Превышая максимальную продолжительность жизни у млекопитающих

Каждый вид класса млекопитающих характеризуется теоретическим максимумом продолжительности жизни. В то время как успехи человечества в развитии медицины и здравоохранения привели к впечатляющим успехам в плане увеличения среднестатистической продолжительности жизни, пока нам остается только мечтать о том, чтобы преодолеть планку в 120 лет, ограничивающую время земного бытия. Ученым не удалось сколько-нибудь значимо повысить и жизненный максимум других млекопитающих, за исключением экспериментов, в ходе которых они подвергались такому испытанию, как ограничение потребляемых калорий. Увеличение максимальной продолжительности жизни при малокалорийной диете и тот факт, что ограниченные в калориях животные являются биологически более молодыми, чем их едящие без ограничений одногодки, свидетельствует о том, что ограничение калорий ослабляет по крайней мере некоторые из процессов старения.

Итак, до сих пор только ограничение калорий практически у всех исследованных видов (включая беспозвоночных, рыб и теплокровных позвоночных, таких как млекопитающие) может увеличить максимум продолжительности жизни. Этот факт добавляет веса митохондриальной теории старения. Почему это так? Вернемся к одному из приведенных выше примеров: во время голода в странах третьего мира их обитатели испытывают недостаток в клеточном топливе, что приводит к блокированию переноса электронов по дыхательной электротранспортной цепи. Напомним, что в этом случае, несмотря на избыток кислорода, из ЭТЦ выходит очень мало свободных радикалов (ввиду фактического отсутствия электронов). Однако голод – это еще и недостаточность питательных веществ. Низкокалорийная диета отличается от голода тем, что сидящий на ней человек, уменьшая количество калорий в своей пище, тем не менее следит за тем, чтобы плотность питательных веществ в его рационе оставалась достаточно высокой для активной жизнедеятельности. В результате в его организме все равно выделяется очень мало свободных радикалов, так как в ЭТЦ передается оптимальное число электронов.

Другими словами, избыточное употребление калорий означает, что в организме находится слишком много топлива, а следовательно, дыхательные электротранспортные цепи митохондрий оказываются переполнены электронами. Чрезмерное количество электронов вызывает их массовую и слишком быструю утечку. Возможно, именно поэтому ожирение (возникающее тогда, когда человек потребляет гораздо больше калорий, нежели использует) связано с бесконечным числом дегенеративных болезней.

Несмотря на то что повышение максимальной продолжительности жизни для людей – пока еще не решенная задача, приведенные мной только что данные дают весомую надежду на то, что это вскоре произойдет. Способность нашего организма воспроизводить наиболее здоровые митохондрии с лучшей мтДНК, факт того, что митохондрии лучше, чем считалось раньше, восстанавливают свою поврежденную ДНК, а также постоянная ликвидация дефектных митохондрий означают (по крайней мере, теоретически), что клетка способна делать все это неограниченно долго.

Дегенеративные болезни и последующий конец

Нам до сих пор точно не известно, какой именно сигнал запускает процесс апоптоза, но к этому сигналу, вероятно, имеют отношение два фактора: процент дисфункциональных митохондрий и общий уровень АТФ в клетке в соотношении с ее энергетическими потребностями. После поступления сигнала о необходимости начать апоптоз судьба соответствующей ткани или целого органа зависит от специфики составляющих его клеток. Если речь идет о таком типе клеток, которые регулярно заменяются стволовыми клетками с их сохранившимися в первозданном состоянии митохондриями, то проблем не возникнет. Но если апоптоз начинается среди незаменимых (как правило) клеток, ткань начинает атрофироваться, а оставшимся клеткам приходится выполнять все более тяжелую нагрузку, удовлетворяя потребности органа. По мере того как выживающие клетки приближаются к собственному «порогу смерти», они становятся все более уязвимыми к бесчисленному количеству внешних факторов, накладывающих на них дополнительное бремя. Чем старше становится человек, тем меньшее число клеток вынуждено выполнять работу, предназначенную для многих. Следует подчеркнуть: это объясняет только факт того, что исследователи не могут зафиксировать выход митохондриальных мутацией из-под контроля. Дефектные митохондрии и клетки, в которых они находятся, постоянно уничтожаются жизнью. К несчастью, при этом число функциональных клеток в каждом из специфических органов все равно уменьшается, а атрофия нарастает.

Именно так развиваются дегенеративные болезни. Понижение качества бета-клеток в поджелудочной железе ведет к падению уровня инсулина в организме; атрофия сердечных мышц делает их сокращения менее эффективными, а отмирание нейронов головного мозга означает развитие деменции. В каждом случае происходит пересечение некоего порога, за которым начинается разрушение. Потеря нескольких клеток в сердце вряд ли приведет к сердечной недостаточности, но потеря достаточного их числа вызовет нарушения в работе сердца.

Если вы думаете, что тема дегенеративных болезней сильно напоминает тему старения, то совершенно правы. По сути, речь идет о похожих и взаимосвязанных процессах. Отсюда следует важный вывод: если мы найдем способ воздействовать на вызывающий дегенеративные заболевания процесс старения, то (по крайней мере, теоретически) сможем выйти за предел существующего максимума продолжительности жизни и отсрочить все связанные с увяданием болезни.

Так как скорость формирования свободных радикалов в очень высокой степени коррелирует с максимальной продолжительностью жизни, наиболее значимым является вопрос о том, как именно они влияют на апоптоз. Некоторые виды, например крысы, обладают клетками, которые быстро испускают большое количество свободных радикалов. Соответственно, эти клетки быстро достигают порога смерти, после чего получают сигнал к апоптозу. Для клеток же человеческого организма достижение этого порога занимает многие-многие годы. Если бы мы смогли еще в большей степени уменьшить скорость появления свободных радикалов в наших митохондриях, у нас получилось бы отложить время начала дегенеративных болезней или даже полностью от них избавиться. Пока что сохранение функций митохондрий и уменьшение скорости их увядания представляется наиболее перспективным и реалистичным способом борьбы как с дегенеративными заболеваниями, так и со старением. Лично у меня мурашки по коже от осознания близости к тому, чтобы найти секрет долгой и здоровой жизни.

Фармацевтическая промышленность ежегодно тратит миллиарды долларов на исследования в этой области, однако все, чего получается добиться, – это подвижки в симптоматическом лечении. На наш взгляд, ошибка (среди многих других) заключается в самой идеологии этих исследований. Лекарства практически всегда используются в тех случаях, когда болезнь уже проявила себя в физических симптомах, и почти никогда не применяются для профилактики заболеваний. Если наши митохондрии действительно являются единственным важным фактором старения и дегенеративных болезней и если мы не можем запустить биологические часы в обратную сторону, то предотвращение разрушительных процессов должно начинаться еще в детстве.

Как я отметил выше, даже индустрия БАДов находится на ложном пути со своим навязчивым маркетингом антиоксидантов. В вызванном антиоксидантной лихорадкой ажиотаже эти добавки рекламируются в качестве лекарства от большинства недугов, и хотя напор рекламной кампании несколько упал, слово антиоксиданты остается маячком, притягивающим к себе доверчивых потребителей. Несмотря на то что антиоксиданты действительно могут принести пользу при лечении некоторых болезней согласно результатам некоторых исследований, данные других исследований показывают, что избыток антиоксидантов способен принести вред. Именно потому, что они рекламируются как натуральная и здоровая пища, их не следует принимать без разбора и в неограниченном количестве. Если митохондриальный термостат перестает функционировать в нормальном режиме, то клетки теряют способность соразмерно реагировать на стресс. В долгосрочной перспективе это подрывает естественную защитную систему организма. Феномен митохондриального термостата объясняет также тот факт, что хотя прием антиоксидантов может продлить жизнь людей, страдающих от тех или иных заболеваний (по сравнению с другими больными, которые не получают антиоксидантов), он не может увеличить максимальную продолжительность жизни вида. Антиоксиданты, вероятно, полезны для внеклеточных компонентов, на поверхностях мембран и, возможно, даже в цитоплазме наших клеток, но маловероятно, что они способны нейтрализовать свободные радикалы, проникающие в матрицу митохондрий.

Тем не менее углубление знаний о митохондриях дает нам новую надежду в области медицины. Если все генетические и внешние факторы, приводящие к возрастным дегенеративным заболеваниям, сходятся в митохондриях, нам просто нужно сосредоточиться на этой уникальной органелле. Учитывая результаты самых последних исследований, которые указывают на существование сложных взаимодействий между митохондриями и другими органеллами, такими как пероксисомы и эндоплазматическая сеть, следует констатировать, что мы, по-видимому, сделали еще один широкий шаг к тому, чтобы выявить универсальный механизм, лежащий в основе умирания и сопутствующих ему болезней.