Биологические основы старения и долголетия

Виленчик Михаил Маркович

Если должное внимание населения планеты будет уделено разработке технических и биологических мер охраны окружающей среды, исследованию антимутагенных средств и средств, увеличивающих резистентность к тяжелым болезням и преждевременному (включая радиационное) старению, то может быть не только остановлено пока неуклонное возрастание ряда таких, а также некоторых наследственных болезней, но и значительно снижен риск этих заболеваний, укреплено здоровье живущих людей, устранены опасности, грозящие сейчас будущим поколениям.

Теперь подведем итог нашим рассуждениям и количественным оценкам, сделанным до вставки.

Мы должны принять как факт, что, кроме процессов, необходимых

для функционирования организма и для его развития, в нем постоянно протекают и такие процессы, которые оказывают на него разрушительное действие. Эти процессы характеризуются следующими свойствами:

1) они не запрограммированы и, как правило, не катализируются ферментами;

2) их следствием является нарушение структуры и функций макромолекул, что, в свою очередь, приводит к нарушению функций клетки организма. При этом особое значение имеют спонтанное нарушение структуры ДНК и нарушение работы генов — полное выключение их функции или синтез неполноценных белков;

3) такие изменения могут накапливаться с возрастом по крайней мере в неделящихся клетках;

4) факторы окружающей среды и диета могут либо тормозить процесс повреждения генома, либо, наоборот, ускорять или усугублять этот процесс;

5) разрушительные процессы протекают во всех клетках и на всех стадиях развития организма. Можно полагать, что такие молекулярные события подготавливают процесс старения клеток и организма уже с момента его формирования. Хотя если такие "шумовые" процессы будут интенсивнее, чем обычно, то это станет причиной нарушения реализации генетической программы развития, организм может развиваться уродливо или вовсе погибнуть. Но обычно такие процессы "не замечаются" организмом до определенного возраста. Ведь в период развития повреждения клетки просто разрушаются (элиминируются) и замещаются в результате деления других клеток такого типа. Кроме того, в этот период, очевидно, интенсивно происходят и внутриклеточные восстановительные процессы — ремонт, репарация поврежденных структур или замена их на вновь синтезированные аналогичные структуры;

6) изменение обычного соотношения между процессами возникновения и залечивания повреждений генетических и других структур клетки наблюдается по причинам, которые можно разделить на два класса. Один из них составляют наследственные изменения (генетические факторы), другой — факторы окружающей среды, характер питания, различные привычки и т. д. Рассмотрению факторов первого класса посвящена глава IV этой книги, второго — глава VII. Здесь лишь поясним: развитие преждевременного старения может быть предотвращено, а здоровье и долголетие обеспечены не только благодаря действию генов, например тех, которые "отвечают" за эффективную защиту от кислородных радикалов или которые контролируют залечивание генетических повреждений.

Отметим, что преждевременное старение не всегда можно связать с развитием тех или иных болезней. Например, известны линии мышей, у которых может быть снижена продолжительность жизни или имеются признаки преждевременного старения, но без сочетания с ранней гибелью от каких-либо из известных болезней мышей. Следовательно, многое может дать познание механизмов так называемого нормального (физиологического) старения. Некоторые геронтологи даже полагают, что возможно "старение без болезней". При этом в качестве примера иногда ссылаются на результаты исследования долгожителей. Такие исследования очень интересны, и некоторые результаты их будут приведены в главе VI.

Но анализ всех результатов исследований механизмов долгожительства как раз и позволяет обнаружить связь между долголетием и устойчивостью не только

к преждевременному старению, но и к наиболее распространенным и тяжелым заболеваниям. Более того, есть основания полагать: у долгожителей увеличена и устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды. Иными словами, можно говорить не только о предрасположенности к болезням, сопряженным со старением и реализуемым в зависимости от средовых факторов, но и об обратном генетическом эффекте — о существовании генов устойчивости и к болезням, и к вредным средовым факторам, и к старению — "недугу, именуемому временем" (Ф. И. Тютчев).

Эти драгоценные способности организма долгожителей могут иметь общую биологическую основу: увеличенную устойчивость генетического вещества и других структур клетки к кислородным радикалам, перекисям липидов и некоторым другим (генотоксическим) факторам, а также, например, увеличенную способность к репарации ДНК. Следовательно, проблема феномена долгожительства имеет ряд теоретических (биологических) и в то же время практически важных аспектов, исследование которых должно прояснить понятие жизнестойкости организма и облегчить и ускорить поиск средств увеличения ее.

В свете изложенного понятие "здоровье" сегодня можно толковать шире и, наверное, глубже, чем это было принято до сих пор. С биологической точки зрения здоровье определяется не только тем, как его обычно характеризуют (внешний вид, нормальные показатели температуры, давления крови и т. д.). Существенное значение имеют и молекулярно-клеточные показатели, определяющие устойчивость к преждевременному старению, к учащающимся с возрастом тяжелым заболеваниям (атеросклероз, злокачественные новообразования и др.) и к вредным факторам окружающей среды. На примере репарации ДНК мы с вами убедились, что показатели эти можно измерять, т. е. что они могут служить количественным признаком здоровья. И в то же время способность к репарации ДНК, вероятно, может служить и количественным показателем долгожительства. Иными словами, теперь мы приближаемся к пониманию потенциала здоровья и долголетия и к познанию способов их измерения. Один из таких способов — определение "запаса прочности" функций.

Поэтому, переходя к рассмотрению молекулярно-клеточных механизмов старения, мы начнем с вопроса о том, как изменяется с возрастом этот "запас прочности" — показатель потенциала здоровья и долгожительства.

Глава II

Снижение "запаса прочности" — показатель старения организма

Опытные врачи знают: даже если у пациента все физиологические функции находятся в пределах так называемой нормы, это еще не значит, что он вполне здоров — у него могут быть скрытые нарушения работы различных органов.

Такого рода дефекты, как правило, обнаруживаются, если человек оказывается в стрессовых условиях. Но физиолог их может выявить и с помощью определенной нагрузки на организм или функциональных проб. Это могут быть, например, интенсивные физические упражнения или введение в организм определенного (безвредного) количества глюкозы. Функциональные пробы помогают определить резервы, потенциальные возможности организма, его способность включать компенсаторные механизмы защиты, восстанавливать нарушенное равновесие.