Наука, яка стоїть за молоддю без старості - інтерв’ю з Міхнеєю Бостіною
Адріан Станіка, вівторок, 16 грудня 2008 р., 18:16
Дослідження, опубліковане наприкінці минулого місяця, сповіщає про відкриття механізму, який може спричинити старіння. Це білок з подвійною роллю, який після певного віку вже не може виконувати всіх своїх функцій і, отже, запускає процес старіння.
Секрет білка, відповідального за старіння, вперше був виявлений у пивних дріжджах, а нещодавно його варіант - із точно такою ж функцією та поведінкою - був виявлений у мишей. Дослідниками, які вивчали це дослідження, є Девід Сінклер та його колеги з Гарвардської медичної школи.
Мінея Бостіна, дослідниця Гарвардської медичної школи, розповіла про те, що ми знаємо про механізми, що викликають старіння, про відкриття та про те, що може принести майбутнє.
Мб. Існує кілька теорій щодо старіння. Першим логічним поясненням було б те, що не існує еволюційного тиску на довше життя. Для більшості тварин смертність від старості надзвичайно низька. Наявність хижаків, епідемій або періодів голоду є набагато більш імовірними подіями, які можуть спричинити смерть. Не існує механізму, який би стримував старіння.
Для будь-якого виду існує лише винагорода, пов’язана з кількістю потомства: якомога більше і якомога швидше! Давайте подумаємо про мутацію, яка мала б негативний ефект лише пізно в житті: з точки зору еволюції вона дуже мало помітна, оскільки організм вже зіграв значну частину своєї ролі у цьому виді.
Іншим поясненням може бути те, що певний ген може виконувати різні функції в організмі, і часто вони можуть бути протилежними. Зрештою, важливо те, що організм дозріває і має потомство, навіть якщо є ціна, яку потрібно заплатити пізніше в житті.
Це були б теорії, з точки зору яких старіння є біологічною «помилкою», побічним ефектом еволюції.
Однак за останні десятиліття з’явилося багато даних, які свідчать про те, що це може бути процес, який з’явився та був обраний, оскільки він пропонує деякі переваги. Іншими словами, це форма видової адаптації.
А. Старіння як форма видової адаптації? В якому сенсі?
Мб. Це була б форма, в якій старе покоління поступається місцем новому поколінню. Швидша послідовність поколінь означає швидший темп еволюції. З іншого боку, вид шляхом старіння і, нарешті, смерті може контролювати кількість особин у популяції і, отже, може більш адекватно реагувати на зміни в навколишньому середовищі: періоди голоду, сезон тощо.
Велика кількість народжень неявно означає велику кількість варіантів для спроб природного відбору і одночасно популяцію, динаміка якої не ризикує вичерпати ресурси. Давайте подумаємо, що тривалість життя надзвичайно різна навіть для споріднених видів. Наприклад, ми, люди, живемо набагато довше за інших приматів!
А. Чому люди живуть довше?
Мб. Це не дуже зрозуміло. Наприклад, можна стверджувати, що старші люди допомагають виховувати дітей. Це означає більше часу для молодих людей купувати їжу, це означає більше дітей, це означає кращу освіту для дітей. Для соціального виду наявність досвідчених людей є перевагою, за яку варто заплатити ціну.
А. Як перекласти старіння на клітинному рівні?
Мб. За останні десятиліття на клітинному рівні було виявлено багато форм запрограмованої смерті. Це генетично запрограмовані механізми, еволюційно обгрунтовані та досліджувані в лабораторії. Вони відрізняються від некрозу - процесу загибелі клітин в результаті запального процесу.
Є багато випадків, коли для організму корисно зникати певні клітини. В ембріональний період той факт, що певні клітини обирають апоптоз (одну з форм запрограмованої смерті), призводить, наприклад, до формування пальців. Подібним чином у повністю розвиненому організмі апоптоз також спрацьовує для клітин, які інфіковані і не підлягають відновленню. Ці процеси надзвичайно важливі для підтримки здорового організму.
Більше того, існує певний механізм, за допомогою якого відслідковується, скільки разів клітина була поділена. Після певної межі `` старі '' клітини в певних тканинах більше не діляться. У кінці кожної хромосоми є частина ДНК, яка не кодує жодного білка (теломер), який скорочується при кожному поділі клітини. Цей спосіб обліку віку організму бере участь у багатьох видах раку. І це може бути однією з причин старіння.
Мб. Парадоксально, але поки що єдиним способом продовжити життя є голодування! У випадку обмеження калорій, скажімо, приблизно 10-25% від добової потреби, більшість досліджуваних видів мають довший середній термін життя. Наприклад, у випадку щурів це може зрости вдвічі. Поки що немає теорії, яка б пояснювала ці спостереження. На жаль, побічні ефекти обмеження калорій драматичні. В ідеалі такий самий результат повинен бути отриманий при введенні хімічних сполук. Вже існують речовини, які потенційно мають такий ефект.
Той самий Девід Сінклер, керівник групи авторів недавнього відкриття, в 2003 році показав, що ресвератрол - сполука, що міститься в червоному вині, серед іншого - продовжує життя мишам (на жаль, щоденна необхідна кількість еквівалентна приблизно 1000 пляшок вина).
Що ще цікавіше, для мишей, які отримували ресвератрол, обмеження калорій не призводить до додаткового збільшення тривалості життя. Отже, ми маємо хімічну сполуку, яка, з одного боку, має такий самий позитивний ефект, як обмеження калорійності, без негативних ефектів і дозу якої ми можемо змінювати залежно від виду.
А. Поговоримо про цей механізм субклітинного старіння. Що відомо - і звідки ця інформація?
Мб. Більшість відомих відомостей про старіння інтенсивно вивчалося і вивчається в одноклітинному організмі: Saccharomyces cerevisiae - або, по-румунськи, пивних дріжджах.
Так було виявлено серію білків (з ініціалами коду SIR), які втручаються в низку процесів усередині клітини. Один з них має прямий і надзвичайно важливий зв’язок зі старінням - більша кількість цього білка продовжує життя клітин, а менша - зменшує його.
Цей білок, вперше знайдений у дріжджах, має аналог у тваринному світі - і був виявлений навіть у вищих ссавців - зокрема у мишей, який називається SIRT1. Неможливо сказати, який механізм пояснює це явище, але цікаво дослідити зв’язок, який існує із обмеженням калорій - єдиним „природним” способом продовження життя у випадку лабораторних тварин.
А. Яка роль білка SIRT1? Опублікована стаття показує, що це є запорукою процесу старіння.
Мб. SIRT1 намагається робити кілька речей одночасно - і саме звідси проблеми.
Він головним чином бере участь у збереженні архітектури ДНК в ядрі. З багатьох тисяч генів у клітині (у випадку людей понад 20 000) багато хто не використовується. Одні корисні лише в певний період, інші корисні лише в певних тканинах.
Отже, кожна клітина повинна приховувати ті, які не обов’язково виражати, і зберігати корисні в доступних місцях. Це робиться за допомогою ряду білків, навколо яких обгорнуто кілька метрів ДНК всередині кожної клітини - що блокує копіювання певних генів і одночасно полегшує копіювання інших.
По-друге, SIRT1 також є частиною іншої "команди", яка відновлює ланцюг ДНК, коли вона розірвана. Коли відбувається такий інцидент, SIRT1 залишає своє місце в "групі" ДНК, в результаті чого деякі гени, які не повинні були бути видимими, активізуються в клітинах. Цей процес порушує весь існуючий порядок.
А. Що зараз робив Девід Сінклер? Що нового в цій статті?
Мб. Процес, про який ми говорили вище, був продемонстрований 10 років тому у випадку з дріжджами. Новизна статті полягає в демонстрації того, що те саме стосується ссавців, навіть якщо тип дефектів, що потребують усунення, різний.
Тому SIRT1 бере участь у підтримці стабільності геному; при безперервному відновленні дефектів, що виникають при копіюванні ДНК з ядра. Модифікація вихідного генетичного матеріалу є однією з причин старіння, таким чином розуміючи зношеність тіла, при якому збільшується ймовірність деяких захворювань.
З віком негативні наслідки накопичуються, і «відновлення» вихідного матеріалу стає дедалі складнішим. Або SIRT1 втручається прямо тут; з віком його роль стає все важливішою, а про його присутність вимагають дедалі частіше. Логічним рішенням у цьому випадку було б його хімічне доповнення. Хоча роль ресвератролу якраз така.