Владимир Бархатов — сотрудник Международного биотехнологического центра МГУ (МБЦ МГУ).
Старение живых организмов - не то же самое, что изнашивание механизмов. Это - сложный ансамбль изначально имеющихся и накапливающихся в течение жизни ошибок в алгоритмах функционирования, повреждений под воздействием внешних и внутренних факторов. На лекции мы с вами попытаемся классифицировать основные признаки старения, определить взаимосвязи между ними и предложить стратегию борьбы.
Борьба со старением — горячая тема. Вот, например, у нас вышел цикл статей, посвящённый достижениям наук о старении. Сейчас о старении не пишет разве что ленивый. Только вот иногда создаётся ощущение, что коэффициент полезного действия борцов со старением катастрофически низок, и занимаются они на деле имитацией бурной деятельности. Однако есть несколько действительно любопытных исследований, например:
Недавно биологи нашли способ омолодить мышцы мух дрозофил, избавив их от “неправильных” митохондрий, в ДНК которых не хватает некоторых очень важных участков. Такие митохондрии с возрастом появляются в клетках все чаще и наносят клетке ощутимый вред. Если же их удалить, клетка чувствует себя лучше.
Другая группа ученых продлила жизнь мышам методом частичного перепрограммирования их эпигенома. Дело в том, что с возрастом в клетке изменяется профиль экспрессии некоторых генов: некоторые гены свойственны юной клетки, а другие — удел пожилой. Ученым удалось вернуть экспрессию генов в изначальное состояние.
Вот вам и "молодильные яблочки!" Всё это, конечно, пока не исследования на людях, но уже что-то.
О разработке австралийскими учеными из Университета Нового Южного Уэльса методики, которую можно будет использовать для замедления старения человеческого организма, сообщил журнал Science Daily. Ученые отмечают, что человеческая ДНК может самовосстанавливаться, однако с возрастом эта способность постепенно утрачивается. Проблема еще и в том, что исследователи не до конца понимают все эти механизмы. Но сейчас австралийцы выяснили, что за восстановительный процесс отвечает метаболит NAD+, присутствующий в каждой из клеток нашего организма.
На основе NAD+ был создан препарат NMN, после чего его ввели в организм мышей. Отмечается, что ученые смогли добиться успешного «ремонта» ДНК и уже через неделю после применения метода клетки пожилых грызунов были неотличимы от клеток молодых особей. Исследование австралийских специалистов может быть огромным прорывом в вопросе борьбы со старением. Но это еще не все. Эксперты полагают, что методику можно будет использовать и для защиты от радиации. Это особенно актуально в связи с планами человечества по освоению Красной планеты. В NASA, кстати, уже выразили заинтересованность в новом препарате.
Успех с грызунами, впрочем, совсем не обязательно говорит о том, что NMN будет столь же эффективен в случае с человеком. И ответить на интересующие ученых вопросы помогут тесты на людях, которые планируется провести в течение ближайших шести месяцев.
Люди стареют постепенно, но некоторые животные быстро проходят свой период старения в конце жизни, в то время как другие не стареют вообще, а некоторые даже могут обратить этот процесс вспять. Разнообразие образцов старения в природе должно служить предупреждающим знаком для всякого, кто склонен к обобщению, — особенно к обобщению того, что старение неизбежно.
Бактерии размножаются симметрично, простым делением надвое. Что может считаться «старением» у бактерий, если после размножения нет различий между родителем и ребенком? Простейшие одноклеточные организмы, например амеба, тоже размножаются симметрично, но, что удивительно, они все равно придумали способ стареть. И даже среди макроскопических форм жизни, жизненные циклы организмов необычайно разнятся, подстраиваясь под местную экологию и частоту размножения. Едва ли это может быть результатом вселенского неотвратимого процесса; в действительности такая корректировка под условия — признак адаптации.
ВНЕЗАПНАЯ СМЕРТЬ: Мухи-однодневки, как в этой куче, обычно быстро и внезапно умирают в конце своего репродуктивного цикла. Фото: Фекундап Сток
Продолжительность жизни разнится от маленьких и больших «мафусаилов» (Мафусаил — ветхозаветный персонаж, согласно легенде, проживший 969 лет; его именем часто нарицательно называют долгожителей, — прим. Newочём) до генетических камикадзе, умирающих от весеннего дня. Погруженные в воду стрекозы живут четыре месяца, взрослые мухи-однодневки — полчаса. Мы живем около 70-ти с лишним лет, но меристемы гинкго могут достигать миллионов лет. Этот размах становится еще более впечатляющим, когда мы понимаем, что генетическая основа старения широко распростренена среди разных видов: от дрожжевых клеток до китов. Каким-то образом одинаковый генетический механизм, унаследованный от общих предков во время зарождения жизни на Земле, преобразовался и стал производить жизненные циклы, длинною от часов (дрожжевые клетки), до тысяч лет (деревья секвойи и осинообразный тополь).
Не только длина жизни, но и тип износа за это временя значительно разнится. Старение может происходить в постоянном темпе в течение всей жизни (большинство ящериц и птиц), или может не быть никакого старения десятилетиям, а затем — внезапная смерть (цикады и агавы).
Наш собственный «внутренний наемный убийца» работает незаметно, как злая императрица, отравляющая своего мужа. Но у прочих видов есть внутренние убийцы, которые делают свое дело быстрее, а у других, кажется, вообще нет генетических программ смерти. Такое разнообразие — верный сигнал черты, сформированной естественным отбором, а не непреложного закона энтропии.
Поскольку биомаркеры старения значительно разнятся от одного вида к другому — более того, от одного индивида к другому — тяжело придумать единое, универсальное определение. Мужчина может преждевременно поседеть, а детеныш голого землекопа может быть покрыт морщинами. Однако для страхового статистика, есть четкий ответ на этот вопрос, хотя он может нравится только статистику: старение — это увеличение уровня смертности. Другими словами, становясь старше, животное сталкивается с все более высоким риском смерти.
Например, у двадцатилетнего молодого человека 99.9% вероятность дожить до своего двадцать первого дня рождения. Иными словами, его шанс смерти: 1 из 1000 в год. Если бы так и продолжалось, то у сорокалетнего тоже был бы 1 из 1000 в год шанс умереть до своего сорок первого дня рождения. Это мы бы назвали «отсутствием старения». На самом деле, у сорокалетнего шанс умереть до своего сорок первого дня рождения — 2 из 1000. Эта удваивающаяся за двадцать лет смертность — доказательство постепенного старения.
Дальше — хуже. Риск шестидесятилетнего 10 из 1000, а для восьмидесятилетнего — 60 из 1000.
ЖИЗНЬ И СМЕРТЬ: Данная таблица показывает шансы человека умереть в определенном возрасте. Когда человек взрослеет, его шансы умереть резко возрастают. Данные взяты из актуарных таблиц Социального обеспечения за 2010 год
Вероятность умереть не просто возрастает, а возрастает все быстрее. Увеличение износа или шанса умереть с каждым следующим годом, происходящее по достижению зрелого, возраста называется «ускоряющимся старением». Но у прочих видов другие порядки. Вероятность смерти может увеличиться, а затем выровняться — это называется «замедляющееся старение» или даже «плато смертности». Если мы будем придерживаться этого определения старения, то мы должны сказать, что если вероятность смерти не увеличивается, вид вообще не стареет. Это последовательно, хотя и странно, что если вероятность смерти снижается от года к году, то вид стареет в обратную сторону — это называется «отрицательным старением».
Существует другая объективная мера старения — снижение фертильности. Если смертность — это вероятность смерти, то фертильность — это вероятность размножения. Мужчины утрачивают фертильность постепенно в течение взрослой жизни. У женщин снижение фертильности происходит более быстро, и она падает до нуля во время менопаузы. Но у разных видов разные последовательности и разные расписания. У некоторых видов фертильность возрастает во время большей части жизни, у других образует «отрицательное старение».
Например, черепаха Бландинга, вид коробчатой черепахи, распространенной на Среднем Западе Америки, взрослеет медленно в течение десятилетий, и она не растет, но ее фертильность продолжает увеличиваться. По-видимому, ее риск умереть также снижается с возрастом. С эволюционной точки зрения потеря фертильности — первична. С точки зрения естественного отбора, если вы не можете размножаться, то и жить вам незачем.
Нам кажется естественным разделить виды на живущих долгое и короткое время, смешать в кучу насекомых, живущих день, и отделить их от деревьев и китов, живущих сотни лет. Но большая часть этого различия может быть из-за размера. Все, от роста до размножения и старения, происходит медленнее в громадине с медленным метаболизмом и тоннами тканей, которые надо питать. Поэтому пчела, живущая двадцать лет, производит на нас большее впечатление, чем живущий двадцать лет лось.
Но предположим, что мы вообще уберем длину жизни из обсуждения и сравним разные виды на основе формы, а не продолжительности историй их жизни. Независимо от длины их жизни, для сравнения мы представляем их одинаковыми отрезками. Вместо того, чтобы спрашивать, сколько они живут, мы выясним, умирают ли их популяции постепенно, или многие из них умирают в младенчестве, а впоследствии — реже, или же все смерти происходят в конце жизненного цикла. График, опубликованный в Nature в 2014 году, именно это и показывает; и по этой схеме можно судить о широте изобретательности природы. Присутствуют все вообразимые комбинации: с быстрым старением, без старения, с обратным старением, соединенные с недельным, годовым, вековым временем жизни. Странные пары совершенно неожиданно оказались на схеме соседями. Например, в верхнем ряду схемы с низкой смертностью, резко поднимающейся к концу жизни, люди рядом с лабораторными червями и тропическими рыбами (гуппи)! На самом деле, по особенностям старения мы, люди, ближе к лабораторным червям, чем к шимпанзе.
На графиках вверху представлены различные способы того, как животные и растения стареют в природе. Светлая нисходящая линия на каждом графике — это кривая выживания, а жирная кривая под ней — фертильности. Нисходящий уклон линии выживания означает, что все меньше и меньше индивидов остается в живых с течением времени. Эти графики построены таким образом, что прямая диагональная линия нейтральна, она означает отсутствие старения. Линии, выпуклые над диагональю, представляют нормальное старение, а вогнутые под ней — обратное старение или «негативное старение». Например, линия людей долгое время остается плоской, а потом резко спускается. Это означает, что многие люди проживают весь жизненный цикл, и их смерти кластеризуются в возрасте 80 и 90 (статистические данные были зафиксированы для современной Японии).
Но для животных и растений в двух нижних рядах показатели смерти являются устойчивыми. Кривые черепах и дубов выравниваются. Это означает, что они реже умирают в старости, чем в молодости, что является обратным старением.
Жирная линия, представляющая фертильность, проста. Фертильность может увеличиваться при росте животного или растения в размере, или может снижаться с репродуктивным старением, например, с менопаузой. Заметьте, что все животные в верхнем ряду утрачивают фертильность задолго до смерти. Это создает эволюционную загадку1.
На этой диаграмме кривая выживания — прямая диагональ, совпадающая с отсутствием старения, например как у гидры или рака-отшельника. (Гидра похожа на пресноводную медузу длиной в полсантиметра, обитает в прудах.) Все животные в верхнем ряду демонстрирует «настоящее старение» — для них вероятность смерти увеличивается со взрослением. На следующих двух рядах расположены растения и животные, которые не стареют или стареют наоборот. В последнем случае, чем они старше, тем меньше риск смерти. Это характерно для большинства деревьев, и черепахи следуют этому же образцу, так же как моллюски и акулы (не представлены).
Нижняя жирная кривая — это фертильность. Животные в верхнем ряду перестают размножаться задолго до вероятной смерти. Это создает эволюционную загадку для ортодоксальных неодарвинистов: если единственная цель естественного отбора — максимизировать размножение, то почему тогда эволюция позволяет репродукции упасть до нуля, хотя многие после этого остаются в живых? Возрастающая кривая фертильности указывает на то, что размножение с возрастом увеличивается, что является другим видом отрицательного старения. Если задуматься о том, что дерево с каждым годом вырастает всё больше, неудивительно, что с возрастом оно производит больше семян. Испанский горный цветок, представленный в третьем ряду, — это Borderea pyrenaica, растущее на скалистых обрывах Пиренейских гор. Если его не тревожить, оно может жить до 300 и более лет без признаков старения: но заметьте, что фертильность не начинает развиваться до 20 лет.
Посыл этой диаграммы в том, что природа может делать со старением (или не-старением) все, что ей заблагорассудиться. Возможен любой масштаб, любая форма, и каждый вид изящно приспособлен к своим экологическим условиям. Без ограничений.
Это не конец статьи, есть так же продолжение но не решился выкласть ибо информации за один раз предостаточно.
Взято отсюда Ссылка на интервью с Александром
"Как прожить 170 лет бодрым, здоровым и любознательным.
Что делать? Чем заняться? Всеобщее долголетие или очередная мировая война. Секс станет атавизмом. Не все миллиардеры хотят жить вечно. Не все учёные – визионеры. После 150 – новые способности и полёт на Марс.
Александр Жаворонков, всемирно известный геронтолог, биоинформатик, разъясняет. Полная (почти, включая мои вопросы) расшифровка очередной с ним радиопередачи. АЖ – это гость, АМ – это я. *
АЖ: ...Мы находимся в точке экспоненциального роста, когда практически все области науки и техники развиваются нелинейно, по экспоненте, и одновременно конвергируют.
Ваш мобильный телефон может стать вашим же доктором, монитором вашего здоровья. А также заменить часть вашего круга общения.
Мы находимся в точке, где можем увидеть или беспрецедентный экономический рост и прийти в светлое будущее, которое нам обещали ещё в начале прошлого века, когда люди будут меньше работать, больше думать, больше получать удовольствия от жизни...
...Или уйдём в эпоху коллапса, когда экономики развитых стран просто обанкротятся из-за того, что не смогут обеспечивать огромное количество долгоживущих пенсионеров.
АМ: Сто лет назад серебряный век в литературе и искусстве многих стран мира закончился Первой мировой войной. Затем тут же, встык, через 20 лет выросло еще одно поколение, которое погрузили во Вторую мировую войну. Все эти розовые и серебряные мечты закончились глобальными катастрофами. Сейчас?
АЖ: Текущие тенденции поведения США и других развитых стран, экспансия в другие страны, те войны, которые мы сейчас видим, - всё это вызывает насторожённость и заставляет обернуться назад и посмотреть в 20-30- е годы прошлого века. Действительно, есть некоторые параллели.
Чтобы этого избежать, нужно развитие некоторых областей науки и техники очень сильно ускорить.Одна из этих областей - это, конечно, биогеронтология, наука о старении, нам нужно очень сильно увеличить продолжительность жизни населения именно развитых стран, тех же США, чтобы просто решить их самую большую проблему.
Если мы сейчас этого не сделаем, то есть вероятность, что экономическое давление внутри США заставит их экспортировать энтропию в другие страны, в развивающиеся страны гораздо более активно.
АМ: Какие предложения для элит развитых стран?
АЖ: С одной стороны, нужно дать людям информацию, чтобы они поверили в то, что они действительно будут жить гораздо дольше, примерно до 150 лет. Таким образом, они смогут планировать свою карьеру более эффективно и не будут сильно возмущены фактом, что их пенсионный возраст сдвинется достаточно значительно. И различные социальные блага, и медицинское обеспечение тоже снизятся, всем придётся дольше работать.
Сейчас экономики развитых стран такого себе позволить не могут. Если во Франции объявить увеличение пенсионного возраста на один год или на два – люди выйдут на улицы и экономика Франции просто встанет.
АМ: Даже на один или два года?
АЖ: Да, это очень чувствительный вопрос для таких стран.
Нужно очень сильно ускорить выход лабораторных открытий на открытый рынок. Так, чтобы открытия в лаборатории очень быстро переходили в клиническую практику. Чтобы создать массовость в самых разных областях биомедицины, например, регенеративной медицины.
Научились создавать терапевтически пригодные стволовые клетки - надо их внедрять в индустрию, в превентивную медицину.
Появились новые диагностики рака - надо сразу же их внедрять, дать возможность медикам использовать эти технологии. С одной стороны, нам нужно объяснить людям, что они будут жить дольше, с другой стороны, нам нужно дать инструмент учёным и медикам продлить людям жизнь.
АМ: В массовом сознании существует представление о том, что – на самом деле! - толстосумы уже имеют доступ к жизни даже и вечной.
И, конечно же, они никогда не поделятся счастьем с простыми крестьянами, которые обречены до 80 лет тяпками вскапывать огороды и работать на тех самых богатеев, которые за своими золотыми заборами, в окружении пулемётных вышек будут обороняться от пролов.
АЖ: Это разумеется, не так. Я за последний год пообщался больше, чем с 10 людьми, у которых состояние превышает 5 миллиардов долларов, и большинство из них, на удивление, не хотят жить дольше 85.
Они хотят прожить красивую, но короткую жизнь, и мыслят достаточно примитивно. Я не знаю, почему это происходит, но большинство из них действительно как-то закрыли для себя эту тему. Они не хотят давать себе ложные надежды.
Некоторые очень богатые люди в первую очередь думают том, как о них думают другие, поэтому они идут на процедуры пластической хирургии и пользуются всякими разными шаманскими, так сказать, способами, которые не навредят их здоровью, а может быть, даже чуть-чуть его улучшат – из тибетской медицины, из Аюрведы.
Я ничего не имею против этих направлений. Но сотни, даже тысячи лет показали, что ни один йог, ни один аюрвед, ни один доктор китайской медицины не прожил более 200 лет.
Самый долгоживущий человек - 122,5 года, Жоан Кальменто, это женщина, которая бросила курить в 117 лет и пила до последнего года своей жизни.
АМ: Но внешний вид и образ жизни таких долгожителей не многих вдохновляет. Люди, которым сейчас 30-40-50 даже и 60 лет, они говорят: «А зачем такая жизнь, если тебя возят на кресле и ты самостоятельно не можешь дойти до умывальника?»
Вы сами публично объявляли, что тоже готовы психологически, а может и физически, прожить 150-170 лет. В каком состоянии?
АЖ: Я планирую, что если у меня получится дожить до 150-170 лет, я буду выглядеть гораздо лучше, чем сейчас, и чувствовать себя лучше.
Технологии, которые позволяют нам продлить жизнь, они также позволят нам даже расширить некоторые свои способности. Технология, которая повышает резистентность к стрессу или вызывает регенерацию человеческого организма, она, скорее всего, даст возможность к развитию некоторых способностей.
АМ: Какие способности вы готовы развить лет через 100?
АЖ: Представьте себя 20 лет назад, когда у вас не было мобильного телефона. Вам всегда хотелось иметь хорошего персонального ассистента, вам хотелось общаться с людьми, вам хотелось бы просматривать видео, делать самому какие-то вещи, которые вы сейчас могли бы поручить только квалифицированным специалистам... И вдруг через 20 лет у вас появляется мобильный телефон. Смартфон сейчас стал персональным ассистентом, вашим окном в мир.
И если представить себе, что такого ассистента можно интегрировать в собственное тело... Вот, например, Гугл Глас с очками, которые позволяют вам общаться с миром, делать фотографии, погружаться в расширенную реальность – всё это даёт вам новые возможности.
Многие приборы, которые мы сейчас используем в быту, уже расширили наши возможности. Представьте, что некоторые из этих приборов просто станут частью вас.
АМ: Например?
АЖ: Например, вы сможете интуитивно понимать, где находятся сейчас ваши дети, происходит ли с ними что-то плохое.
АМ: Интуитивно или инструментально, получая сигнал на приёмник, который у вас будет на запястье?
АЖ: Представьте, что такой прибор будет интегрирован напрямую с вашим мозгом. Уже сейчас вы можете общаться с некоторыми приборам, используя импульс вашего мозга.
Интерфейс «Мозг-Компьютер» уже работает достаточно неплохо, есть технологии протезирования, которые работают с интерфейсом «Мозг-Компьютер». Люди, которые потеряли конечности, уже получили возможность пользоваться ими снова. Пока что примитивные, приборы будут совершенствоваться, и, может быть, даже заменят человеческие органы в будущем.
АМ: Когда-то в молодости мы планировали, что вот, закончим университет, нам будет 22 года, мы женимся, получим работу, будем увеличивать свою зарплату, сумеем реализовать возможности для путешествий, к 40 годам – взрослые дети, к 50 – внуки. Машина, квартира, дача. И к 80 годам умереть в более или менее здравом расположении духа, так, чтобы не досаждать домочадцам своими болезнями. Планируете ли вы свои жизненные этапы, что вы будете делать?
АЖ: Разумеется, у меня есть и краткосрочные, и долгосрочные планы. Я поставил себе ожидание долголетия в 150 лет. Почему? Потому что это та цифра, с которой организм человека может смириться. Если поставить что-то более амбициозное, хотя и очень вероятное, с другой цифрой будет очень тяжело принимать многие решения и планировать долгосрочные проекты.
Мои краткосрочные планы - это, конечно, помочь большому количеству учёных, с которыми я работаю, работают мои коллеги, довести до рынка технологии, которые позволят значительно продлить человеческую жизнь. И таким образом помочь развитым странам избежать экономического кризиса.
Это краткосрочные цели и всё, что я делаю, направлено на то, чтобы продлить здоровое долголетие, не обязательно своё, но население развитых стран. Если мы сейчас посмотрим, что можно вообще в жизни делать из альтруистических побуждений, - наверное, борьба со старением является приоритетом номер один.
Борьба с раком, скорее всего, даст гораздо меньшие результаты, потому что не все мы умираем от рака. Долгосрочные планы - конечно, хотелось бы, если смотреть совсем далекие горизонты - хотелось бы исследовать космос, солнечную систему.
АМ: Самому слетать? На Марс?
АЖ: Это одна из амбиций. И, конечно, исследовать более сложные процессы в нашей Вселенной. То есть заняться более детально теоретической физикой.
АМ: Какие в сообществах учёных разных специальностей существуют представления о будущем человечества? Вы обсуждаете эти темы?
АЖ: Многие учёные, с которыми мы работаем, занимаются наукой, потому что это интересно. Это их призвание. Наука ради науки. Их не волнует то, что произойдёт после. В основном их волнует то, что можно сделать сегодня, завтра или послезавтра в лаборатории для достижения каких-то конкретных результатов и удовлетворения собствен