Биологические основы старения и долголетия

Виленчик Михаил Маркович

Последнее означает, что активность онкогенов больше активности протоонкогенов. Но эта активация не всегда обусловлена мутацией. Например, изменение характера метилирования ДНК (как правило, уменьшение ее) также может быть причиной активации генов. Но ведь при работе на поврежденной ДНК функция ДНК-метилазы, катализирующей процесс метилирования матрицы, нарушается. Следовательно, мы нашли еще одну причину, причем важнейшую (активация онкогенов вследствие накопления повреждений ДНК с возрастом) и, следовательно, конкретизировали наиболее вероятный молекулярный механизм учащения опухолевых заболеваний в процессе старения.

Далее возникает новый вопрос: нельзя

ли подавить функцию онкогенов и тем самым уменьшить опасность одного из дамокловых мечей, висящих над людьми, пока кажущегося неизбежным учащения опухолевых заболеваний с возрастом? Если еще несколько лет назад эта проблема могла быть отнесена лишь к области фантастики, теперь уже просматривается несколько способов торможения онкогенов. Один из них — посредством активации антионкогенов — генов, тормозящих функцию онкогенов. Эта идея уже обсуждалась биологами, в частности, с участием Д. Уотсона (того самого, который открыл с Ф. Криком двойную спираль ДНК). В беседе с ним в Пущино летом 1985 года автор этих строк узнал, что в США к сходному предположению пришли другие исследователи и что изучение антионкогенов Д. Уотсон также считает очень перспективным в плане понимания механизмов рака.

Наверное, в этом эпизоде примечательно и то, что об этих механизмах, о перспективах их исследования говорилось как об актуальной уже не только медицинской, но и не в меньшей степени и биологической проблеме. Значение биологических подходов для понимания причин учащения опухолевых заболеваний с возрастом можно понять, продолжив рассмотрение положительных и отрицательных последствий активации защитных систем.

О сложном переплетении благотворных и опасных последствий от активации иммунологической системы свидетельствуют следующие факты, полученные в 1985 году группой исследователей Массачусетского главного госпиталя Гарвардской медицинской школы в Бостоне (США). Мышам вводили фагоциты человека, активированные для выработки активных форм кислорода. Примерно у каждой четвертой из опытных мышей наблюдали развитие злокачественной или доброкачественной опухоли. В контрольной группе животных, которым также вводили фагоциты человека, но такие, у которых не была индуцирована выработка активных форм кислорода, учащения развития опухолей не наблюдали.

Известно, что частички дыма, накапливаемые в легких курильщиков, активируют фагоциты. Кроме того, фагоциты удаляют отмирающие клетки в тканях, например в молочной железе женщин, где происходит интенсивное обновление клеток. Следовательно, во всех этих случаях активная "защитная работа" фагоцитов неизбежно сопровождается выделением ими активных форм (радикалов) кислорода. Весьма вероятно, что они, в свою очередь (см. главу III), активируют перекисное окисление липидов мембран здоровых клеток и вызывают повреждение их ДНК, что и увеличивает риск развития опухолевых заболеваний. Но не только их.

В 1985 году были опубликованы данные группы американских кардиологов, изучавших развитие экспериментального атеросклероза у обезьян под влиянием диеты с высоким содержанием жира, т. е. в условиях, моделирующих те, что способствуют развитию атеросклероза у человека. Исследователи установили: важной причиной развития этого заболевания является "прилипание" моноцитов к эндотелию артерий и затем превращение их в макрофагов, "пожирающих" капельки жира. Эти факты указывают на то, что в исследованных макрофагах также стимулировалась выработка активных форм кислорода, повреждающих внутреннюю стенку сосудов. А в местах повреждения затем и могли формироваться атеросклеротические бляшки.

Следовательно, в этиопатогенезе атеросклероза может иметь значение "побочная" активность макрофагов. И чем больше эта активность, тем больше вероятность заболевания.

Как я уже подчеркивал, началом развития биологии старения и всей современной геронтологии можно считать работы основателя иммунологии И. И. Мечникова, который рассматривал два основных механизма старения: пожирание макрофагами "благородных" клеток органов и отравление клеток токсинами, вырабатываемыми бактериями, живущими в кишечнике каждого человека. Спустя почти сто лет, развивая концепцию И. И. Мечникова, мы приходим к заключению, что в действительности макрофаги сначала сами отравляют "благородные" клетки различных органов, а затем "пожирают" погибающие клетки.

Что касается, так сказать, классического "генетически предопределенного" ускоренного старения, то такое заболевание было описано в 1886 году Дж. Хатчинсоном и в 1904 году Х. Гилфордом. Последний назвал такое заболевание прогерией. У людей, страдающих этим заболеванием, уже в раннем детстве наблюдается облысение и поседение, сморщивание кожи, атеросклероз, разрастание соединительной ткани в мышце сердца, т. е. классические симптомы старения. Продолжительность жизни больных прогерией обычно меньше 16 лет.

Несколько иначе протекает преждевременное старение при синдроме Вернера. В этом случае рост организма прекращается в 12 лет, поседение и облысение наблюдаются в 20 лет и примерно в этом же возрасте развиваются такие "старческие" симптомы, как атеросклероз, катаракта, а у больных женщин рано наступает менопауза. Заболевание начинается в 15–30 лет, а средняя продолжительность жизни таких больных около 47 лет.

Специальные исследования показали, что способность к репарации ДНК клеток людей, страдающих синдромом преждевременного старения, ниже, чем клеток здоровых людей, хотя величина этого различия зависит от условий эксперимента и может быть очень небольшой.

В процессе старения резко учащается развитие не только опухолевых, сердечно-сосудистых или аутоиммунных заболеваний, но и, например, таких, как остеоартрит и катаракта. Опыты на лабораторных животных, а также результаты обследований людей, получивших рентгеновское облучение по медицинским показаниям, и данные других обследований свидетельствуют: развитие таких заболеваний у человека и других млекопитающих ускоряется под влиянием ионизирующей радиации. Причем есть основания полагать, что в этом случае деструктивные (патологические) процессы инициируются свободнорадикальными реакциями, в частности активными кислородными радикалами.

В главе III была подчеркнута роль таких радикалов в молекулярных возрастных изменениях коллагеновых и эластиновых нитей межклеточного вещества. Такие изменения, в свою очередь, служат основой нарушения при старении взаимодействия между клетками и их снабжения кислородом и различными питательными веществами. Это связанно с тем, что затрудняется диффузия веществ не только между клетками, но и между ними и кровью. Ведь и коллагеновые, и эластиновые волокна входят в состав сосудистой стенки. Следовательно, то, что последняя с возрастом становится более плотной, менее эластичной, зависит от рассмотренных нами молекулярных изменений коллагена и эластина. Такие изменения ЯВЛЯЮТСЯ одним из факторов, которые делают сосудистую стенку с возрастом более уязвимой к атеросклерозу. Это еще один конкретный пример того, как старение подготавливает почву для развития наиболее распространенных и тяжелых заболеваний.