Борьба со временем: какие стратегии используют ученые для изучения и замедления процесса старения

Каждый второй россиянин (48%) активно борется со старением, согласно прошлогоднему опросу ВЦИОМ. При этом только 36% участников опроса верят, что в XXI веке ученым удастся найти средство для сохранения молодости. Но действительно ли это так? С какими процессами связаны возрастные изменения и можно ли на них как-то повлиять уже сейчас? Разбираемся в нашем материале.

Неизбежные изменения

Несмотря на все достижения современной науки, у старения до сих пор нет точного определения: все потому, что проявляется оно по-разному и зависит от множества факторов. Как правило, этот процесс связывают с тем, что наша внутренняя система и органы теряют способность поддерживать постоянство параметров внутренней среды (гомеостаза), а также с утратой стрессоустойчивости и развитием хронических заболеваний.

«Например, многие онкологические заболевания напрямую связаны со старением, однако не меньшее влияние на их развитие может оказывать наследственная предрасположенность, вредное воздействие факторов окружающей среды или даже перенесенные вирусные заболевания. В связи с этим, выявить „более важную“ причину возникновения многих фенотипических проявлений старения не представляется возможным», — рассказывает директор физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ Денис Кузьмин.

Но ученые не оставляют попыток объяснить этот неизбежный процесс. Один из возможных вариантов — представить его как системное аутовоспалительное состояние. Такую концепцию развивают в Институте биологии старения Университета Лобачевского.

«Эволюция создала механизмы воспаления как защитную реакцию на проникновение в тело инфекции. Однако собственные повреждения и изменения в процессе старения заставляют нашу иммунную систему активировать воспалительный процесс без атаки извне. В то же время мы знаем, что хроническое воспаление — причина атеросклероза, онкологических и нейродегенеративных заболеваний. Если наша точка зрения верна, то старение — это хроническое аутовоспалительное заболевание, а старение-ассоциированные болезни — его симптомы», — объясняет директор института Алексей Москалев.

На клеточном уровне

Ряд процессов, связанных со старением, происходит на клеточном уровне. Один из них связан с укорачиванием теломер — участками на концах хромосом, которые защищают их от повреждений и «склеивания» с другими хромосомами. Теорию выдвинул в 1970-х годах биолог А. М. Оловников. Согласно ей, при каждом делении клетки концы хромосом становятся короче, из-за чего со временем клетки утрачивают способность к делению.

«Сейчас уже известно, что остановка клеточного цикла может возникнуть даже когда у нас длинные теломеры. Важную роль играет не только степень, но и скорость, а также тип их укорачивания», — отмечает заместитель декана химического факультета МГУ по научной работе, доктор химических наук, профессор Мария Зверева.

На самом деле теорий клеточного старения довольно много. Одним из основных конкурентов теломерной теории считается теория окислительного стресса. Но это вовсе не значит, что другая концепция не обоснована. Главный вопрос — что является первичным триггером клеточного старения? Чтобы это выяснить, по мнению эксперта, необходимо проводить больше фундаментальных исследований.

«На сегодняшний день накоплено огромное количество данных, часть из них могут быть противоречивы. Когда речь идет о появлении какого-нибудь заболевания и продолжительности жизни, чаще всего изучают длину теломер лейкоцитов. Но это лишь один из типов клеток в нашем организме. Их длина — это действительно маркер клеточного старения, но он не универсальный», — говорит специалист.

Еще один процесс связан со свободными радикалами. В большинстве клеток есть митохондрии, своего рода электрогенераторы, дающие энергию всем метаболическим процессам в нашем теле. В процессе такой генерации вырабатываются побочные продукты — свободные радикалы, повреждающие структуры клетки и в большей степени сами митохондрии. С возрастом число поврежденных митохондрий увеличивается. Это создает энергетический кризис, в том числе в почках, сердце, печени и головном мозге.

«При этом поврежденные митохондрии выделяют факторы, провоцирующие воспалительные реакции. Это связано с тем, что на заре эволюции митохондрии произошли от бактерий. Поэтому организм может воспринимать их фрагменты как сигналы о бактериальном заражении», — добавил директор Института биологии старения Университета Лобачевского Алексей Москалев.

К счастью, способы, позволяющие бороться со свободными радикалами, есть. Помочь в этом могут антиоксиданты. К наиболее активным относят витамины С, Е и А, полиненасыщенные жирные кислоты Омега-3 и Омега-6, бета-каротин и коэнзим Q10. Их молекулы легко вступают во взаимоотношения со свободно-радикальными формами кислорода и противостоят окислительному процессу.

Поиском эффективных средств в этом направлении занимаются и российские ученые. Недавно в Иркутском институте химии Сибирского отделения РАН синтезировали соединение, способное замедлить разрушение клеточных структур. В его основе — молекулы селена, которые тоже обладают антиоксидантной активностью. В будущем это вещество планируется использовать для создания лекарств против сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, диабета, артрита, болезней Альцгеймера и Паркинсона.

Однако проблемы старения таятся не только внутри клеток. Ученые полагают, что важную роль в этих процессах может играть так называемый внеклеточный матрикс — сложная взаимосвязанная сеть, в которую встроены клетки. Ее компоненты формируют механические и биохимические свойства тканей и поддерживают внеклеточный гомеостаз, влияя и на внутриклеточные процессы.

«По-видимому, накопившиеся повреждения внеклеточного матрикса (который у нас состоит в том числе из белков коллагена и эластина) воздействуют на жизнеспособность клеток», — комментирует Алексей Москалев.

В то же время, другие эксперименты показывают, что, если стволовые клетки перенести из старого организма мыши в молодой, они восстанавливают свой регенеративный потенциал.

Во власти генов

Если взглянуть на ситуацию с точки зрения генетики, то и здесь все непросто. На сегодняшний день известно более тысячи генов, вовлеченных в различные механизмы старения. У многих возраст-зависимых заболеваний есть генетическая предрасположенность. По статистике, зависимость долгожительства потомков от продолжительности жизни родителей составляет всего лишь 10-15% случаев. При этом выявить какую-либо единую закономерность в генотипе долгожителей не представляется возможным, утверждает директор физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ Денис Кузьмин.

«Одним из объяснений этого феномена является гипотеза Медавара. Согласно ей, в дикой природе смертность от старения у большинства видов довольно мала по сравнению со смертностью от внешних причин (например, болезней и хищников). Поэтому мутации, увеличивающие продолжительность жизни, в популяции не закрепляются. В связи с этим генетические факторы, продлевающие жизнь, по большей части индивидуальны для каждого человека. Поскольку многие из них возникают благодаря случайным мутациям, а не наследственности», — делится спикер.

Хотя сегодня изучено небольшое число механизмов старения, по его словам, в науке уже активно используют подходы, позволяющие повлиять на эти процессы. Ученые исследуют, как организм распознает питательные вещества; изучают активность гена mTOR, играющего ключевую роль в регулировании клеточного метаболизма; ищут способы безопасно удалить стареющие клетки из организма с помощью индуцированного апоптоза (программируемая гибель клетки).

Еще одна проблема связана с так называемыми ретротранспозонами — вирусоподобными генами, которые могут перемещаться по геному и увеличивать число своих копий. Они занимают более 40% генома хромосом наших клеток. Эти процессы строго регулируются в соматических клетках, однако при старении многие из них, как выяснили специалисты, реактивируются.

«В этом случае иммунная система клетки реагирует на них как на вирусное вторжение, запуская воспалительный интерфероновый ответ (то есть, выпуская специальные белковые молекулы для борьбы с вирусами), приводящий к самоликвидации или остановке делений этой и других клеток. Исследования, связанные с попытками подавить активность этих внутригеномных паразитов при старении, на мой взгляд, являются одними из наиболее перспективных», — отмечает Алексей Москалев.

О правильном питании

Но можем ли мы сами повлиять на какие-то из всех этих процессов уже сейчас? Решение есть. Необходимое количество часов сна, занятия спортом и отказ от вредных привычек позитивно влияют на состояние нашего организма и могут снизить факторы риска заболеваний, связываемых со старением.

Особое внимание следует уделить правильному питанию. Эксперты выяснили, что в числе главных продуктов, ускоряющих старение — жирная пища, соль и сахар. Избыток сахара в рационе повышает риск возникновения сахарного диабета второго типа и ожирения, а чрезмерное количество натрия приводит в том числе к повышению уровня артериального давления и отекам. Поэтому потребление таких продуктов стоит ограничить.

«Часто в пожилом возрасте могут проявляться признаки заболеваний, связанных с атеросклерозом, ишемическая болезнь сердца, подниматься артериальное давление. Поэтому у питания, особенно в пожилом возрасте, должна быть антиатерогенная направленность, чтобы не допустить развития сердечно-сосудистых заболеваний», — говорит ведущий научный сотрудник ФИЦ питания и биотехнологии, доктор медицинских наук, профессор Алла Погожева.

Что стоит включить в рацион? Во-первых, продукты белковой группы, причем легкоусвояемой — яичный белок, нежирное мясо и птица, молочные продукты низкой жирности. В качестве полезных жиров рекомендуется употреблять рыбу, богатую Омега-3 (например, скумбрия, сардина, иваси): эти полинасыщенные кислоты важны для кожи, а также профилактики возрастных когнитивных нарушений.

Не стоит забывать про растительные масла (около 20 мл в день). Они помогают выводить холестерин в составе желчных кислот, предотвращая развитие сердечно-сосудистых заболеваний. И, конечно, на пользу пойдет как можно больше овощей и фруктов — источников витаминов и минеральных веществ, растворимых пищевых волокон.

В ягодах, грибах, бобовых, семечках и орехах также содержатся пищевые волокна, а еще полезные вещества — полифенолы и полиамины. Эти химические соединения оказывают общее противовоспалительное действие на организм, замедляют процессы эпигенетического старения (то есть, изменения из-за внешних факторов, таких как окружающая среда или питание) и изнашивания внеклеточного матрикса.

Проверенные методы

Но говорить о развитии технологий, нацеленных на борьбу со старением, невозможно без социального запроса. Только массовый общественный интерес сможет побудить государство и бизнес инвестировать в эту сферу, считают эксперты.

Тем не менее, популярность набирают косметологические процедуры, обещающие омоложение, такие как криотерапия (воздействие холодом). Обрели известность и ненадежные методы борьбы со старением, научная эффективность которых не доказана: переливание крови, биохакинг.

«По криотерапии есть исследования, показывающее ее эффекты на снижение воспалительного фона в организме, а также стимуляцию нейропластичности благодаря выработке нейротрофического фактора мозга (белок, стимулирующий и поддерживающий развитие нейронов) и эндорфинов. В любом случае принципы научной медицины требуют проведение плацебо-контролируемых рандомизированных исследований, прежде чем массово применять метод „омоложения“. Таких работ явно мало», — подчеркнул Алексей Москалев.

Впрочем, согласно тому же опросу ВЦИОМ, большинство из тех, кто борется со старением, прибегают к помощи спорта (56%), правильного питания (29%) и уходовых процедур (27%). Каждый десятый из этой же группы отметил отказ от вредных привычек и прогулки на свежем воздухе (10%). То есть, в основном сохранение молодости для россиян — это физическая активность и забота о здоровье. И пока ученые занимаются поиском мишеней для антивозрастной терапии и разработкой инноваций, такие методы нас точно не подведут.

Анна Шиховец