Тысячелетиями эволюция работала над тем, чтобы наше тело не оказалось полностью беззащитным перед всеми этими процессами. Так тело получило способность вырабатывать фермент теломеразу, который может частично восстанавливать «поизносившиеся» теломеры. Однако это происходит только в особенно быстро делящихся стволовых клетках, в клетках костного мозга, некоторых иммунных клетках или клетках зародышевой линии, которые задействованы в развитии клеточной популяции. И к сожалению, в раковых клетках тоже.
Стволовые клетки делятся снова и снова на протяжении всей жизни благодаря переполняющей их теломеразе, так что лимит Хейфлика им не страшен. Если бы то же самое было возможно в клетках всего организма, мы бы сделали огромный шаг к мечте (или кошмару) о биологическом бессмертии!
Теоретически, если теломераза противодействует старению клеток, ее побочным эффектом может быть и стимулирование роста опухоли, и бесконтрольный неблагоприятный рост числа клеток. Именно это по-прежнему остается проблемой фармацевтических компаний, которые разрабатывают антивозрастные препараты, стимулирующие теломеразу. На сегодняшний день не существует препаратов, которые бы полностью исключали вероятность проявления такого побочного эффекта.
Однако фармацевтическая промышленность предлагает и кое-что обнадеживающее: американская исследовательница Элизабет Блэкберн (она принимала участие в исследованиях, в ходе которых в 1980-х годах открыли фермент) еще в 2008 году сформировала тестовую группу, в которой 24 мужчины в течение четверти года питались преимущественно растительной пищей с пониженным содержанием жиров. Мясо, яйца, молочные продукты и обработанные продукты[4] были под запретом. Рацион этих мужчин преимущественно составляли фрукты, овощи, бобовые и цельные злаки. Кроме того, шесть дней недели включали 30-минутные прогулки, а для снятия стресса они занимались йогой и медитировали.
Теломеры, защитные колпачки хромосом
Участие в этом исследовании подарило мужчинам повышение активности теломеразы от 30 до невероятных 80 %! Кроме того, у них уменьшился индекс массы тела (ИМТ), благодаря чему снизился уровень холестерина, артериального давления и воспалительных процессов, а также улучшилось состояние печени. За свой труд в области исследования теломеразы в 2009 году Элизабет Блэкберн[5] была удостоена Нобелевской премии по медицине. Пять лет спустя она повторно обследовала некоторых мужчин из тестовой группы, которые придерживались установленного на период исследования рациона. Данные ошеломляют их теломеры не просто не сократились, они удлинились! А клетки не только не постарели, но еще и помолодели. При этом теломеры мужчин, вернувшихся по завершении исследования в прежнюю колею, ожидаемо стали короче.
Таким образом, совершенно очевидно, что здоровый образ жизни способствует значительному увеличению срока службы наших «фитилей старения», а значит, и жизни. Предполагаемой причиной является то, что состояние генома клеток стабилизируется за счет длинных теломер и, следовательно, получает более надежную защиту от рака. В раковых же клетках теломераза, напротив, контрпродуктивна, поскольку она зловредным образом поддерживает жизнь нежелательных клеток, которые и без того быстро делятся. Молекулярный биолог Кэрол Грейдер, которая была награждена в Стокгольме за свои исследования вместе с Элизабет Блэкберн, провела эксперимент на животных, чтобы выяснить, можно ли блокировать фермент: генетика мышей была изменена таким образом, чтобы теломераза перестала вырабатываться во всех клетках, включая раковые. Опухоли действительно стали расти значительно медленнее. Ингибиторы теломеразы (пока) не стали прорывом в лечении рака у людей, поскольку могут привести к непредсказуемым последствиям, но в этой области исследований определенно есть потенциал для будущих разработок.
Традиционная китайская медицина (ТКМ) также обнаруживает знания об активации теломеразы. В этих целях она предлагает использовать растительные экстракты астрагала перепончатого (Astragalus membranaceus). Доказано, что его экстракт ТА-65 стимулирует выработку фермента, что положительно сказывается на поддержании молодости клеток. Полисахариды, содержащиеся в корне этого травянистого растения, также хорошо сказываются на уровне сахара в крови, а изофлавоноиды и сапонины помогают при воспалениях. Помимо этого, корень показывает свою эффективность в качестве профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.
Кстати, для обладателей россыпи родинок есть приятный бонус, а именно замедленное старение, потому что большое количество родинок свидетельствует о длинных теломерах. Правда, это еще одна теория, находящаяся на стадии обсуждения[6].
Клетки и факторы их старения
Окислительный стресс: свободные радикалы в марафоне вечеринок
Состояние машины подтачивает ржавчина, состояние масла постепенное прогоркание, а наши ткани кислородные и азотные радикалы, которые непрерывно образуются в митохондриях при метаболизме, и такие «подельники» старения, как ультрафиолетовое излучение, курение, стресс, болезни или неблагоприятное воздействие окружающей среды. Митохондрии это органеллы клетки, крошечные внутриклеточные структуры, заключенные в двойную мембрану.
Строение митохондрии
Митохондрии были бактериями на заре эволюции и потому до сих пор обладают собственным геномом. Клетки были наделены митохондриями для получения энергии, и они почти всегда наследуются через яйцеклетку матери. Митохондриальная ДНК, состоящая из 37 собственных генов, содержит внутри код для образования различных белков вот почему эти крошки способны служить энергостанциями клеток.
Окислительный стресс, химическая реакция тканей, возникает в том случае, если над ними берут верх свободные радикалы чрезмерно активные агрессивные молекулы кислорода. Кислород как химический элемент обозначается символом О. Молекулярная формула кислорода O
2
1
К этой и без этого напряженной работе ловцов радикалов добавляются проблемы в виде нашего не лучшего образа жизни и воздействия окружающей среды. А вовремя не обезвреженные свободные радикалы повреждают и геном, и липиды биологических мембран, то есть оболочки клеток и митохондрий. Таким образом, органы и принадлежащие им клетки теряют оптимальную упругость и проницаемость, что, в свою очередь, ускоряет процесс старения и способствует развитию воспалений и заболеваний.
Холестерин ЛПНП в крови, уровень которого не должен быть слишком высоким, также может окисляться. Холестерин ЛПНП это своего рода такси, которое переносит холестерин из печени в клетки. Их путь обычно занимает от двух до пяти дней. Если в крови содержится слишком много холестерина ЛПНП и он значительно окислен, повышается риск высокого артериального давления, инфаркта миокарда и инсульта. В результате окисления структура холестерина ЛПНП меняется таким образом, что он уже не может попасть к месту назначения, в клетку. Теперь он вынужден остаться снаружи, от безысходности прикрепиться к стенкам сосудов и сформировать таким образом опасное отложение. (Подробнее об этом в девятой главе.)
Каждая из клеток претерпевает примерно 70 000 повреждений ДНК в день просто потому, что мы живем (и генерируем продукты обмена веществ), облучаемся (например, ультрафиолетовым излучением) и подвергаемся воздействию химических веществ (мутагенов). Благо организм оснащен ремонтными мастерскими для ДНК, которые могут справиться с большей частью этих проблем. Однако, к сожалению, починить удается не все, особенно если мы злоупотребляем их услугами.
Кстати, у свободных радикалов есть и положительная сторона. Их небольшое количество нам все же требуется, потому что они активируют клетки иммунной системы организма, защищающие от рака или инфекций, улучшают спортивную выносливость и способствуют росту мышц, а также кровообращению в тканях. Поэтому не торопитесь осуждать свободные радикалы и безрассудно бороться с ними с помощью высоких доз антиоксидантов. Существует мнение, что чрезмерное количество витаминов, горстями поглощаемое в форме пищевых добавок в течение длительного периода времени, вероятнее всего сократит жизнь, а не продлит ее.
Свободные радикалы
Прошу понять меня правильно! Это касается только пищевых добавок, ни в коем случае не природных антивозрастных антиоксидантов (витамины А, С, Е и многие другие), то есть витаминов, содержащихся в растительной пище. Они дают отличный результат, особенно работая в команде с другими антиоксидантами и вторичными метаболитами растений. В частности, курильщикам совершенно точно показано грызть морковку, поскольку она содержит провитамин А растительного происхождения, также известный как бета-каротин. Кстати, здоровая кишечная флора это еще один источник витаминов. Другими мощными антиоксидантами в организме являются микроэлементы, такие как селен, цинк и железо, аминокислоты и продукты метаболизма, например мочевая кислота или гормон мелатонин.
Кроме того, наш организм содержит антиоксидантные ферменты. Их названия, конечно, та еще скороговорка супероксиддисмутаза и глутатионпероксидаза. Они являются высокоэффективными ловцами свободных радикалов, а благодаря своим детоксифицирующим свойствам еще и заботятся о нашем долголетии. Любопытный факт производятся они в основном в качестве ответной реакции на воздействие стимулов, «раздражителей», например во время занятий спортом. Отсюда следует, что, помимо борьбы со свободными радикалами (которые усиленно выделяются во время тренировок), спортсмены убивают еще нескольких зайцев. Так что небольшой стресс даже желателен. Ученые называют такой подход принципом гормезиса (от греч. «побуждение»): правильный расчет нагрузки и способность тела к обучению позволяют тренировать сопротивляемость организма.
Сбой в энергостанциях клеток: часы мелатонина
Само понятие «энергостанция» говорит о том, что митохондрии со своей работой справляются отлично. И действительно, несмотря на свой небольшой размер (от 1 до 5 мкм), они являются нашими собственными производителями энергии для клеток, а помогают им в этом поставляемые организму материалы, такие как сахар, жир и белок. Из их компонентов формируются энергетические тельца аденозинтрифосфаты (АТФ), химические молекулы, которые обеспечивают каждую клетку каждого живого существа энергией, необходимой для выполнения множества различных задач.
Если митохондрии повредились или состарились, энергетический баланс клеток нарушается, что приводит к повышенному выделению реактивных кислородных радикалов своеобразный жест отчаяния организма. Митохондрии также влияют на гибель клеток. В науке это называют суицидальной программой (апоптозом) отдельных клеток, причем она может быть и эффективной профилактикой раковых заболеваний. Так или иначе, клетка отмирает и переродиться не может. Однако прежде, чем это произойдет, митохондрии затевают довольно скверную игру: в процессе метаболизма они производят свободные радикалы, которые повреждают митохондрии; поврежденные митохондрии в какой-то момент перестают справляться со свободными радикалами, а они, никем не контролируемые и безудержные, творят все, что хотят
И таких маленьких энергостанций в теле просто немыслимое количество целых 40 квадриллионов. Наша сердечная ткань структура высокоэффективная, ее потребность в энергии тоже высока, потому она наделена примерно 10 000 энергостанций на клетку (митохондрии составляют около 36 % общей массы сердца!), от 5000 до 10 000 находятся в легких, нервных и мышечных клетках здесь также требуется много энергии. В типах клеток с низким расходом энергии содержится от 1000 до 2000 митохондрий.
К сожалению, в сравнении с ДНК клеточного ядра ДНК митохондрии значительно сильнее подвержена вредоносному воздействию антибиотиков (все же с точки зрения истории эволюции митохондрии были бактериями) и других лекарств, ядов, пестицидов, болезней и стресса. Последние исследования показали, что и коронавирус способен повлиять на функционирование митохондрий. Он повреждает митохондриальные противовирусные сигнальные белки, и те передают клеткам ошибочную команду для самоуничтожения. Кроме того, коронавирус, по-видимому, подрывает выработку энергии, из-за чего организму становится труднее противостоять этому посягателю. В этом отношении многообещающий для защиты организма эффект предлагает мелатонин, о нем мы поговорим чуть позже.
Беда в том, что митохондрии не имеют внутренних инструментов для восстановления своего генома. Если половина митохондриальной ДНК истощается в процессе работы, запускается неумолимое старение тканей. Признаками повреждения митохондрий могут быть снижение выносливости вплоть до состояния хронической усталости (переутомления) и высокая восприимчивость ко всем возможным инфекциям. Беспричинное заметное увеличение веса или болезни суставов также могут указывать на нарушения в митохондриях, равно как и проблемы с сердечно-сосудистой системой, диабет, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера или другие хронические заболевания. Некоторые медики склонны иронично относиться к выгоранию, хронической усталости, повышенной чувствительности к химическим веществам, синдрому раздраженного кишечника или фибромиалгии (болям в теле), считая их заболеваниями психосоматическими, «надуманными» или «модными». Однако в новейших исследованиях было доказано, что все они также могут являться следствием выхода из строя митохондрий. Миалгический энцефаломиелит / синдром хронической усталости (МЭ/СХУ), который может развиться даже после вирусных инфекций или прививок, хроническое, тяжело переносимое аутоиммунное заболевание с поражением митохондрий. Оно задевает нервную, иммунную и гормональную системы, что влечет за собой боли, плохую переносимость физических нагрузок и нарушения сна.
Если хотите сделать добро себе и своим митохондриям, постарайтесь оградить себя от воздействия токсинов окружающей среды и тяжелых металлов, отказаться от бессмысленного приема лекарств, антибиотиков и защититься от хронического стресса. Поддерживайте достаточное количество антиоксидантов в организме с помощью здорового питания и спорта. При желании можно обратиться в лабораторию для определения состояния митохондрий в крови правда, это довольно дорого и нельзя сделать по ОМС. Но если на протяжении длительного времени вы замечаете у себя разные смешанные симптомы, причину которых сложно диагностировать, это может помочь пролить свет на ситуацию.
Некоторые микроэлементы чрезвычайно важны для бесперебойной работы митохондрий. Полезно ли поставлять их организму в виде пищевых добавок, чтобы прицельно поддерживать митохондрии? У науки на данный момент нет однозначного ответа на этот вопрос, однако гериатры старательно применяют их в качестве профилактики. Одними питательными микроэлементами организм лучше снабжать утром, другими вечером. Это подтверждают новейшие исследования в области хронобиологии.