых и зубатых китов, пасущихся летом на изобильных заполярных пастбищах и уплывающих на зиму в тропики, гренландские киты не мигрируют зимой в теплые воды. Шесть летних месяцев изобильного кормления крилем чередуются у них с полугодовым периодом полного голодания, в полярной ночи, с ее морозами и штормами. К тому же, температура воды там всегда около нуля; для того и нужен полуметровый подкожный слой теплоизолятора.
Другой феноменальный зверь, кенийский голый землекоп, озадачил ученых не меньше. Выглядит он как новорожденный мышонок, такой же безволосый и морщинистый, но с огромной головой и длинными торчащими вперед резцами. Если обычные, того же размера и веса мыши живут чуть более 2-х лет в идеальных условиях вивария и без малого половина их гибнет от рака, то голые землекопы в тех же условиях живут под 30 лет, а рак у них не обнаружен и по сей день. Естественные природные враги у них — змеи, проникающие в пространные подземные галереи, выкопанные семьей. Змеиные атаки отражают солдаты, крупные особи с длинными резцами, годными и для рытья туннелей и для защиты. Кстати, голые землекопы — единственные подлинно социальные млекопитающие. Их колония устроена подобно таковой у термитов и пчел. Рабочие и солдаты заботятся о безопасности и пропитании колонии, а единственная плодовитая самка, царица, непрерывно производит потомство с помощью нескольких избранных ею для этого самцов. Есть у нее и еще одна обязанность, надсмотрщика. Время от времени, оставляя потомство под присмотром рабочих она покидает царские покои и отправляется инспектировать владения. При этом царица выборочно атакует и кусает в основном самок. Сначала исследователи думали что таким образом она прямо поощряет ленивых к работе, но потом пришли к выводу что это механизм подавления полового развития возможных конкуренток. Лишенным возможности интриговать и флиртовать остается только работать… В колонии, как и у пчел или термитов, может быть только одна царица. Если по разным причинам (болезнь, гибель) трон освобождается, в подземном матриархальном государстве разгорается кровавая смута: половозрелые самки грызутся меж собой насмерть, пока одна из них не утвердится на троне и не начнет терроризировать остальных.
Много еще интересного и поучительного можно поведать об этих милых зверюшках, большие семьи которых по сути дела являются «сверхорганизмами», как семьи пчел и термитов, но для нашей темы важнее вот что: подобно гренландским китам голые землекопы месяцы проводят практически без еды. Питаются они корнями и подземными клубнями растений, до которых в засушливое жаркое лето, когда почва пересыхает, невозможно добраться. Лишь в сезон дождей землекопы находят изобильное пропитание.
Итак, и у китов и у голых землекопов периодическое, сезонное голодание встроено в их нормальный, миллионами лет эволюции сформированный образ жизни. С другой стороны, живут они в стабильной, безопасной среде, пусть и бедной ресурсами — но у них мало и естественных врагов, от которых они эффективно защищаются. О пользе и механизмах периодического голодания опубликовано очень много работ, трудно к этому что-то добавить. Лишь уточним: у обоих зверей это не хроническое недоедание, как в большинстве классических экспериментов по калорической рестрикции, но сезонное чередование недоедания или полного голода с последующим изобилием еды. Кстати, это видимо и есть главный переключатель между r и К — стратегиями.
Еще один очень важный общий фактор: киты и голые землекопы проводят всю свою жизнь в условиях постоянно колеблющегося и пониженного содержания кислорода, и повышенного — углекислоты. Для китов это ныряние, для землекопов — хронически гипоксическая среда подземных туннелей, которые лишь изредка вентилируются. Хотя между теми и другими условиями вроде бы большая разница, но на клеточно — митохондриальном уровне все выравнивается: в клетках и митохондриях у обоих колеблется парциальное давление кислорода и углекислоты, возникают периодическая гипоксия и гиперкапния (повышение СО2). Переводя на технически-инженерный язык — знакопеременная нагрузка функциональной системы. Такие колебания способствуют выявлению слабых звеньев системы, первоочередно повреждаемых естественным износом и перегрузкой. В инженерных сооружениях выявлением и ремонтом таких повреждений занимаются специалисты — техники. В природе — это обязанности ДНК, поскольку саморемонт и саморепликация, клеточное и тканевое восстановление — ее основные задачи.
Итак, колебания подачи кислорода и топлива в митохондрии перенапрягают их функции. О полезной роли повышенного содержания углекислоты расскажу где-нибудь позже. Но если для здоровых, немутированных митос кислородные осцилляции — это нормальное, тренирующее воздействие, то для поврежденных оксидативным стрессом — оно уже экстремально. Мутировавшие митос малоспособны к саморемонту и защита от продолжительной знакопеременной нагрузки у них ослаблена; электронные микрофотографии показывают, что при этом они раздуваются и лопаются как мыльные пузыри. Здесь мы видим принципы Дарвиновской эволюции внутри клетки: не могущие приспособиться к колебаниям среды особи гибнут. В данном случае, с пользой для клетки, ибо так она постоянно избавляется от неэффективных и отравляющих ее «домашних животных».
Зато пережившие ритмическую гипоксическую «прополку» здоровые, эффективные митос, освобождаясь от конкуренции быстрее плодящихся дефективных, беспрепятственно размножаются и скоро заполняют весь обьем клетки, улучшая все ее функции. В этом суть внутриклеточного митохондриального омоложения; просто, не правда ли?
Механизм самоуничтожения поврежденных митос обнаружил, изучил и назвал mitoptosis биохимик и биолог, профессор В. П. Скулачев в МГУ еще в 1998 году. Вскоре стало ясно, что митоптозис — это фундаментальный, распространенный биологический феномен, а широко известный апоптозис («программированное самоубийство» клеток) есть одно из его клеточных проявлений и следствий.
Главным стимулом написания моей статьи стало вот что: В практической медицине уже десятилетия применяется созданный в России универсальный профилактический, лечебный и реабилитационный метод, названный его авторами»Периодическая Нормобарическая Гипоксическая Тренировка» (ПНГ). Суть метода в создании ритмических, контролируемых, точно дозированых по времени и интенсивности гипоксического воздействия колебаний содержания кислорода в тканях. Эти колебания как раз и являются критическими для «отделения зерна от плевел» — избирательного митоптозиса поврежденных митос. Достигаются они вдыханием гипоксической нормобарической газовой смеси (например, воздух можно разбавлять азотом), через маску, в комфортных для пациента условиях, по индивидуальной программе. Давно и успешно работая этим методом при разных заболеваних, я хорошо понимал что по сути дела это идеальная, фундаментальная терапия клеточного старения. Но как донести благую весть до специалистов — биогеронтологов, об этом не подозревающих и продолжающих изобретать свои велосипеды, причем часто — заведомо худшей конструкции?
Здесь то и помогли гренландские киты и голые землекопы, загнанные эволюцией в уникальные условия перемежающейся гипоксии, а также сезонного оздоровительного голодания, побочным эффектом которых стали поразительная устойчивость к раку и рекордная продолжительность здоровой, без дряхлости и болезней жизни.
Конечно кроме прямых омолаживающих эффектов периодического голодания и гипоксии у них работают и другие, чисто генетические механизмы, но ведь они и возникли в ходе миллионов лет эволюции в этих особых условиях… Важнее всего для нас то, что те же самые воздействия дают аналогичный эффект клеточного и системного омоложения у живущих в обычных условиях видов, включая человека.
Продолжение следует
