Эффект теломер: революционный подход к более молодой, здоровой и долгой жизни
Шрифт:
Что ж, возможно, эти мечты не столь нелепы, как может показаться. Теломеры и теломераза – ключевые элементы механизма клеточного старения. Первым наглядным примером взаимосвязи между теломеразой и старением клеток послужили тетрахимены. Го Лян Юй, сотрудник моей лаборатории в Беркли, еще будучи аспирантом, поставил простой, но требующий хирургической точности эксперимент. Он заменил теломеразу в клетках тетрахимены точной копией этого фермента, предварительно заблокировав его активность. При надлежащем питании тетрахимены могли бы жить в лабораторных условиях вечно: подобно кролику из рекламы батареек «Энерджайзер» клетки тетрахимен не знают усталости – они делятся без остановки. Но неактивная теломераза поспособствовала тому, что теломеры тетрахимен начали укорачиваться с каждым клеточным делением. А когда они стали слишком короткими для того, чтобы защитить хранящуюся внутри хромосом генетическую информацию, клетки перестали делиться. Помните нашу аналогию
Рис. 11. Последствия достаточного и недостаточного количества теломеразы. ДНК теломер становится короче, из-за того что фермент, который ее копирует, не функционирует на концах теломер (происходит неполная репликация ДНК). Теломераза удлиняет теломеры, компенсируя неотвратимый «износ» их ДНК. Когда теломераза присутствует в большом количестве, теломеры сохраняют свою длину и клетка продолжает делиться. Если же теломеразы становится недостаточно (из-за генетической мутации, образа жизни или других факторов), теломеры быстро сокращаются, клетка перестает делиться и вскоре стареет.
Без теломеразы клетки прекращают обновляться.
Позднее в лабораториях по всему миру были получены аналогичные результаты практически для всех типов клеток, за исключением бактерий (чьи хромосомы представляют собой не нити, а кольца ДНК, поэтому у них нет концов, которые нужно защищать). Длинные теломеры и большое количество теломеразы замедляли клеточное старение, тогда как короткие теломеры и недостаток теломеразы способствовали его ускорению. Связь между теломеразой и состоянием здоровья была установлена, когда практикующий врач Индержит Докал и его коллеги из Великобритании и США обнаружили, что у людей с генетической мутацией, из-за которой уровень теломеразы падает в два раза, развиваются серьезные наследственные теломерные синдромы – вроде того заболевания, что было диагностировано у Робин Хурас {1}. При недостатке теломеразы теломеры быстро укорачиваются и организм человека раньше времени становится жертвой болезней.
В клетках тетрахимен достаточно теломеразы для того, чтобы они могли постоянно восстанавливать свои теломеры. Это позволяет тетрахименам бесконечно обновляться, избегая старения на клеточном уровне. У людей же, как правило, теломеразы для этого не хватает. У нас очень скудные запасы этого живительного фермента. И наши клетки неохотно делятся им с теломерами. Человеческий организм вырабатывает ровно столько теломеразы, чтобы ее хватало для восстановления теломер… Но так происходит до определенного момента. По мере нашего старения теломераза в большинстве клеток становится менее активной и теломеры укорачиваются.
Теломераза и парадокс рака
Так можно ли продлить человеческую жизнь, искусственным образом увеличив количество теломеразы в клетках нашего тела? Вопрос более чем естественный. В Интернете полно рекламы пищевых добавок, стимулирующих выработку теломеразы. Их производители уверяют, что это возможно. Что ж, теломеры и теломераза действительно обладают удивительными свойствами, которые позволяют нам избежать чудовищных болезней и дольше чувствовать себя молодыми. Но они не являются чудесным эликсиром бессмертия – они не помогут преодолеть видовой предел продолжительности жизни. Мало того, если вы попытаетесь продлить свою жизнь, искусственно увеличив запасы теломеразы в организме, то лишь поставите себя под угрозу.
Беда в том, что у теломеразы есть и темная сторона. Вспомните историю доктора Джекила и мистера Хайда [4] : это один и тот же человек, чьи характер и поведение резко менялись в зависимости от того, стояли на улице день или ночь. Мы нуждаемся в помощи теломеразы – нашего доктора Джекила. Но если ее оказывается слишком много не в той клетке и в неудачное время, то теломераза приобретает обличье мистера Хайда и начинает стимулировать неконтролируемый рост клеток, способствуя возникновению рака [5] . Ведь по существу рак – это скопление клеток, которые делятся не переставая. Недаром его зачастую описывают как «вышедший из-под контроля процесс обновления клеток».
4
Упоминаются главные герои повести Роберта Льюиса Стивенсона «Странная история доктора Джекила и мистера Хайда».
5
Существует и иная, подтвержденная популяционными исследованиями точка зрения: удлинение
теломер, наоборот, способствует профилактике рака за счет того, что они удлиняются и у клеток иммунной системы, которые активнее выискивают мутантные клетки и уничтожают их. – Примеч. рецензента.Рис. 12. Гены и болезни, связанные с теломерами. Гены, отвечающие за состояние теломер, способны защитить нас от ряда распространенных хронических заболеваний, но точно так же они могут повысить риск развития определенных видов рака. Вариация гена, увеличивающая количество теломеразы и теломерных белков, способствует большей длине теломер. Благодаря этой природной уловке снижается риск многих возрастных заболеваний, в том числе сердечно-сосудистых болезней и болезни Альцгеймера. Но повышенное содержание теломеразы также приводит к тому, что у клеток, склонных перерождаться в раковые, может начаться неконтролируемое деление, из-за чего возрастает риск возникновения опухоли мозга, меланомы и рака легких. Так что больше – далеко не всегда лучше!
Нет никакого смысла в том, чтобы закармливать здоровые клетки искусственной теломеразой, которая спровоцирует их превращение в злокачественные. До тех пор пока безопасность средств на основе теломеразы не будет доказана в масштабных долгосрочных исследованиях, лучше воздержаться от употребления таблеток, кремов или инъекций, которые – если верить заявлениям производителей – увеличивают уровень этого фермента в организме. Иначе в зависимости от индивидуальной предрасположенности вы рискуете повысить вероятность развития одного или нескольких видов рака (например, меланомы, рака легких или опухоли мозга). Неудивительно, что наши клетки держат теломеразу под строгим контролем.
Приняв во внимание эту пугающую информацию, вы, вероятно, спросите: с какой стати мы вообще предлагаем вам стимулировать выработку теломеразы? Ответ заключается в том, что существует огромная разница между естественной физиологической реакцией организма на приведенные в книге рекомендации, касающиеся здорового образа жизни, и употреблением искусственных добавок. Каким бы «натуральным» ни было растение, из которого их изготовили, не забывайте, что растения – это настоящие природные заводы по производству химического оружия, в ходе эволюции обзаведшиеся целым арсеналом сильных химикатов для борьбы с голодными животными и болезнетворными микроорганизмами. Мы же предлагаем стимулировать активность теломеразы мягкими способами, да и уровень фермента они повышают лишь в безопасных пределах. Не стоит переживать: если вы решите последовать нашим советам, вероятность заболеть раком ничуть не возрастет. Уровень теломеразы просто не сможет повыситься до опасных значений.
Как бы парадоксально это ни звучало, но следить за состоянием своих теломер нужно в том числе и для борьбы с раком. Отдельные его виды чаще развиваются, если теломеры становятся слишком короткими из-за недостатка теломеразы. Это, в частности, относится к лейкемии, раку кожи (за исключением меланомы) и к некоторым разновидностям рака желудочно-кишечного тракта, например к раку поджелудочной железы. Доказательством служит тот факт, что у людей, рожденных с мутацией, которая деактивирует ген теломеразы, повышен риск развития этих онкологических заболеваний. Они возникают из-за того, что гены, потеряв защиту в виде теломер, становятся более уязвимыми, а повреждение генов в конечном итоге может привести к раку. Кроме того, при низком уровне теломеразы теломеры в иммунных клетках ослабевают. Обычно иммунная система бдительно следит за всеми чужеродными угрозами, в число которых входят вредоносные раковые клетки, а также поступающие извне патогенные микроорганизмы: бактерии и вирусы. Если теломеры недостаточно длинные, чтобы эффективно защищать генетический материал хромосом, клетки иммунной системы быстро стареют.
Избыток теломеразы (даже при наличии нормальной вариации ее гена) повышает риск развития некоторых видов рака. А чересчур активная теломераза начинает питать большинство разновидностей раковых клеток, стоит только обычным клеткам переродиться в злокачественные. Впрочем, и темная сторона теломеразы может не навсегда остаться такой уж темной. Ученые установили, что теломераза становится гиперактивной приблизительно в 80–90 % случаев всех злокачественных новообразований, причем ее уровень возрастает в десятки и сотни раз по сравнению с концентрацией теломеразы в обычных клетках. Весьма вероятно, что это открытие однажды поможет создать мощное оружие для борьбы с раком. Раз уж для неконтролируемого роста раковым клеткам нужна теломераза, то, возможно, от рака можно вылечить, если выборочно дезактивировать теломеразу исключительно в клетках опухоли. Исследователи усердно разрабатывают эту концепцию.