Завсегдатаи соляриев, на счету которых более 50 часов или 100 сессий загара, сталкиваются с этой болезнью в среднем в три раза чаще своих «бледнолицых» коллег, никогда не получавших искусственный загар. «Мы обнаружили, что, вне зависимости от используемого солярия, риск развития меланомы сохраняется на высоком уровне; безопасного солярия не существует», – говорится в заявлении одного из руководителей исследовательской группы, Диэнн Лазович. Она подчеркнула, что вероятность появления болезни практически не связана с возрастом, в котором человек начинает ходить в солярий. «Мы также пришли к выводу – и это новые данные, – что риск развития меланомы связан с количеством времени, проводимого в солярии, а не с возрастом», – заметила Лазович.
Доказано мощное влияние стресса на активацию свободнорадикальных процессов. Гормоны стресса – адреналин и кортизол – при неблагоприятных жизненных ситуациях вырабатываются в повышенных количествах, нарушая питание и нормальное дыхание клетки, что моментально приводит к накоплению и распространению свободных радикалов во всем организме.
Главным же источником свободных радикалов на сегодняшний день являются наши продукты питания и напитки, которые мы пьем. Изменения условий жизни человека привели к тому, что факторов, повышающих концентрацию свободных радикалов в организме, становится все больше, а антиоксидантов в нашей пище – все меньше.
Многие из вышеперечисленных факторов нам неподвластны, что-то мы и не хотим менять, но многое мы все же в силах изменить. Во всяком случае, знать своих «врагов» в лицо мы просто обязаны.
Что повреждают свободные радикалы и к каким заболеваниям ведут эти поврежденияРеакции с участием свободных радикалов могут повреждать ДНК клетки, липиды или белки.
Повреждение ДНК свободными радикалами – причина рака и инфаркта
Излюбленной мишенью свободных радикалов является ДНК – кислота, обеспечивающая хранение и передачу генетической программы.
Рис. 4. Повреждение клетки свободными радикалами
(а — нормальная клетка, б – свободные радикалы атакуют клетку, в — поврежденная клетка)
ДНК – это индивидуальная сжатая, зашифрованная запись всех данных человеческого организма. В ней содержится полная информация и о той клетке, в которой молекула ДНК находится, и об устройстве и потребностях других клеток организма. Молекулы ДНК содержат информацию о вашем росте, весе, цвете глаз, о вашем давлении и болезнях, к которым вы предрасположены.
Молекула ДНК – объект для свободных радикалов весьма привлекательный. Подсчитано, что ДНК подвергается нападению свободных радикалов до 10 ООО раз в день.
Когда свободные радикалы атакуют ДНК, которая хранит всю информацию, позволяющую существовать нашему организму, происходит нарушение генетического кода клетки. Нарушение генетического кода в лучшем случае делает клетку бесполезной, не способной выполнять свои функции, в худшем – происходит накопление мутаций, обусловленных свободнорадикальным окислением, что ведет к перерождению клетки, превращению ее в онкологическую, злокачественную. Именно с повреждением структур ДНК свободными радикалами связывают в настоящее время развитие рака.
Окисление липидов свободными радикалами вызывает глаукому, катаракту, цирроз, ишемию
Любимыми мишенями свободных радикалов являются также легко окисляющиеся жиры и жироподобные вещества – липиды, и в первую очередь – ненасыщенные жирные кислоты, из которых состоит мембрана клетки. Такое окисление называется перекисным окислением липидов.
Перекисное окисление липидов приводит к драматическим последствиям в организме – дестабилизации и нарушению барьерных функций мембран, в результате чего развиваются катаракта, артрит, ишемия, нарушения микроциркуляции в тканях мозга.
Головной мозг особо чувствителен к гиперпродукции свободных радикалов и окислительному стрессу, так как в нем содержится множество ненасыщенных жирных кислот, таких как, например, лецитин. При их окислении в мозге повышается уровень липофусцина. Это один из пигментов изнашивания, избыток которого ускоряет процесс старения.
Научные исследования показали, что у пациентов с инфарктом миокарда концентрация окисленного холестерина (ХНП) явно выше, чем у здоровых людей. (Holvoet Р., Vanhaecke J., Janssens S., Van de WerfF. and Collen D. Oxidized LDL and malondialdehyde-modified LDL in patients with acute coronary syndromes and stable coronary artery diseases. Circul 98:1487–1494, 1998.)
Окисление липидов играет большую роль в развитии хронических заболеваний печени (гепатита, цирроза).
Связанное с перекисным окислением липидов окисление белков и образование белковых агрегатов в хрусталике глаза заканчивается его помутнением, что ведет к развитию диабетической и старческой катаракты.
Свободные радикалы разрушают легкие
В отличие от других органов легкие непосредственно подвергаются действию кислорода – инициатора окисления, а также оксидантов, содержащихся в загрязненном воздухе (озона, диоксидов азота, серы и т. д.). В ткани легких в избытке содержатся ненасыщенные жирные кислоты, которые оказываются жертвами свободных радикалов. На легкие прямо воздействуют оксиданты, образующиеся при курении. Легкие подвергаются воздействию микроорганизмов, содержащихся в воздухе. Микроорганизмы активируют фагоцитирующие клетки, которые выделяют активные формы кислорода, запускающие процессы свободнорадикального окисления.
Поражение сердечно-сосудистой системы
В последних научных публикациях все больше отмечается роль свободных радикалов в повреждении эндотелиальных клеток и нарушении сосудистой стенки. Повреждение эндотелия стенки сосудов – прямой путь к атеросклерозу. Изменения молекул мембран клеток, вызванные атакой свободных радикалов, оказывают разрушительное воздействие на сердечно-сосудистую систему: компоненты крови становятся «липкими», стенки сосудов пропитываются липидами и холестерином, в результате возникают тромбоз, атеросклероз и другие заболевания.
Свободные радикалы и сахарный диабет
Экспериментально доказано, что свободные радикалы могут являться как первичными факторами, провоцирующими развитие сахарного диабета, так и вторичными факторами, усугубляющими течение диабета и вызывающими его осложнения.
Свободные радикалы и болезни суставов
Свободные радикалы способны разрушать вещества, входящие в состав синовиальной жидкости суставов. Эти вещества называются протеогликаны. Вместе с волокнами коллагена и эластина, протеогликаны образуют основное вещество соединительной ткани и синовиальной жидкости. Их повреждение приводит к развитию ревматоидного артрита и синусоидитов.
Почему мы умираем? «Лимит Хайфлика»
Каждая нормальная клетка организма может делиться только определенное количество раз – около 50, после чего она эту способность теряет и, когда отживает свой срок, – умирает. Поэтому умираем и мы. Предел деления клетки был открыт американским ученым Леонардом Хайфликом из института Вистар в Филадельфии (Leonard Hayflick und Paul S. Moorhead (Wistar-Institut fur Anatomie und Biologie in Philadelphia) в 1961 году, и с тех пор причина нашей смерти носит название «лимит Хайфлика» – Hayflick-Limit.
Лимит Хайфлика зависит от теломер. Теломеры – это концевые участки ДНК. При каждом делении клетки в нормальных тканях теломеры укорачиваются на какие-то доли микрон. После определенного количества таких делений теломеры уменьшаются до строго определенной длины, при которой дальнейшее деление клетки становится невозможным. Клетка умирает.
Рис. 5. Хромосомы. На концах светлые участки – теломеры
Старость имеет прямую зависимость от длины теломер. Ученые нашли этому множество доказательств. Так, например, у больных синдромом Хатчинсона-Гилфорда (детская прогерия; переводится как pro — раньше, gerontos — старец) длина теломер значительно короче, чем у нормальных людей. Синдром Хатчинсона-Гилфорда – это врожденное заболевание быстрого старения, при котором клетки больных имеют укороченные теломеры и резко сниженное по сравнению с нормой число делений. Наиболее трагично протекает прогерия детей. Ребятишки с этим страшным диагнозом стремительно стареют. В среднем они едва дотягивают до 12 лет и чаще всего умирают в этом юном возрасте от старческих инфарктов. К этому времени они и выглядят как глубокие старики – лысеют, теряют зубы, тяжело и скованно двигаются, страдают от атеросклероза и фиброза миокарда, практически полностью лишаются подкожного жирового слоя. Болезнь эта настолько редка, что все ее жертвы известны – предположительно, их насчитывается около ста во всем мире. Прогерия поражает годовалых младенцев независимо от пола, расы или социального положения. Начинается она внезапно с появления крупных пигментных пятен на животе. И вскоре детей одолевают старческие хвори: у них развиваются болезни сердца, сосудов, диабет, выпадают волосы и зубы. Кости делаются ломкими, кожа – морщинистой, а тела – сгорбленными. Дети с детской прогерией плохо растут (редко вырастают выше 1 метра). Самое удивительное заключается в том, что почти все они становятся похожими друг на друга, как близнецы, будто их кто-то специально клонировал или вывел иную расу людей, которые живут в ускоренном времени. Несколько лет назад даже был случай, когда труп одного ребенка из Америки, страдавшего прогерией, уфологи хотели выдать за останки инопланетянина.
Рис. 5. Хромосомы. На концах светлые участки – теломеры
Старость имеет прямую зависимость от длины теломер. Ученые нашли этому множество доказательств. Так, например, у больных синдромом Хатчинсона-Гилфорда (детская прогерия; переводится как pro — раньше, gerontos — старец) длина теломер значительно короче, чем у нормальных людей. Синдром Хатчинсона-Гилфорда – это врожденное заболевание быстрого старения, при котором клетки больных имеют укороченные теломеры и резко сниженное по сравнению с нормой число делений. Наиболее трагично протекает прогерия детей. Ребятишки с этим страшным диагнозом стремительно стареют. В среднем они едва дотягивают до 12 лет и чаще всего умирают в этом юном возрасте от старческих инфарктов. К этому времени они и выглядят как глубокие старики – лысеют, теряют зубы, тяжело и скованно двигаются, страдают от атеросклероза и фиброза миокарда, практически полностью лишаются подкожного жирового слоя. Болезнь эта настолько редка, что все ее жертвы известны – предположительно, их насчитывается около ста во всем мире. Прогерия поражает годовалых младенцев независимо от пола, расы или социального положения. Начинается она внезапно с появления крупных пигментных пятен на животе. И вскоре детей одолевают старческие хвори: у них развиваются болезни сердца, сосудов, диабет, выпадают волосы и зубы. Кости делаются ломкими, кожа – морщинистой, а тела – сгорбленными. Дети с детской прогерией плохо растут (редко вырастают выше 1 метра). Самое удивительное заключается в том, что почти все они становятся похожими друг на друга, как близнецы, будто их кто-то специально клонировал или вывел иную расу людей, которые живут в ускоренном времени. Несколько лет назад даже был случай, когда труп одного ребенка из Америки, страдавшего прогерией, уфологи хотели выдать за останки инопланетянина.
Самый старый ребенок в мире с детской прогерией – мальчик по имени Дэнни. Он дожил до 20 лет, но выглядит на все 70. Дэнни перенес кровоизлияние в мозг, страдает от артрита, все его пальцы скрючены. Рост этого 20-летнего человека всего 120 сантиметров. Передвигается он в инвалидной коляске. У Дэнни уже выпали зубы, нет волос.
Выжил Дэнни благодаря исключительной силе воли и любви приемных родителей, с которыми маленький старичок живет в северной части Лондона.
Другой характерный пример – прогерия взрослых, или синдром Вернера. Клетки больных синдромом Вернера обычно перестают делиться в культуре после 10–20 удвоений. Страдающие этим заболеванием люди развиваются с нормальной скоростью до 17–18 лет, а потом начинают стремительно стареть. Лишь немногие дотягивают до пятидесяти. Клинически заболевание начинает проявляться в период полового созревания. Отмечается замедленный рост, позже у больного седеют и выпадают волосы, развивается катараьсга, постепенно истончается кожа и атрофируется подкожная клетчатка на лице и конечностях. У больных синдромом Вернера быстро развивается широкий спектр всевозможных патологий, обычно связываемых с возрастными изменениями, – атеросклероз, диабет, катаракта, различные типы доброкачественных и злокачественных опухолей.
Рис. 6. Так выглядят дети, больные прогерией
Синдром раннего старения прекрасно описан в фантастическом романе братьев Стругацких «Жук в муравейнике», в главах об операции «Мертвый мир» на планете Надежда: «…В шестнадцать лет он выглядел тридцатипятилетним, а в девятнадцать, как правило, умирал от старости. Разумеется, такая цивилизация не имела никакой исторической перспективы…»
Самое интересное, что, когда авторы придумывали историю гибели человечества на планете Надежда из-за непонятной болезни, проявлявшейся в ускоренном старении организма, они и не подозревали о том, что такое заболевание действительно существует! В то время не были известны причины болезни, в Советском Союзе никто и не слышал о теломерах, и никого в мире не занимали проблемы экологии и загрязнения окружающей среды. Поэтому только гениальностью и предвидением можно объяснить точное, медицинское описание пандемии «взбесившихся генов» Стругацкими и найденное ими объяснение причины заболевания (экологическая катастрофа, загрязнение окружающей среды).
Вернемся назад, к нашим теломерам. Вот еще один яркий пример зависимости возраста от длины теломер – история знаменитой клонированной овечки Долли. Вскоре после ее рождения оказалось, что она подвержена болезням, которые совершенно нетипичны для новорожденной, а появляются намного позже. Исследования ДНК-хромосом Долли подтвердили догадки ученых: длина ее теломер соответствовала возрасту шестилетнего животного и была равна 19 единицам, а не нормальным для ее возраста 24 единицам (напомню, что для клонирования было взято клеточное ядро шестилетнего животного, которым и заменили ядро в яйцеклетке «полусуррогатной матери» Долли). Таким образом, хотя Долли и находилась в младенческом возрасте от рождения, генетически ей было уже шесть лет. Овечка Долли прожила всего 6 лет (обычно овцы живут 12 лет) и умерла молодой.
Как свободные радикалы укорачивают теломеры, а с ними и нашу жизнь
Теория зависимости старения организма от свободно-радикального процесса была впервые сформулирована Дэнхеном Харманом. Он утверждал, что именно свободные радикалы играют в процессе старения ключевую роль, и приводил тому убедительные доказательства.
В это время и позже было проведено множество очень интересных экспериментов, доказывающих, что укорочение теломер неуклонно ведет к старению организма, а причиной укорочения теломер являются свободные радикалы. Так, например, Packer и Fuehr (1977) доказали, что в мышечных волокнах человека, находящихся в условиях пониженного потребления кислорода, процессы укорочения длины теломер проходят намного медленнее. И наоборот, как показали исследования (Zglinicki et al., 1995), клетки, находящиеся в условиях интенсивного потребления кислорода, стареют быстрее. Тот же, но еще более интенсивный процесс старения клеток наблюдали Chen и Ames (1994) у клеток, находящихся в условиях повышенного потребления перекиси водорода.
В организме существуют специальные ферменты, главной функцией которых является уничтожение свободных радикалов. Их называют ферментными антиоксидантами. К ним относятся каталаза, а также фермент с труднопроизносимым названием супероксиддисмутаза, сокращенно СОД. Птицы-падальщики, такие как вороны и грифы, питаются продуктами, вызывающими в их организме повышенное образование радикалов кислорода. У них же многократно повышена активность антиокислительной защиты, и в частности фермента СОД. Усиленная система защитных ферментов, которую они приобрели в ходе эволюции, – одна из главных причин их долгожительства по сравнению с «нормально» питающимися видами и «нормально» функционирующей антиокислительной ферментной системой.
Генетикам удалось в эксперименте усилить продукцию каталазы и супероксиддисмутазы, ферментов, дезактивирующих свободные радикалы. При этом наблюдалось значительное (до трехкратного) продление жизни у подопытных животных. Притягательным в исследовательских работах по усилению активности ферментных (своих родных) антиоксидантов является то, что, по крайней мере на первый взгляд, генетическое усиление нормальных «ремонтных» и «защитных» генов не предвещает того множества осложнений и побочных эффектов, с которыми приходится сталкиваться при попытках продлить жизнь другими методами, например с помощью гормонов.
Доказано, что в процессе старения число свободных радикалов растет (назвать их точное количество трудно, поскольку время их жизни составляет тысячную долю секунды!). С возрастом уменьшается число «ловушек», нейтрализующих свободные радикалы, и нарушается деятельность обезвреживающих их ферментов.
Глава 3 Антиоксиданты
Для борьбы со свободными радикалами наш организм использует антиоксиданты – вещества, способные ловить и нейтрализовать свободные радикалы. Об антиоксидантах сегодня знают все. О них пишут не только в научных и научно-популярных журналах, но и в газетах, говорят по радио и телевидению.
Антиоксиданты могут вырабатываться самим организмом, и тогда они называются ферментными, или поступать в организм извне – вместе с пищей, и тогда они называются неферментными.
Антиоксиданты нашего организма – это ферменты с довольно труднопроизносимыми названиями: каталаза, супероксиддисмутаза, глутатион пероксидаза. Это, так сказать, ремонтные силы организма, они ускоряют реакции нейтрализации свободных радикалов в клетке, не давая им возможности нанести клетке повреждения и тем самым не давая болезни развиться.