Биологические основы старения и долголетия
Шрифт:
Возвращаясь к сегодняшним вопросам профилактики преждевременного старения и связанных с ним болезней, вспомним, что питательные вещества нужны не только для поддержания в организме биохимического баланса (равновесного состояния метаболизма), но и для укрепления систем защиты. Какие же другие, кроме каротинсодержащих продуктов, можно считать потенциальными факторами усиления этих систем? Анализ результатов многих исследований факторов, защищающих клетки и организм от канцерогенных и мутагенных веществ, а также от излучений, позволяет предположить, что такие факторы содержатся в свежей и брюссельской капусте, брокколи (капуста спаржевая). Исследуются на этот счет укроп пахучий (огородный), репа, шпинат, кукурузное масло.
Вообще между антимутагенными и радиозащитными свойствами определенных факторов и их потенциальной способностью защищать организм также от других форм
Во-первых, значительная часть повреждений ДНК, возникающих спонтанно и накапливаемых в процессе старения, сходна со многими повреждениями ДНК, образуемыми под влиянием ионизирующих излучений. К этому добавлю, что и более сложные генетические повреждения (на уровне хроматина и хромосом) также в значительной степени сходны.
Во-вторых, в их возникновении существенное значение имеют общие молекулярные механизмы, опосредованные действием кислородных радикалов, перекисей липидов, Н2О2, ДНКаз.
В-третьих, обнаруживается сходство и в механизмах защиты клеток от генетических и других повреждений, возникающих под влиянием облучения и времени (вследствие старения генетических и вообще биологических систем).
Совокупность отдаленных эффектов, развивающихся спустя значительный промежуток времени после облучения организма, радиобиологи обозначают термином "радиационное старение", подчеркивая сходство (хотя оно, конечно, и неполное) комплекса этих эффектов с "синдромом" естественного старения. И наверное, не случайно, что среди известных молекулярных биогеронтологов немало крупных специалистов по молекулярной радиобиологии. Среди отечественных это прежде всего недавно скончавшиеся академик Н. М. Эмануэль и профессор С. Н. Александров. Из зарубежных ученых это X. Р. Хан, К. Т. Вхиллер, Дж. Т. Летт, Р. Б. Харт, Р. В. Сетлоу.
Если же иметь в виду перспективу молекулярно-биологических исследований роли сходных изменений ДНК в преждевременном старении и в отдаленных биоэффектах излучений, то отметим лишь следующий новый аспект этой проблемы. Суммарная длина всех молекул ДНК каждой клетки человека равна примерно метру. Объем же ядра, в котором упакованы эти молекулы, составляет порядка 10– 10 см3. Упаковка молекул ДНК достигается благодаря взаимодействию их с белковыми молекулами. Это теперь общепризнано. Но на что раньше не обращали внимания — это на то, что такая упаковка молекул может выполнять роль "буфера", препятствующего прямому взаимодействию между отдельными участками одной молекулы или между различными молекулами ДНК. Биофизический анализ показывает: если бы такого ограничения не было, то внутри каждой молекулы ДНК часто образовывались бы "шпильки", крестообразные структуры, тройные спирали и другие структуры, которые либо разрушались бы ДНК-азами, либо резко нарушали бы функцию ДНК. Но в процессе старения вероятность внутри- и особенно межмолекулярных взаимодействий ДНК возрастает. Возрастает она и под влиянием облучения, нарушающего ДНК-белковые взаимодействия и структуру хроматина, правильную организацию ДНК в ядре. Можно даже предвидеть, что при старении или под влиянием облучения образование дополнительных связей между молекулами ДНК становится взаимоускоряющимся, происходит своего рода генетическая катастрофа на клеточном уровне.
Возвращаясь к рассмотрению связи между радиобиологией и биогеронтологией на уровне общности свойств радиозащитных средств и факторов долголетия, приведу результат следующего сравнения.
В древнеиндийской медицине (Айюрведа) был весьма популярен экстракт растения, которое, как считалось, способствует продлению жизни. Сравнительно недавно радиобиологи Р. Гандхи и В. Л. Каул из научно-исследовательской лаборатории Джамму обнаружили, что экстракты из корней этого растения защищают и от отдаленных последствий облучения ионизирующими излучениями, т. е. от радиационного старения.
Конечно, нас интересуют прежде всего факторы со сходным действием, но содержащиеся в широкодоступных в нашей стране растениях. Хотя нужны еще дополнительные исследования, для того, чтобы рекомендации можно было считать научно строго обоснованными, все же упомяну о некоторых из таких благотворных факторов.
Собственно, об одном из них (-каротине) речь уже шла. Здесь хочу лишь добавить, что обеспеченность людей предшественником витамина А, скорее всего, недостаточна. Например, поданным американского исследователя
Другое дело его предшественник -каротин. Даже если он употребляется в избытке, процесс превращения его в организме в витамин А тормозится, и -каротин в исходной форме откладывается "про запас". Тем не менее повторяю, нужны дополнительные исследования, чтобы выяснить, не противопоказаны ли большие количества его некоторым людям. Необходимо выяснить адаптивные изменения эндогенных антиоксидантов от длительного приема экзогенных.
Процессы старения так же, как и канцерогенеза, можно разбить на несколько стадий. В 1973–1977 годах нами было обосновано положение, что опухолевый рост начинается с повреждения ДНК, инициирующего трансформацию нормальной клетки в злокачественную. Вслед за этой стадией инициации следует стадия промоции (развития). В процессе старения также можно выделить стадии инициации и промоции. В главе III было рассказано, что в ДНК клеток даже молодых здоровых людей обнаруживаются повреждения ДНК. Наверное, такие молекулярные события составляют стадию инициации старения. Но лишь спустя много лет после возникновения таких повреждений в организме обнаруживаются существенные физиологические или даже патофизиологические изменения. Тогда старение переходит во вторую стадию — промоции.
Разделение процессов канцерогенеза и старения на несколько стадий может иметь практическое значение. Теперь можно вести целенаправленный поиск веществ, преимущественно тормозящих ту или другую из стадий старения и (или) канцерогенеза, хотя некоторые факторы могут обладать потенциальной способностью тормозить обе стадии. Сравним, например, вещества, ингибирующие преимущественно ту или иную стадию канцерогенеза. Оказывается, что стадию инициации преимущественно тормозят антиоксиданты, витамины С, Е и некоторые флавоны. Начальные этапы стадии промоции — тоже витамин Е, селен, антиоксиданты, некоторые производные орнитина. Таким образом, витамин Е, селен и некоторые другие антиоксиданты обладают потенциальной способностью защищать организм от канцерогенных воздействий, тормозя обе стадии канцерогенеза. Вероятно, такой же способностью обладает и -каротин, способный, очевидно, тормозить и старение на различных его стадиях.
О том, что каротиноиды обладают способностью увеличивать жизнеспособность клеток (в том числе клеток человека) и организмов, свидетельствуют результаты наших исследований с культивируемыми клетками. Эти результаты были доложены на Всесоюзном совещании "Культивирование клеток животных и человека" в ноябре 1985 года и опубликованы в трудах этого симпозиума. Кроме того, мы обнаружили (результаты совместных исследований с А. М. Кузиным, Т. И. Гикошвили, С. М. Бобневой), что -каротин обладает радиозащитными свойствами. Таким образом, в перспективе может быть разработана довольно простая и широкодоступная диета, которая поддерживала бы здоровье и предохраняла и молодых и пожилых людей от опасных и распространенных хронических заболеваний, связанных со старением организма. Но такая диета должна также увеличивать устойчивость организма к внешним повреждающим факторам. Вспомним, что говорилось ранее о факторах, увеличивающих устойчивость организма к излучениям и химическим канцерогенам. А ведь многие люди и сами себя подвергают таким воздействиям, я имею в виду табачный дым, содержащий канцерогенные вещества, и длительное действие ультрафиолетовых лучей солнечного света, представляющего канцерогенную опасность для открытых участков кожи. Такой риск наверняка можно снизить с помощью -каротина.
Кстати, нужно иметь в виду, что при определенных воздействиях на организм возрастает его потребность в тех или иных витаминах. Например, у курящих людей или людей, принимающих аспирин (и некоторые другие лекарства), увеличивается потребность в витамине С. У людей, употребивших алкогольсодержащий напиток, временно может быть нарушено усвоение витамина В, а при использовании для питья сильно хлорированной воды возрастает потребность в природном антиоксиданте — витамине Е.
Все сказанное подчеркивает необходимость индивидуального подхода к назначению средств, защищающих организм и от вредных воздействий окружающей среды, и от преждевременного старения, развивающегося спонтанно. А для этого наряду с традиционными медицинскими исследованиями необходимы биохимические и биофизические исследования, в частности определение содержания в крови -каротина, витаминов А, Е и т. д.