Седые волосы, потеря памяти, морщины и хрупкие кости — рано или поздно мы все стареем. И хотя ученые считают, что эволюционных причин для старения нет, мы все равно стареем. Так почему же это происходит? Мы предлагаем взглянуть на проблему со всех сторон и попытаться понять, что на самом деле является ее причиной.
Почему мы стареем: когда человечество откроет секрет вечной молодости
Человечество во все времена пыталось открыть секрет вечной молодости. В Древнем Риме кровь гладиаторов считалась эликсиром бессмертия. В Средние века считалось, что дыхание юных девственниц обладает омолаживающим эффектом. Сегодня ученые всего мира пытаются победить старость и продлить жизнь. Почему они до сих пор терпели неудачу? Какая болезнь приводит к быстрому старению человека? Какой эксперимент позволил американке потерять сразу несколько лет? И почему внешность человека, находящегося в коме, не меняется? На эти вопросы ответили эксперты в программе «Как устроен мир» с Тимофеем Баженовым на РЕН ТВ.
Родился старым
Глядя на англичанку Хейли Окинс, трудно сразу определить, кто она — старуха или ребенок. Когда она умерла, по паспорту ей было всего 17 лет, но по биологическим параметрам ее телу было около 100 лет. Такие трансформации были вызваны редким генетическим заболеванием под названием прогерия. Оно встречается у одного из четырех миллионов человек.
«К сожалению, во время внутриутробного развития эти люди получили определенные мутации в генах, которые кодируют белки вокруг ядерной оболочки, и получается, что многие процессы у них ускоряются, а это значит, что жизнь действительно состоит из двух лет. Получается, что к двум-трем годам эти люди уже выглядят гораздо старше, потом их рост и развитие замедляется, и можно наблюдать кожные нарушения, то есть кожа становится суше, появляются пигментные пятна, внутренние органы тоже имеют тенденцию к старению», — говорит биолог Дарья Дмитрова.
Один из самых известных людей, у которых диагностировали это заболевание, — южноафриканский художник и музыкант Леон Бота. Ему нравилось использовать свою внешность для создания необычных образов — перевоплощаясь в инопланетных существ. Мужчина прожил 26 лет. Американке Тиффани Ведекинд удалось прожить 41 год. По словам экспертов, это рекорд для людей, страдающих прогерией. Большинство людей не доживают даже до 20 лет. К этому времени организм просто расходует все свои ресурсы и перестает функционировать.
«Это связано с тем, что стволовые клетки ведут себя по-разному, то есть они не функционируют так, как должны функционировать у маленьких детей. То есть гены в их крови, кодирующие определенные белки, нарушаются, и появляются определенные вещества, которые мы можем наблюдать только у пожилых людей. К сожалению, на данный момент лекарства от этого нет, и мы можем только отслеживать такие заболевания с помощью генетического анализа», — говорит Дарья Дмитрова.
Почему человек стареет?
Старение организма зависит от конечных точек хромосом. Это своего рода колпачки, которые защищают хромосомы от повреждений. Эти точки называются теломерами. Каждый раз, когда клетка делится, теломеры становятся меньше. И чем они меньше, тем выше биологический возраст человека. В 2009 году ученые получили Нобелевскую премию за открытие особого фермента, называемого теломеразой. Он заставляет теломеры расти и позволяет клеткам делиться практически бесконечно.
«Это означает, что ДНК теряет контроль над нашими генами, делится и обновляется бесконечно. И таким образом мы можем работать абсолютно со всеми клетками. Этот процесс очень сложный, а значит, он еще не до конца понятен, но в принципе за ним будущее. Если мы научимся управлять этим ферментом, думаю, долголетие не заставит себя ждать», — считает Дарья Дмитрова.
Солнце
Загар — это, конечно, хорошо. Но ни один дерматолог не посоветует вам проводить много времени на солнце и посещать специальные солярии. Длительное пребывание на солнце приводит к накоплению световых повреждений в коже.
В небольших дозах солнце действительно способствует выработке витамина D, но когда вы в отпуске или проводите выходные на пляже, чрезмерное пребывание на солнце препятствует обновлению кожи. Клетки изнашиваются, что проявляется в потере эластичности, сухости, тусклости, дряблости, морщинах и пигментных пятнах. Кроме того, разрушается защитный барьер кожи, что приводит к повышенной выработке кожного сала, которое может вызвать воспаление и угри.
Необходимо не только регулярно наносить и обновлять солнцезащитный крем (даже в городе), но и обращать внимание на средства по уходу за кожей. Многие антивозрастные кремы и средства для проблемной кожи содержат ретинол. Его не следует сочетать с солнцем, так как эти косметические средства можно наносить только на ночь.
Информацию о том, как правильно загорать, чтобы не повредить кожу, можно найти по этой ссылке.
Генетика и экология
Мы не все стареем одинаково. Новозеландские ученые провели исследование с контрольной группой из примерно 1000 мужчин и женщин. Все они были одного возраста, родились между 1972 и 1973 годами.
После 12 лет исследований они обнаружили, что у некоторых участников в возрасте от 26 до 38 лет биологические ритмы совпадали с другими — это большинство. У других через три года их организм менялся гораздо быстрее. А другие фактически перестали стареть, как будто их биологический возраст был заморожен.
У большинства молодых людей биологический возраст совпадает с их хронологическим возрастом (который определяется количеством прожитых лет). Однако генетические факторы и влияние окружающей среды могут ускорить или замедлить старение, так что разница в здоровье со временем становится более выраженной.
Чем выше был биологический возраст, тем хуже испытуемые выполняли тесты на физические и умственные способности. У «быстро стареющих» испытуемых были хуже равновесие и координация, и им было труднее пройти тесты.
Образ жизни и хронические болезни
К этой категории относятся болезни и привычки, о которых мы слышим в каждой статье и рекламе: ожирение, недостаток сна, стресс, высокое кровяное давление, диабет и курение.
Ученые из Сингапура обнаружили, что люди, которые постоянно спят меньше, чем необходимо, имеют более низкие когнитивные показатели. А их американские коллеги обнаружили, что у людей с ожирением возрастные изменения в клетках мозга происходят на 10 лет быстрее, чем у их более худых сверстников.
Кислородное голодание, употребление алкоголя и наркотиков, высокое кровяное давление — все это создает дополнительную нагрузку на мозг и ускоряет его старение. Системный ущерб, который мы наносим организму, не виден сразу, но его долгосрочные последствия вряд ли обратимы. Вот почему важно заботиться о своем здоровье в молодом возрасте. Прочтите эту ссылку, чтобы узнать о привычках, которые следует внедрить в молодом возрасте, чтобы впоследствии вам реже приходилось обращаться к врачу.
Почему мы стареем?
Многие люди считают, что старение — это нормальный процесс, такой же, как детство и взросление. Но наука позволила узнать о старении гораздо больше. Выяснилось, что риск сердечно-сосудистых, онкологических и нейродегенеративных заболеваний напрямую связан с возрастом, если посмотреть на таблицу рисков. И сейчас среди ученых растет консенсус, что то, что раньше считалось отдельными заболеваниями, является результатом сложного процесса — старения организма. Так что же такое старение и как оно связано со всеми этими заболеваниями?
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной биотехнологической инновационной компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen, ведущий дистрибьютор продуктов life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — компания Diaem: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производства.
В этом видео мы рассказываем о научном подходе к выявлению причин старения. Мы рассматриваем причины, способствующие развитию возрастных заболеваний, и даем краткий обзор некоторых перспективных методов лечения, которые в настоящее время разрабатываются и тестируются.
Дополнительная информация
Данные о риске возрастной заболеваемости — 1.
Старение как процесс накопления молекулярных повреждений — 2.
Дрожжевые клетки не стареют в благоприятных условиях — 3.
Роль теломер и теломеразы в раковых клетках — 4.
Обзор теломеразно-нацеленных методов лечения рака — 5.
Обзор роли митохондрий в старении — 6.
Обзор клеточного старения и его связи с раком (в частности, мы использовали информацию о постмитотических клетках) — 7.
Окислительное повреждение митохондриальной ДНК — 8.
Подходы генной терапии в лечении митохондриальной дисфункции — 9.
Как меняется иммунная система во время старения и как «повреждения» накапливаются в организме — 10.
Информация о раковых клетках HeLa — 11.
Гибель и обновление кардиомиоцитов в нормальном и больном сердце — 12.
Гетерогенность сердечных стволовых клеток — 13.
Обзор применения плюрипотентных стволовых клеток в регенеративной сердечно-сосудистой медицине — 14.
Кокрановский обзор 38 рандомизированных клинических исследований терапии стволовыми клетками при хронической ишемической болезни сердца и застойной сердечной недостаточности — 15.
Обзор основных структур внеклеточного матрикса — 16.
Роль повреждения внеклеточного матрикса в старении — 17.
Роль фибробластов в старении кожи — 18.
Исследование по ускорению восстановления поврежденной кости путем применения коллагенового геля, обогащенного белками остеокальцином и остеопонтином и мезенхимальными стволовыми клетками — предшественниками остеобластов — 19.
Основные факторы старения человека — 20.
Генетическое кодирование
Учитывая природу всех живых организмов — гены — каждая из этих теорий предполагает, что мы «запрограммированы» на старение на клеточном уровне.
Многие исследователи считают, что «старение — это результат кумулятивной активации и деактивации определенных генов». В этом случае старение является побочным эффектом этого процесса и проявляется по мере старения…».
Для подтверждения этой теории ученые изучили процесс старения у нематоды Caenorhabditis elegans:
«Обычная лабораторная нематода … это крошечный, прозрачный, круглый червь, которым очень легко генетически манипулировать. А ее очень короткий жизненный цикл, длящийся всего две недели, позволяет быстро обнаружить и оценить процесс старения…».
В 1993 году группа ученых обнаружила, что «Caenorhabditis elegans может жить в два раза дольше, чем нормальные члены семьи с мутацией одного гена. Это заставило ученых поверить, что можно значительно «оптимизировать» продолжительность жизни живого организма, изменив всего один (а не много) генов…».
Этот ген называется daf-2 и представляет собой белок, очень похожий на наш рецепторный белок, инсулин. Исследования нематод показали, что этот белок играет очень важную роль в процессе их старения:
«daf-2 регулирует многие другие гены. Например, в исследовании на Caenorhabditis elegans ученые обнаружили, что большое количество генов, которые могут быть «активными» или «неактивными» у червей, несут две копии мутации белка daf-2…».
Гены, регулируемые daf-2, отвечают за стрессоустойчивость, рост и метаболизм. Это открытие очень важно, поскольку доказывает, что «различные гены кодируют белки, которые продлевают жизнь и действуют как антиоксиданты, регулируя метаболические процессы и обеспечивая антибактериальную защиту…»…..
Эндокринная теория старения
Другие ученые предполагают, что гены, регулирующие наше старение, «несут в себе биологические часы, которые контролируют скорость старения с помощью гормонов. В частности, посредством инсулина/ИФР-1 (инсулиноподобного фактора роста-1) и каскада IGF1».
«Каскад IGF1 высоко консервативен у различных животных (позвоночных и беспозвоночных) и играет важную роль в развитии, специализации и метаболизме в ответ на изменения в окружающей среде и доступности питательных веществ…».
Согласно этой теории, организм адаптируется в ответ на эти изменения в окружающей среде на клеточном уровне, что способствует его шансам на выживание и размножение.
«В ответ на сложную окружающую среду…. клетки адаптируются, чтобы обеспечить повышенную устойчивость к клеточному стрессу и защиту, подавить неспецифическое воспаление и усилить митохондриальный биогенез (увеличение энергии в клетках).
Это продлевает срок жизни организма, по крайней мере, настолько, чтобы он мог выполнить свою самую важную задачу — биологическую необходимость размножения.
Иммунологическая теория старения
Согласно теории, старение является следствием того, что наша иммунная система «запрограммирована на снижение эффективности со временем, что приводит к ослаблению защитных механизмов организма и повышает риск инфекционных заболеваний и, как следствие, старения и смерти».
Сторонники этой теории отмечают, что «с возрастом антитела в организме теряют свою эффективность, снижая общую защиту от различных заболеваний, с которыми раньше организм мог легко бороться. Это вызывает клеточный стресс и в конечном итоге приводит к смерти».
Следует отметить, что недавняя научная работа, в которой изучалась смертность и рождаемость 46 различных видов (включая человека), ставит под сомнение аргументы этой теории:
«Хотя динамика старения может быть обнаружена у большинства из 46 видов, демонстрируя ухудшение состояния организмов, некоторые виды, напротив, показали улучшение своего физического состояния с течением времени».
Это означает, что в отличие от людей, «некоторые организмы чаще размножаются и реже умирают каждый год.»
Другими словами, мир живых существ настолько разнообразен, что даже процесс их старения отличается от нашего. Белохвостый лемур, например, с большей вероятностью размножается незадолго до смерти, чем в молодом возрасте, как это обычно происходит с нами, людьми.
