Эффект теломер: революционный подход к более молодой, здоровой и долгой жизни

[Светлана]

Эффект теломер: революционный подход к более молодой, здоровой и долгой жизни

https://med-tutorial.ru/m-lib/b/book/2350456508/4

Почему люди стареют по-разному

Почему мы стареем с разной скоростью? Почему одни люди даже в преклонном возрасте проворны и энергичны, тогда как другие с молодых лет жалуются на болезни, усталость и рассеянность? Наглядно изобразить эту разницу можно следующим образом.

Посмотрите на верхнюю белую полоску на рис. 1. Она отображает здоровые годы Кары – ту часть ее жизни, когда она будет оставаться здоровой. Уже после 50 лет белый цвет сменится серым, а к 70 – и вовсе почернеет. Начнется другой этап ее жизни – больные годы.

Имеются в виду годы, омрачаемые возрастными болезнями: сердечно-сосудистыми заболеваниями, артритом, диабетом, раком, болезнями легких, проблемами с иммунной системой и т. д. Состояние кожи и волос тоже резко ухудшается. А хуже всего то, что дело не ограничивается какой-то одной болезнью – возрастные недуги, как правило, приходят группами. Вот и у Кары не просто истощена иммунная система – у нее уже наблюдаются боли в суставах и первые симптомы сердечно-сосудистых заболеваний. Зачастую возрастные болезни приближают смерть, но у многих людей жизнь продолжается, только не такая яркая и энергичная, как прежде. Они вынуждены мириться с болезнями, усталостью и общим дискомфортом.

Под здоровыми годами подразумевается число лет, в течение которых человек не жалуется на здоровье. Под больными – в течение которых различные болезни существенно влияют на качество жизни. И Лиза, и Кара могут запросто дожить до 100 лет, но качество второй половины их жизни будет сильно разниться.
В 50 лет Кара должна светиться здоровьем, но, как видно из диаграммы, именно в этом возрасте начинаются ее больные годы. Сама Кара сформулировала бы эту мысль более прямолинейно: она стареет.

С Лизой же все обстоит иначе.

В свои 50 Лиза по-прежнему наслаждается отменным здоровьем. Со временем она неизбежно постареет, но впереди у нее еще долгие здоровые годы. Лишь ближе к 80 – этот возраст геронтологи называют глубокой старостью – ей станет гораздо сложнее поддерживать прежний темп жизни. Лизе предстоят и больные годы, но они уместятся в весьма короткий период, завершающий долгую и продуктивную жизнь.

Лиза и Кара – вымышленные персонажи, которых мы придумали в качестве наглядного примера, но их истории позволяют поднять актуальные для каждого человека вопросы.

Почему одни люди купаются в лучах хорошего здоровья, тогда как другие прозябают в тени болезней? Может ли каждый из нас сам выбирать свою судьбу?

Пусть изучение теломер и стало относительно новым научным веянием, главный вопрос, который интересует исследователей, ни для кого не в новинку. Почему люди стареют по-разному? Люди задавались им на протяжении тысячелетий – пожалуй, с тех пор, как научились считать годы и сравнивать себя с окружающими.

Некоторые верят, что процесс старения полностью запрограммирован природой и неподвластен человеку. Эта идея легла в основу древнегреческого мифа о сестрах-мойрах – трех старухах, которые присутствуют при появлении младенца на свет и определяют его судьбу в первые же дни жизни. Первая сестра прядет нить человеческой судьбы, вторая отмеряет ее длину, а третья обрезает ее. Продолжительность жизни соответствует длине этой нити. Когда мойры заканчивают свое дело, судьба человека окончательно предопределена.

Эта идея продолжает бытовать по сей день, пусть и сформулированная в научных терминах. Современная версия мифа гласит, что здоровье человека зависит главным образом от его генов. В представлении ученых нет никаких мойр, витающих над детской люлькой, однако с научной точки зрения генетический код еще до рождения человека предопределяет риск развития у него сердечно-сосудистых заболеваний, рака, а также его приблизительную продолжительность жизни.

Многие люди, пожалуй, даже не отдавая себе в этом отчета, уверены, что только природа влияет на процесс старения. Если бы их попросили объяснить, почему Кара стареет гораздо быстрее подруги, то вот что они могли бы ответить: «У ее родителей, скорее всего, также были проблемы с сердцем и суставами». Или: «Все дело в ее ДНК». Или: «Ей не повезло с наследственностью».

Разумеется, не все убеждены, что гены полностью определяют нашу судьбу. Многие обратили внимание на то, что здоровье зависит и от образа жизни. Сегодня такой подход считается современным, но существует он очень и очень давно. В древней китайской притче рассказывается о черноволосом полководце, который отправился в опасный путь за пределы родной земли. Больше всего он боялся, что на границе его поймают и убьют. Проснувшись однажды утром, он обнаружил, что его прекрасные черные волосы стали седыми. Он постарел преждевременно, и случилось это за одну ночь. Уже 2500 лет назад представители великой китайской культуры понимали, что преждевременное старение может быть вызвано различными внешними факторами, такими, например, как стресс. (Конец у этой истории счастливый: никто не узнал поседевшего полководца, и он пересек границу незамеченным. Что ж, у старости есть и плюсы.)

В наши дни очень многие люди уверены, что образ жизни важнее наследственности, то есть что первоочередную роль играют не унаследованные гены, а повседневные привычки. Вот что такие люди могли бы сказать о преждевременном старении Кары: «Она ест слишком много углеводов». Или: «С возрастом каждый из нас получает по заслугам». Или: «Ей нужно больше заниматься спортом». Или: «Скорее всего, у нее есть какие-то глубинные неразрешенные психологические проблемы».

Давайте еще раз посмотрим, как обе стороны объясняют ускоренное старение Кары. Сторонники идеи наследственности выглядят законченными фаталистами. Хорошо это или плохо, но будущее полностью запрограммировано в хромосомах в момент рождения человека. Слова тех, кто главную роль отдает образу жизни, обнадеживают чуть больше: с точки зрения этих людей преждевременного старения можно избежать. Вместе с тем они склонны осуждать других: если Кара стареет раньше времени, в этом исключительно ее вина.

Кто же из них прав? Что определяет процесс старения – природа или воспитание, гены или внешние факторы? На самом деле «виноваты» и те и другие, но первостепенная роль принадлежит взаимодействию между ними. Истинное различие между Карой и Лизой состоит в сложном взаимодействии между генами, социальными отношениями, образом жизни, превратностями судьбы и особенно реакцией человека на эти превратности судьбы. Каждый из нас рождается с заранее заданным набором генов, но выбранная нами жизнь значительно влияет на то, как эти гены себя проявят. В некоторых случаях образ жизни способен включать и отключать те или иные гены. Как ловко подметил исследователь проблемы ожирения Джордж Брей, «гены только заряжают ружье – на спусковой крючок же нажимает среда обитания» {4}. Причем его слова применимы не только к проблеме избыточного веса, а практически к любому аспекту человеческого здоровья.

Мы познакомим вас с совершенно новым подходом к здоровью. Мы рассмотрим здоровье на клеточном уровне, чтобы показать вам, что представляет собой преждевременное клеточное старение и какой удар оно способно нанести организму. А заодно научим вас, как избежать этого процесса – и даже обратить его вспять. Мы копнем глубоко и доберемся до самого сердца клетки – ее хромосом. Здесь-то мы и найдем теломеры – повторяющиеся фрагменты некодирующей ДНК, которые располагаются на концах хромосом. Теломеры, которые укорачиваются с каждым делением клетки, помогают определить, с какой скоростью стареют наши клетки и когда они умрут, в зависимости от того, насколько быстро те изнашиваются. Выдающимся научным открытием стал тот удивительный факт, что концевые участки хромосом могут и удлиняться. Таким образом, старение – динамический процесс, который можно замедлить или ускорить, а в определенном смысле и пустить вспять. Старение вовсе не обязано быть однонаправленной скользкой дорожкой к болезням и постепенному угасанию, каким оно раньше рисовалось в нашем сознании. Все мы состаримся, но то, как именно это произойдет, во многом зависит от здоровья наших клеток.

У каждой хромосомы есть концевые участки, которые состоят из нитей ДНК, покрытых специальным защитным слоем белков. Обратите внимание: на изображении хромосом имеются светлые участки – это и есть теломеры. На иллюстрации теломеры изображены в неправильном масштабе: в действительности на их долю приходится не более одной десятитысячной длины ДНК наших клеток. Это крошечные, но жизненно важные части хромосомы.

Мы – это молекулярный биолог Элизабет и специалист по психологии здоровья Элисса.

Элизабет посвятила свою карьеру изучению теломер; благодаря ее фундаментальным исследованиям зародилась новая область научных знаний. Элисса же всю жизнь занималась психологическим стрессом.
Она изучала его губительное воздействие на поведение, психику и физическое здоровье человека, а также искала способы, позволяющие обратить вспять негативные последствия стресса. Пятнадцать лет назад мы объединили силы, и проведенные нами исследования заставили научное сообщество по-новому взглянуть на взаимосвязь между телом и разумом. Нашему – и всеобщему тоже – удивлению не было предела, когда обнаружилось, что теломеры не просто несут в себе команды, заложенные в генетическом коде. Как оказалось, наши теломеры прислушиваются к нам. Они подчиняются указаниям, которые мы им даем. Наш образ жизни может заставить теломеры ускорить процесс старения клеток или, наоборот, притормозить его. Рацион питания, эмоциональная реакция на проблемы, наличие стресса в детские годы, степень доверия между нами и окружающими – все эти и многие другие факторы влияют на теломеры и способны предотвратить преждевременное старение на клеточном уровне. Проще говоря, один из секретов долгой и здоровой жизни заключается в том, чтобы активно стимулировать обновление клеток.

[Светлана]

Обновление здоровых клеток: для чего оно нужно?

В 1961 году биолог Леонард Хейфлик обнаружил, что большинство клеток в человеческом организме способны делиться лишь ограниченное число раз: по достижении этого предела они умирают. Клетки размножаются делением, благодаря чему создаются точные копии материнской клетки (митоз). Хейфлик наблюдал за этим процессом в лаборатории, которую сплошь заставил специальными стеклянными чашками с клеточными культурами. Поначалу клетки копировали себя довольно быстро – по мере их деления исследователю требовались все новые и новые чашки. Более того, на ранней стадии клетки делились столь стремительно, что невозможно было сохранить все культуры: для этого, как вспоминает Хейфлик, ему с коллегой пришлось бы «уступить стекляшкам с клетками лабораторию и все здание исследовательского центра». Ученый назвал ранний этап клеточного деления фазой буйного роста.
Однако через какое-то время клетки переставали делиться, словно это их утомляло. Самым долгоживущим удавалось совершить порядка 50 делений. В конечном итоге уставшие клетки достигали состояния, которое Хейфлик назвал фазой увядания: они по-прежнему оставались живыми, но раз и навсегда утрачивали способность делиться. Максимально возможное количество делений человеческих клеток, обусловленное природой, получило название «предел Хейфлика», причем в роли выключателя, останавливающего этот процесс, выступают теломеры, которые к концу жизненного цикла клетки достигают критически малой длины.

Неужели все клетки ограничены пределом Хейфлика? Нет.

В нашем организме присутствуют клетки, которые постоянно обновляются. Среди них клетки иммунной системы, костей, кишечника, печени, поджелудочной железы, кожи и волосяных луковиц, а также клетки, выстилающие стенки сердца и сосудов. Чтобы поддерживать здоровье организма, им приходится делиться снова и снова. К числу обновляющихся относятся некоторые виды обычных клеток, способных к делению (например, клетки иммунной системы); клетки-предшественницы, способные делиться еще дольше; жизненно важные стволовые клетки, которые могут делиться бесконечно, пока остаются здоровыми. И в отличие от клеток из лаборатории клетки в организме человека не всегда подчиняются пределу Хейфлика, потому что – как вы узнаете из первой главы – в них содержится фермент теломераза.
В стволовых клетках – если поддерживать их здоровыми – присутствует достаточно теломеразы, чтобы они продолжали делиться на протяжении всей человеческой жизни. Регулярное обновление клеток (тот самый буйный рост) служит одной из причин, по которым кожа Лизы выглядит молодой и красивой. Именно поэтому ее суставы двигаются без особых проблем и она может полной грудью вдыхать прохладный воздух, приносимый ветром с побережья. Благодаря появлению новых клеток важнейшие ткани и органы ее тела то и дело обновляются. Идет непрерывное обновление на клеточном уровне – и Лиза чувствует себя моложе своих лет.

Клетки, достигшие фазы увядания, больше не способны делиться. В каком-то смысле они слишком дряхлые для этого. С одной стороны, даже хорошо, что такие клетки прекращают делиться: если бы они продолжали размножаться, это могло бы способствовать возникновению рака. С другой стороны, дряхлые клетки отнюдь не безобидны – они истощены и растеряны. Они путаются и не посылают нужные сигналы другим клеткам организма – они больше не способны добросовестно справляться со своими былыми обязанностями. Они больны. Время буйного роста подошло к концу – во всяком случае для них, и это серьезнейшим образом отражается на вашем здоровье. Когда слишком много клеток достигает фазы увядания, ткани организма начинают стареть. Так, например, когда количество дряхлых клеток в стенках кровеносных сосудов достигает критической отметки, артерии теряют эластичность, в связи с чем повышается риск сердечного приступа. Когда борющиеся с инфекцией клетки иммунной системы из-за «старческого слабоумия» не могут распознать вирус у вас в крови, повышается риск заболеть простудой или гриппом. Старые клетки выделяют вещества, способствующие воспалению, из-за чего организм становится более уязвимым для хронических заболеваний. И наконец, существование многих старых клеток завершается благодаря запрограммированному механизму их гибели.

Так развивается болезнь.

Возраст – главный определяющий фактор возникновения хронических заболеваний. На графике показана статистика смертности в том или ином возрасте от одной из четырех болезней, являющихся самыми распространенными причинами смерти (болезни сердца, рак, болезни дыхательных путей, инсульт и другие нарушения мозгового кровообращения). После 40 лет смертность от хронических заболеваний начинает увеличиваться и резко возрастает после 60 (источники: Центры по контролю и профилактике заболеваний США, «Десять основных причин смерти и инвалидности».

Многие клетки здорового человека могут делиться снова и снова, пока их теломеры (и другие важнейшие составные элементы, такие как белки) продолжают функционировать как следует. Когда же эта способность утрачивается, клетки становятся старыми. В конце концов, фазы увядания могут достигнуть даже удивительные стволовые клетки. Такое ограничение способности клеток к делению служит одной из причин того, что по мере приближения человека к седьмому или восьмому десятку его здоровье начинает ухудшаться, хотя многим удается оставаться здоровыми гораздо дольше. Здоровая жизнь до 80–100 лет окажется реальностью для некоторых из нас и для многих из наших детей {5}. По всему миру сейчас живет порядка 300 000 людей старше 100 лет, и их число стремительно увеличивается. Еще большему числу людей удается пережить отметку в 90 лет. По оценкам ученых, более трети новорожденных в Великобритании смогут дожить до 100 лет {6}. Сколько из этих лет будет омрачено страшными болезнями? Если мы более тщательно изучим факторы, способствующие обновлению клеток, то даже в старости наши суставы смогут плавно двигаться, легкие – свободно дышать, иммунные клетки – отважно сражаться с инфекциями, сердце – активно перекачивать кровь через все четыре камеры, а ум останется острым.

Проблема в том, что далеко не все клетки делятся столько раз, сколько предписано природой. Иногда они прекращают делиться раньше, чем нужно, преждевременно достигая фазы увядания. Если это происходит, ни о какой счастливой и беззаботной глубокой старости не может быть и речи. Наступает преждевременное старение клеток. Именно это наблюдается у людей вроде Кары, чья полоса здоровья начинает темнеть в относительно раннем возрасте.

Хронологический возраст – главный определяющий фактор развития болезней: он отражает биологический процесс старения, протекающий внутри организма.

Выше мы задавали вопрос: почему люди стареют по-разному? Одна из причин кроется в старении клеток. Теперь возникает следующий вопрос: из-за чего клетки стареют раньше времени?

Чтобы ответить на него, представьте себе шнурки для обуви.

[Светлана]

Как теломеры заставляют нас чувствовать себя старыми или, наоборот, молодыми и здоровыми

Вы помните, что на шнурках для обуви есть защитные пластиковые наконечники? Их еще называют пистончиками, и они не дают шнуркам изнашиваться раньше времени. Теперь представьте себе, что шнурки – это хромосомы, специальные структуры внутри клеток, которые содержат всю генетическую информацию. Теломеры, длина которых измеряется количеством отдельных элементов ДНК, известных как пары оснований, выполняют роль пистончиков – закрывают собой концевые участки хромосом, удерживая внутри них генетическую информацию. Итак, теломеры – это преграда на пути старения. Однако со временем они становятся короче.

Перед вами типичный жизненный путь теломеры в человеческой клетке.

Когда пистончики слишком сильно изнашиваются, шнурки больше невозможно использовать по назначению – их проще выкинуть и купить новые. Когда теломеры становятся слишком короткими, клетки перестают делиться, вот только новых, к сожалению, вам уже не купить. Теломеры – не единственная причина, по которой клетки стареют. Нормальные клетки подвергаются и другим стрессовым воздействиям, которые еще не до конца изучены. Тем не менее сокращение теломер – одна из первостепенных причин старения человеческих клеток, и это тот самый механизм, который обусловливает наличие предела Хейфлика.

Гены человека влияют на его теломеры: от генов зависит как изначальная длина теломер, так и скорость, с которой они укорачиваются. К счастью, в ходе наших и многих других исследований, проводимых в разных уголках земного шара, обнаружилось, что человек может взять ситуацию в свои руки и повлиять на длину и выносливость собственных теломер.

Вот несколько примеров.

• Некоторые из нас, оказавшись в непростой ситуации, начинают сильно переживать – подобная реакция ведет к сокращению теломер. Чтобы препятствовать этому, следует по возможности смотреть на вещи в более положительном ключе и относиться ко всему спокойнее.

• Отдельные методики, направленные на расслабление разума и тела, такие как медитация и цигун, способствуют снижению стресса и увеличению количества теломеразы – фермента, который восстанавливает теломеры.

• Упражнения, укрепляющие сердечно-сосудистую систему, также полезны теломерам. В книге мы подробно опишем две программы тренировок, которые помогают поддерживать теломеры в оптимальном состоянии. Эти программы подойдут для людей с любым уровнем физической подготовки.

• Теломеры ненавидят переработанное мясо (например, сосиски и колбасу), но свежие натуральные продукты идут им на пользу.

• Когда людям, живущим по соседству, не хватает сплоченности, то есть они не знакомы друг с другом и (или) не доверяют друг другу, это вредит теломерам. Причем уровень дохода людей не влияет на данную закономерность.

• У детей, живущих в неблагоприятных условиях, длина теломер уменьшается. Если оградить ребенка от небрежного отношения (такого как, например, в печально известных сиротских приютах в Румынии), то нанесенный ему вред можно частично компенсировать.

• Теломеры родительских хромосом, содержащихся в яйцеклетке и сперматозоиде, напрямую передаются плоду. Из этого следует поразительный вывод: если у ваших родителей была тяжелая жизнь, из-за которой их теломеры значительно укоротились, то укороченные теломеры могли достаться вам по наследству! Впрочем, если вы опасаетесь, что подобное могло с вами произойти, не паникуйте. Теломеры способны не только укорачиваться, но и удлиняться. Вы, как и все остальные, можете поддерживать длину своих теломер стабильной. А кроме того, от вашего образа жизни зависит, какие клетки вы оставите в наследство следующему поколению.

[Светлана]

Чем преждевременно стареющие клетки отличаются от здоровых?

Представьте, что человеческое тело – это бочка, заполненная яблоками. Тогда здоровые клетки будут сродни свежим, блестящим яблокам. Но что, если в бочке окажется хотя бы одно гнилое яблоко? Мало того, что оно само по себе несъедобно, так из-за него начнут гнить еще и соседние яблоки. Это гнилое яблоко – аналог старой, дряхлой клетки вашего организма.

Прежде чем объяснить, почему так происходит, мы хотели бы еще раз напомнить, что очень многие человеческие клетки должны непрерывно обновляться для поддержания здоровья (этот процесс также известен как пролиферация клеток). Активно обновляющиеся клетки обитают в таких местах организма, как:

• иммунная система;

• кишечник;

• кости;

• легкие;

• печень;

• кожа;

• волосяные луковицы;

• поджелудочная железа;

• стенки кровеносных сосудов;

• некоторые участки мозга, в том числе гиппокамп (отдел мозга, отвечающий за обучение и память).

Итак, чтобы все эти важнейшие ткани и органы оставались здоровыми, их клетки должны постоянно обновляться. В организме человека работает точно откалиброванная система, которая определяет, когда та или иная клетка нуждается в обновлении. Даже если ткань и выглядит неизменной на протяжении многих лет, ее клетки непрерывно заменяются новыми со строго установленной скоростью. Но не забывайте, что большинство клеток могут делиться лишь ограниченное число раз. Когда клетки теряют способность к обновлению, состоящие из них ткани тела начинают стареть и терять функциональность.

Все клетки человеческих тканей произошли из стволовых клеток, которые удивительным образом способны превращаться в самые разные виды специализированных клеток. Они обитают в так называемых нишах стволовых клеток – своего рода VIP-зале, где стволовые клетки, находясь под защитой, отдыхают до тех пор, пока не понадобятся. Эти ниши обычно расположены в тканях, клетки которых подлежат замене, либо рядом с ними.

Так, стволовые клетки, предназначенные для обновления кожи, располагаются рядом с волосяными луковицами, для сердца – в стенке правого желудочка, для мышц – рядом с каждым мышечным волокном. Когда все хорошо, они спокойно лежат в своих нишах. Но едва возникает необходимость в обновлении тканей, стволовые клетки тут же спешат на вызов. Делясь, они производят клетки, способные к быстрому размножению (иногда их еще называют клетками-предшественницами), а некоторые из появившихся в итоге клеток затем превращаются в тот вид специализированных клеток, в котором нуждается организм.

Если вы заболеете и вам понадобятся дополнительные иммунные клетки (белые кровяные тельца, они же лейкоциты), то стволовые клетки, до этого момента прятавшиеся в костном мозге, начнут стремительно делиться и проникать в кровеносную систему. Стенки кишечника постоянно изнашиваются в процессе пищеварения, а частицы кожи все время отмирают. Но стволовые клетки непрерывно компенсируют потери, поддерживая эти ткани в дееспособном состоянии. Если во время пробежки вы потянете икроножную мышцу, то часть мышечных стволовых клеток приступит к делению и каждая произведет на свет по две новые клетки. Одна из них возьмет на себя роль стволовой клетки и займет место в уютной нише (самовоспроизведение), тогда как другая станет полноценным мышечным волокном, и тем самым поврежденная ткань будет восстановлена. Итак, залог здоровья и быстрого восстановления после болезней и травм – наличие не слишком большого запаса стволовых клеток, способных к самовоспроизведению.

Когда теломеры клетки становятся слишком короткими, они посылают сигналы, из-за которых ее деление и репликация оказываются под запретом. Такая клетка утрачивает способность обновляться. Она стареет, дряхлеет. Если подобное случается со стволовой клеткой, она уходит на покой и больше никогда не покидает свою нишу. Остальные состарившиеся клетки просто остаются на своих местах, но теперь они не в состоянии выполнять свои профессиональные обязанности. Их внутренние электростанции – митохондрии – перестают нормально функционировать, из-за чего клетке не хватает энергии.

ДНК старой клетки не может успешно взаимодействовать с другими ее структурными элементами. Как результат клетка перестает успевать по хозяйству. Внутри нее становится тесно, потому что в ней накапливаются, помимо прочего, поврежденные белки и коричневые комки «мусора» – липофусцин (пигмент старения), который вызывает дегенерацию желтого пятна в глазах и ряд неврологических болезней. Мало того – и именно поэтому справедлива аналогия с гнилыми яблоками в бочке, – старые клетки посылают ложные сигналы тревоги в виде способствующих воспалению веществ, которые попадают в другие части организма.

По такому базовому принципу стареют все клетки нашего тела, будь то клетки печени, кожи, волосяных луковиц или стенок кровеносных сосудов. Вместе с тем в зависимости от типа клеток и их расположения процесс старения может сопровождаться некоторыми особенностями. Так, старые клетки костного мозга либо мешают стволовым клеткам крови и иммунной системы делиться, либо, напротив, вынуждают их производить новые клетки крови в неконтролируемых объемах. Старые клетки поджелудочной железы могут не совсем правильно распознавать команды, которые регулируют выработку инсулина. Старые клетки головного мозга способны выделять вещества, из-за которых отмирают нейроны. Таким образом, хотя процесс старения в большинстве изученных клеток и протекает по одному и тому же сценарию, разные виды клеток могут реагировать на него по-своему, и тем самым они вредят организму по-разному.

Старение клеток можно определить как «постепенное нарушение функций и ухудшение способности должным образом реагировать на внешние раздражители и повреждения». Старые клетки оказываются не в состоянии нормально реагировать на стресс – как физический, так и психологический. Со временем этот непрерывный процесс начинает медленно и незаметно провоцировать возникновение возрастных заболеваний – недугов, причина которых (по крайней мере, отчасти) заключается в сокращении теломер и старении клеток.

Старые клетки контролируют процесс старения!

[Светлана]

Преждевременное старение клеток: а как у вас со здоровьем?

Когда задумываешься над следующим вопросом – «Как вы оцениваете свое физическое здоровье?» – сразу становится очевидно, насколько серьезный удар короткие теломеры наносят нашим клеткам.

Давайте еще раз вспомним о вечере встречи выпускников. Когда после окончания школы пройдет 20, а потом 30 лет, вы непременно заметите, что многие ваши бывшие одноклассники страдают от возрастных заболеваний. А ведь им всего 40–50 лет! По паспорту они еще не достигли старости, так почему же их организм ведет себя так, будто они уже старики? Почему их больные годы начинаются раньше времени?

Воспаление и старость

Разве не любопытно было бы посмотреть в микроскоп на клетки каждого, кто пришел на встречу выпускников, и измерить их теломеры? Если бы такое действительно было возможно, то вы увидели бы, что короче всего теломеры у тех, кто выглядит слабым и больным, у кого на лице можно заметить признаки борьбы с такими хроническими недугами, как диабет, сердечно-сосудистые заболевания, ослабленный иммунитет и болезни легких. Кроме того, вы обнаружили бы, что люди с самыми короткими теломерами страдают еще и от хронического воспалительного процесса. Ученые давно подметили, что воспалительные процессы в организме усиливаются с возрастом и именно они служат причиной развития многих возрастных болезней. Речь идет о постоянном незначительном воспалении, которое накапливается со временем. Это может происходить по многим причинам, одна из которых – повреждение белковых цепочек. Другая распространенная причина хронического воспаления – повреждение теломер.

Когда гены клетки оказываются повреждены либо теломеры становятся слишком короткими, она понимает, что ее драгоценная ДНК находится в опасности. Клетка начинает перепрограммировать себя таким образом, чтобы вырабатывать молекулы, которые направляются к другим клеткам организма с просьбой о помощи. Эти молекулы, в совокупности именуемые старческим секреторным фенотипом, могут приносить пользу. Благодаря им поврежденная клетка посылает сигналы ближайшим иммунным и другим клеткам, способным бороться с повреждением. Так начинается процесс заживления.

Вот тут-то и возникают проблемы. При повреждении ДНК теломеры словно сходят с ума. Они настолько зацикливаются на самозащите, что не пускают внутрь клетки подмогу, которую она вызвала. Они напоминают людей, которые после пережитой трагедии отказываются от помощи окружающих, потому что боятся расслабиться. Укороченные теломеры могут месяцами находиться внутри стареющей клетки, без конца призывая на помощь, но не позволяя клетке устранить повреждение. Эти упорные, но безуспешные попытки вызвать подмогу иногда приводят к разрушительным последствиям: клетка становится тем самым гнилым яблоком в бочке. В этот процесс вовлекаются провоспалительные цитокины, которые, путешествуя по всему организму, со временем вызывают системное хроническое воспаление. Старческий секреторный фенотип был открыт Джудит Камписи из Института исследований старения имени Бака, которая показала, что такие клетки создают благодатную почву для развития рака.

За последние лет десять ученые осознали, что хроническое воспаление (обусловленное старческим секреторным фенотипом или другими причинами) играет решающую роль в возникновении многих заболеваний. Краткосрочное воспаление способствует заживлению поврежденных клеток, но если оно затягивается, то нарушается нормальное функционирование различных тканей нашего тела. Например, хроническое воспаление может повлиять на дееспособность клеток поджелудочной железы, из-за чего те перестают должным образом регулировать выработку инсулина. Тем самым создаются благоприятные условия для развития диабета. Хроническое воспаление может привести к разрыву бляшки на стенке артерии. Оно может заставить иммунную систему организма восстать против него же и обрушиться на его собственные ткани.

Представьте себе бочку с яблоками. Состояние всех яблок в бочке зависит от состояния каждого из них. Одно-единственное гнилое яблоко выделяет газы, из-за которых начинают гнить все остальные яблоки. Одна старая клетка посылает сигналы окружающим ее клеткам, вызывая распространение воспалительной реакции и других вредных факторов, что можно назвать гниением клеток.

Сокращение теломер – один из коротких путей к развитию хронических заболеваний. Из-за коротких теломер клетки стареют и либо продолжают оставаться в организме, либо – если нам повезет – выводятся из него. Хотя клетки могут стареть по многим причинам, повреждение теломер – одна из основных. Если старые клетки накапливаются десятилетиями, то, достигая критической массы, они становятся основой пораженной ткани. Воспаление – причина как сокращения теломер, так и старения клеток, а старые клетки, в свою очередь, лишь усиливают воспалительный процесс.
Мы привели всего пару примеров, демонстрирующих разрушительную силу воспалительного процесса, но этот список можно продолжать еще долго. Хроническое воспаление играет печальную роль в развитии заболеваний сердца, головного мозга, десен, болезни Крона, целиакии, ревматоидного артрита, астмы, гепатита, рака и т. д. Вот почему ученые связывают процессы воспаления и старения. Первое действительно вызывает второе.

Если вы хотите замедлить старение и как можно дольше оставаться здоровыми, то следует сделать все возможное, чтобы предотвратить хроническое воспаление. Прежде всего надо позаботиться о своих теломерах. Поскольку клетки со слишком короткими теломерами непрерывно посылают сигналы, стимулирующие воспаление, нужно во что бы то ни стало поддерживать оптимальную длину теломер.

Короткие теломеры и болезни сердца

Каждая из наших артерий – от самой крупной до самых маленьких – выстлана изнутри слоем клеток под названием «эндотелий». Чтобы сердечно-сосудистая система оставалась здоровой, клетки эндотелия должны непрерывно обновляться, сохраняя его целостность и не позволяя иммунным клеткам проникать через стенки артерий.

У людей, в чьих лейкоцитах слишком короткие теломеры, возрастает риск сердечно-сосудистых заболеваний (как правило, наличие коротких теломер в клетках крови означает, что они слишком короткие и в других тканях, в том числе в эндотелии). Люди с распространенными генетическими вариациями, которые приводят к сокращению теломер, также в большей степени подвержены проблемам с сердцем и сосудами {14}. Если вы относитесь к той трети человечества, у представителей которой теломеры короче, чем у остальных, то вероятность развития у вас сердечно-сосудистых заболеваний увеличивается на целых 40 % {15}. Почему так происходит? Все механизмы нам доподлинно неизвестны, но одним из них является клеточное старение. Когда из-за коротких теломер клетки стареют раньше времени, эндотелий перестает обновляться и уже не может надежно защищать кровеносные сосуды. Они становятся более слабыми и уязвимыми для болезней. Исследуя ткань кровеносных сосудов с холестериновыми бляшками, можно обнаружить, что теломеры ее клеток действительно короткие.

Кроме того, короткие теломеры клеток крови могут вызывать воспаление, которое также создает благоприятные условия для развития сердечно-сосудистых заболеваний. Воспаленные клетки в стенках артерий начинают притягивать к себе молекулы холестерина, из-за чего образуются бляшки, а существующие бляшки становятся менее стабильными. При разрыве бляшки вокруг нее может образоваться тромб, который закупоривает артерию. Если подобное случается с коронарной артерией, то перекрывается доступ крови к сердцу – и развивается сердечный приступ.

Короткие теломеры и болезни легких

У людей с бронхиальной астмой, хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) и фиброзом легких (очень серьезное необратимое заболевание, при котором из-за разросшейся в легких соединительной ткани возникают проблемы с дыханием) теломеры иммунных клеток и клеток легких короче, чем у здоровых людей. Связь между фиброзом легких и сокращением теломер наиболее очевидна. Так, этим заболеванием страдают люди с редкой наследственной мутацией гена, отвечающего за состояние теломер. Есть и другие не менее убедительные доказательства этой зависимости; все вместе они явно указывают на то, что повреждение теломер вносит существенный вклад в развитие ХОБЛ, астмы, легочных инфекций и дисфункции легких. И это касается всех людей без исключения, а не только тех, у кого имеется упомянутая выше мутация. Если не поддерживать теломеры в нормальном состоянии, то кровеносные сосуды легких начинают стареть – утрачивают способность обеспечивать их всем необходимым. Старение иммунных клеток способствует развитию воспалительного процесса, в результате легкие истощаются еще сильнее и выполняют свои прямые обязанности все хуже и хуже.