Вечная молодость: как обмануть гены старости. Влияние генома на старение организма Ген отвечающий за старение человека

Принято считать, что более краткая жизнь у мужчин связана с бОльшим количеством стрессов на работе. Но сегодня, когда разница в рабочих условиях между полами практически исчезла, разрыв нисколько не сокращается. Еще одна широко распространенная версия говорит, будто женщины менее «подвержены» пагубным пристрастиям — таким, как курение или выпивка — и чаще стараются правильно питаться. Но вместе с тем, в старости женщины в среднем обладают худшим здоровьем, чем мужчины, чего в этом случае ждать не стоило бы. И вообще, самки других видов также обычно живут дольше самцов. Причина должна быть какой-то иной.

Вообще, старение организма связано с постепенным накоплением небольших «ошибок» и повреждений в клетках и клеточных компонентах, белках, хромосомах и ДНК. Регенеративные способности нашего тела неидеальны, и понемногу крохотные «недоработки» все множатся, приводя к крупным последствиям.

Еще в 1977 г. английский профессор Томас Кирквуд (Thomas Kirkwood) выдвинул идею о том, что наши тела вообще не должны безупречно восстанавливать свои структуры, поскольку это работает на руку эволюции вида: Homo sapiens нуждается в качественных представителях репродуктивного возраста, а старых лучше отбрасывать для экономии ресурсов. В его описании, похожем на концепцию « эгоистичного гена » Ричарда Докинза, организм предстает чем-то вроде временного пристанища для генетического материала, для его передачи от предшествующего поколения следующему. Как только передача эффективно произведена, организм становится пустой тратой энергии. Свою гипотезу Кирквуд довольно провокационно назвал « теорией одноразового тела » (Disposable Soma Theory), и в своей недавней статье расширил ее применительно к проблеме более ранней смерти мужчин.

Действительно, многочисленные лабораторные эксперименты показывают, что животные, отличающиеся большими сроками жизни, обладают более эффективными системами поддержки и восстановления клеток и их структур, нежели короткоживущие. В целом эти животные, как правило, крупнее и обладают более развитым интеллектом. Для них тело — не такой уж «одноразовый» объект, и энергетические вложения в его поддержку окупаются. Хотя бы в силу того, что дети таких видов обладают длительным периодом созревания, в ходе которого нуждаются в родительской опеке (это особенно ярко проявляется у людей).

Кроме того, эксперименты на грызунах показали, что «ремонтные системы» организма у самцов работают не столь эффективно, как у самок. Более того, если хирургически у самки грызуна удалить яичники, эта разница исчезает. Известно также, что кастрированные самцы чаще живут дольше. Кирквуд приводит также исторический пример: в штате Канзас некогда кастрация была (увы) одной из постоянных практик «лечения» и усмирения буйных психических больных, что позволило накопить статистику: кастраты жили, в среднем, аж на 14 лет дольше. Еще один пример Кирквуд берет из Японии, где ученые создали «супер-самку» мыши, объединив генетический материал пары самок и искусственно вырастив ее. Таким образом, мышка эта не несла ни единого гена, полученного от самца. Она прожила на треть дольше, чем обычная самочка мыши.

О чем все это говорит? Кирквуд, как эволюционист, делает следующие выводы. Биологическому виду важнее здоровье самок, чем самцов: именно самкам приходится, как правило, вынашивать и выращивать потомство. Репродуктивная роль самцов часто вовсе пассивна и мало меняется с изменением их здоровья. Виду «удобнее», чтобы самец, исполнив свои репродуктивные задачи, «ушел и не мешал» следующему поколению. Это косвенно подтверждается тем, что повышенные уровни

Процесс старения, естественно, предмет особого внимания ученых. Несколько лет назад была шумиха вокруг «фермента бессмертия» теломеразы и кодирующего его гена. Однако тогда с самого начала было ясно, что больше всего такого фермента в раковых клетках. Сейчас исследователи попытались выяснить влияние на процесс старения белков, которые останавливают рост раковых опухолей – и кодирующих их генов.

Исследователи из клиники Майо в Миннесоте (США) провели эксперименты на животных, которые позволили более глубоко понять функции генов р16 и р19 известными своей способностью затормаживать рост раковых опухолей. Исследователи уже знали, что оба гена также влияют на процесс старения – как у животных, так и у людей – однако как именно это происходит, до недавнего времени было неясно.

Как известно, ген – это химическая «инструкция», согласно которой в клетке производится определенный белок. Эксперименты показали, что перепроизводство белка, кодируемого геном р16, приводит к стремительному старению тканей. Предыдущие эксперименты с культурами ткани, показали, что к подобному эффекту приводит и белок, кодируемый р19.

Однако, при этом, было очевидно, что совсем без «генов старения» организм животных долго существовать не может. Мыши с поврежденными генами р16 и р19 – то есть, грызуны, у которых соответствующие белки попросту не могли правильно вырабатываться, - попросту не годились для исследования механизма старения. Такие животные умирали от рака задолго до старости. Чтобы обойти эту проблему, ученые скрестили линию «недолговечных» мышей с мышами, которые старели еще быстрее в результате мутации еще одного гена - BubR 1.

К счастью, в результате скрещивания нежизнеспособных существ родились значительно более долговечные мыши, на которых и были продолжены дальнейшие исследования. Многочисленные эксперименты, проведенные на мышах с поврежденными и рабочими р16 подтвердили, что этот ген запускает процесс старения. К тому же, эксперименты показали, что в организме живых мышей р19 останавливает процесс старения.

Другой важный вывод из этого исследования – в том, что возникновение первых признаков старения и дальнейшее развитие этого процесса оказалось, по крайней мере, частично – связано с накоплением в тканях и органах стареющих клеток. У этих белков, между прочим, чрезмерно активен «ген старения» р16, в результате чего они вырабатывают слишком много соответствующего белка. Количество этого важного для организма протеина оказывается настолько большим, что он повреждает окружающие клетки, отрицательно воздействует на функции органов и тканей и в конце концов вызывает характерные симптомы старения.

Благодаря этому открытию ученые рассчитывают глубже понять биохимическую природу многих симптомов, связанных со старением – и в частности, дряхления – то есть, утраты мышечной массы и ухудшения зрения – а точнее, вызванного катарактой помутнение хрусталика глаза. Более глубокое изучение этих процессов, надеются ученые, позволят создать условия, при которых развитие всех этих процессов можно будет задержать.

Старение организма человека является комплексным, сложным процессом, зависящим от множества различных факторов. Среди них важнейшее место занимают генетические факторы, а также факторы окружающей среды (стрессы, вредные привычки, экологические факторы, профессиональные вредности). Взаимодействие этих факторов определяет метаболические процессы и надежность работы защитных систем клеток и тканей организма. Скорость старения существенно различается у разных видов, следовательно, старение обусловлено не только лишь механическим износом, но и генетической обусловленностью.

Ген отвечающий за старение

Генетиками доказано, что в процессе старения происходит нарушение экспрессии (активности) определенных генов. Но причиной этих изменений могут быть либо случайные повреждения генома (вследствие мутаций под действием свободных радикалов). Либо множественные (так называемые плейотропные) побочные функции генов, которые контролируют развитие, рост и метаболизм организма. Таким образом, абсолютных доказательств того, что главной причиной старения является определенная генетическая программа, пока не найдено.

В том случае, если был бы обнаружен ген, отвечающий за старение, то, при использовании методов генной инженерии, появилась бы возможность отключить функционирование этого гена. Тогда бы люди перестали стареть и рожали бы не стареющих детей.

Но, к сожалению, такой ген пока не найден, а процессы старения очень сложны и определяются не каким-либо одним, а большим количеством различных процессов, протекающих в человеческом организме. Сейчас продолжается активный поиск генов-кандидатов, ответственных за старение, и, вероятно, это будет не какой-либо один ген, а несколько (так называемая генная сеть). И эту генную сеть можно будет в будущем изменять при помощи активно развивающихся нанотехнологий и методов генной инженерии.

Что именно определяет продолжительность жизни

Учитывая различия в продолжительности жизни тех или иных видов животных, можно однозначно ответить на вопрос о том, определяют ли гены продолжительность жизни. Да, несомненно определяют. Некоторые виды животных живут меньше года, в их организмах возникают старческие изменения и они умирают. И, напротив, известно, что существуют виды крокодилов, которые не стареют. Срок жизни обыкновенной щуки составляет до 250 лет, а некоторых видов черепах до 300 лет, хотя на этих животных так же воздействуют неблагоприятные факторы окружающей среды, как и на организм человека. Отличия заключаются лишь в организации генома.

Кроме этого, учеными давно замечена связь между наследственностью человека и его продолжительностью жизни. Известно, что потомки долгожителей сами живут существенно дольше.

Искусственное влияние на ген, отвечающий за старение

Недавно были проведены успешные эксперименты по отключению функции (нокаутации) гена, отвечающего за старение простейшего червя, благодаря чему продолжительность его жизни увеличилась в шесть раз. В состав организма этого червя входит лишь тысяча клеток. Кроме этого, особенность как данной группы червей, так и мух-дроздофил заключается в том, что они в старости не страдают ни от рака, ни от сахарного диабета 2 типа, ни от болезни Альцгеймера.

Несомненно, эти организмы очень примитивны по сравнению с человеческим организмом. Таким образом, используя генно-инженерные методики, ученые пока научились только влиять на продолжительность жизни отдельных простых организмов. Но развитие генной инженерии и нанотехнологий стремительными темпами позволяет надеяться, что в недалеком будущем данные технологии будут применимыми для коррекции генома человека.

Обнадеживающе выглядят и результаты экспериментов итальянского ученого Пелличи, выключившего в геноме мыши всего лишь один из нескольких десятков тысяч генов, благодаря чему было достигнуто увеличение продолжительности мыши на 30%. Данная мутация предотвратила образование белка р66sch. Данный белок участвует в запуске механизма апоптоза (запрограммированного самоубийства клетки), тем самым укорачивая жизнь клеток и приближая наступление старческих изменений. Если обнаружить и выключить подобный ген у человека, то это позволит продлить и жизнь человека на 30%, то есть, приблизительно на 30 лет.

Ген старения у человека

Вероятно, в возникновении старческих изменений участвуют не один, и даже не десять генов, а очень многие гены, каждый из которых определяет темпы старения человека. При этом поиск самого главного гена старения можно сравнить с поиском самого главного муравья в муравейнике, который командует всеми остальными муравьями. Необходимо создавать целые сети генов и оценивать ген-генные взаимодействия.

Многие ученые считают, что наследственные факторы регулируют темпы старения приблизительно на 25%, но это еще до конца не известно.

В настоящее время известно, что ген аполипопротеина Е (АпоЕ) во многом предопределяет долгожительство. У долгожителей, чей возраст был более 100 лет, отчетливо преобладал Е2 аллель гена АпоЕ над Е4 (Schachter et al., 1994). А наличие Е4 аллеля, наоборот предрасполагало к преждевременному старению, развитию атеросклероза, в частности, инфаркта миокарда, а также болезни Альцгеймера.

Пероксисомы

Кроме этого, генами, определяющими долголетие, являются гены рецепторов пролиферации пероксисом некоторых типов. Пероксисомы – это органеллы клеток человеческого организма, обезвреживающие токсичные перекиси и свободные радикалы, которые существенно увеличивают темпы старения.

Полиморфизм L162V гена пролифератора пероксисом типа предрасполагает к развитию у гетерозигот раннего инфаркта миокарда и атеросклероза. Это существенно ограничивает продолжительность жизни. Данный полиморфизм вызывает снижение чувствительности рецептора к его лигандам. Это снижает защитную функцию пероксисом и повышает окислительный стресс, вызываемый активными свободными радикалами.

Известно, что естественными активаторами данных рецепторов являются 3-полиненасыщенные жирные кислоты – известные геропротекторы. Однако эти вещества достаточно слабые активаторы рецепторов пролиферации пероксисом типа, и поэтому они, несомненно, увеличивают продолжительность жизни, но не на много лет.

Препараты фибраты, применяемые при лечении атеросклероза и дислипидемий, более сильные активаторы данных рецепторов, но, к сожалению, обладают многими побочными эффектами. Изобретение сильного активатора этих рецепторов без существенных побочных эффектов позволило бы добиться успеха в продлении жизни человека, над чем сейчас и работают многие ученые.

Гены долголетия

Также генами долголетия являются гены ангиотензин-конвертирующего фермента, гены, кодирующие МНС-гаплотип, и метиленотетрафолат редуктазы. Убедительно доказана связь долголетиями с генами митоходриальной ДНК, апопротеинов А 4 и В.

Изучение генов старения в последнее десятилетие приносит серьезные результаты: у различных животных в экспериментах выявлены десятки генов, активация либо деактивация которых замедляла процессы старения. Повышалась стрессоустойчивость животных, их способность к размножению. Таким образом, недалек день, когда и у человека можно будет изменять активность различных генов. Активировать «гены долголетия» и деактивировать «гены старения», тем самым продлевая нашу жизнь.

Никто из нас не хочет стареть. Старение является символом смерти, внушает страх. Больше всего людей пугает внешнее проявление старости: одряхление кожи, выпадающие зубы, ухудшение всех функций организма. Однако ген старения присутствует в каждом живом организм. У кого-то получается стареть красиво, но для большинства людей увядание тела – большое испытание.

Есть ли какая-то возможность предотвратить этот процесс? Со времен своего существование человечество пытается найти ответ на этот волнующий умы вопрос, надеясь, что все-таки существует лекарство от старости и смерти.

Эту философскую загадку ученые пытаются разгадать долгое время. Множество историй, фильмов, научных работ создано на эту тему. Существует даже специальная наука о бессмертии, называемая «иммортология». Большинство религиозных течений считают, что душа бессмертна, но телу, увы, отведено лишь короткое время на земле.

Несмотря на то, что бессмертие рассматривается научными умами скорее как идея, попытки найти ответ на вопрос «можно ли жить вечно», делаются постоянно. На сегодня ученые провели огромное количество исследований относительно генетики старения. И мы можем ознакомиться с их находками, приоткрывающими тайну увядания и смерти организма человека.

Как остановить старение?

Существует около 500 теорий о том, как отсрочить и остановить старость. Самыми популярным в современной науке считаются 3 типа исследований относительно вечной жизнедеятельности человека:

• стволовые клетки;
• генетика старения;
• нанотехнологии.

Вечная молодость вместе со стволовыми клетками

Стволовые клетки ответственны за обновление. Когда процесс их замены замедляется и ухудшается, организм дает сигнал о старении. Клетки не делятся и начинаются процессы увядания.

Полипотентные клетки (еще одно название стволовых клеток) помогают человеческому организму развиваться. Сегодня наука хорошо продвинулась в этом вопросе. Ученые научились выращивать из таких клеток ткани, органы и выработали их методы размножения в лабораторных условиях. Это немалый вклад на пути к вечной жизни. Самые первые открытия в этой сфере сделаны американскими учеными.

Ген продолжительности жизни. Теломеразная теория и ген P16

Несмотря на то, что стволовые клетки способны надолго продлить молодость, а также восстанавливают организм после любых повреждений, главным образом к старению и смерти приводят процессы в геноме человека. Активность генов с возрастом меняется. В начале жизни человек эффективнее противостоит вирусам, бактериям, чем в конце. Геном укорачивается. Из этих наблюдений происходит теломеразная теория.

Теломеры – участки ДНК, связанные с биологическими часами человека. Делясь, такие клетки становятся все короче и короче. И когда они достигают предела, происходит аппоптоз – гибель клетки.

Интересный факт: раковые клетки отличаются от обычных тем, что содержат теломеразу, фермент, препятсвующий уменьшению теломеров. Поэтому онкоклетки не стареют. Присутсвие ДНК кода теломеразы в здоровой клетке сделает ее раковой.

Существует еще одна генетическая причина старения клеток. Эта находка принадлежит китайским ученым. Предположение о присутствии гена старения существует давно и оно имеет основание. Ген старения называется P16. Этот ген напрямую связан с теломерами, он влияет на их длину.

Как продлить молодость, воздействуя на ген P16? Оказывается, сдерживание активности этого гена может увеличить жизнь клетки, способствовать уменьшению сокращения теломеров

Вывод прост: нужно заблокировать этот ген, и тогда клетка сможет жить вечно. Но возможно ли это? Ответ зависит от будущего медицины. На данном этапе развития науки ученые работают над вопросом. Существует предположение, что блокировка P16 станет возможно благодаря нанотехнологиям.

Нанотехнологии против возрастных изменений

ПрименениЕ нанотехнологий в сфере блокирования процессов старения организма, заключается в следующем. Ученые сделали предположения, что нанороботы смогут блокировать любые негативные изменения в клетках. Так, молекулярные роботы будут осуществлять своеобразную «починку» клеток, совершенствуя тело полностью. Но только будет ли тогда человек человеком?

Другие пути достижения бессмертия в науке

Ученые считают, что продлить себе жизнь можно и другими способами. К ним относятся:

• пониженная температура тела. Эксперименты проводятся в Японии. Материалом для них служат мыши. Считается, понижение температуры тела на 1 градус удлиняет жизнь на 15-20 %.
• трансплантология. Активно развивающийся метод, становящийся привычным явлением в мире. Совершено уже более 40 тысяч операций по трансплантологии. Замена органов не победит смерть, но существенно увеличивает длину жизни.
• Смена носителя сознания (клонирование). В некоторых странах уже проводились опыты клонирования организмов и эмбрионов. На сегодня ученые пришли к выводу, что данная процедура в будущем даст много негативных результатов для человечества, но данный вывод не окончателен.
• Крионика. Представляет собой замораживание тела, криохранение. Такой подход также получает все большее распространение. Некоторые ученые считают, что сама природа подсказывает этот секрет сохранения жизни. Ведь многие организмы выдерживают заморозку и живут дальше.

Что мы можем сделать сегодня для своего долголетия?

Важнейший орган, отвечающий за наше долголетие – это мозг. Именно его еще не научились пересаживать. Не зря говорят, что нужно беречь нервы. Ведь нейроны не имеют способности восстанавливаться и размножаться, в отличие, например, от клеток кишечника. С годами число нервных клеток в мозге уменьшается. Но этому органу в то же время свойственна пластичность. Нейроны не восстанавливаются, но мозг может перестраивать свою работу в уже существующей ситуации. Жизнеспособные клетки выполняют функцию погибших.

Чтобы наш мозг как можно дольше продолжал свою работу, нужно:

1. Беречь нервные клетки, не подвергая их губительным воздействиям. Отрицательно воздействует на нейроны алкоголь, инфекционные заболевания, стрессы, непостоянное артериальное давление.
2. Тренировать мозг, функции нервной системы. Упражнения включают в себя тренировку физических способностей (спорт, танцы, закаливание, бег, упражнения для дыхания), тренировку умственных способностей (развитие памяти, функций внимания, упражнения для логики).
3. Немаловажным для долголетия является психологический фактор. Оказывается, если человек пережил какое-то заболевание и выздоровел благодаря своей силе воле, он скорее всего будет жить дольше, чем тот, кто жил спокойной размеренной жизнью, ничем не болея. Неспроста придумали такую науку, как психосоматика. Все процессы, происходящие в нашем теле связаны с нашими глубинными установками, переживаниями, процессами подсознания. Положительные мысли – эффективное, рекомендуемое врачами лекарство.

Оптимизм и вера также способствуют долголетию

Что будет, если люди будут жить вечно?

Наука развивается, с нею и возможности медицины. Вполне возможно, что человек сможет подчинить себе процессы старения. С одной стороны здесь есть плюсы. Продлив жизнь, люди смогут наслаждаться всеми ее процессами дольше, можно будет не торопиться с рождением детей. Но если говорить о бессмертии, то здесь есть другая сторона. Перенаселенность планеты может повлечь голод, безработицу и жизнь, которая не будет радовать никого. Поэтому вопрос о бессмертии надолго останется спорным и философским.

Также далеко не все жаждут вечной жизни. Вспомним уже пожилых людей, им свойственна усталость от существования. Прожив жизнь, люди понимают, что все не вечно, больше тяготея к спасению души.

В заключении отметим, что являясь высокоразвитым существом, человек может продлить свою жизнь, даже не прибегая к новейшим методам медицины. Тренировки, саморазвитие, забота о себе, позитивный настрой делают немало для здоровья, продления молодости и красоты. Все в наших руках. Креативные мысли, идеи, которые передаются другим, дети, обучение других людей продлевают нашу жизнь и дарят бессмертие на духовном уровне.