Генетическая лотерея

• Укорочение теломер. Теломеры – это конструкции на концах хромосом, имеющие предохранительную функцию. Иногда их для простоты понимания называют «защитными колпачками» на концах хромосом. При каждом новом делении клетки теломеры укорачиваются, пока не износятся до конца, в конечном итоге клетка отмирает. Однако длина теломер и скорость их укорочения у разных людей может отличаться.

• Нарушение внутриклеточного гомеостаза белков. Клетки используют множество механизмов контроля качества для сохранения стабильности и функциональности своих белков. С возрастом эти механизмы могут нарушаться.

• Эпигенетические изменения. Это изменения, которые происходят под влиянием внешних факторов и могут влиять на активность некоторых генов. Накопление таких изменений может сокращать жизнь клеток.

• Митохондриальная дисфункция. При старении активность митохондрий – «энергетических станций» клетки – снижается, а продукты их деятельности – свободные радикалы – накапливаются. Свободные радикалы повреждают клетки и ускоряют их гибель.

• Снижение запаса стволовых клеток. Стволовые клетки – это «универсальные» клетки, которые могут превратиться в необходимые по профилю клетки организма. Когда запас стволовых клеток заканчиваются, отмирающие клетки теряют преемников.

• Нарушение передачи межклеточных сигналов. Для клеток характерно взаимодействие между собой. Если этот механизм нарушается, то нарушается регуляция некоторых процессов в организме.

• Накопление генетических ошибок. В ДНК периодически случаются «поломки», которые организм

успешно чинит. Однако с возрастом такие поломки все же могут накапливаться, что может приводить, к примеру, к онкологическим заболеваниям.

Преждевременное старение и генетика

Если говорить о преждевременном старении, не связанном с наследственными заболеваниями, то ученые не могут выделить один или два конкретных гена. Дело в том, что в старении задействовано множество клеточных процессов, на каждый из которых влияют гены. Так, предполагается влияние генов, участвующих в жировом обмене и генов, контролирующих жизнь и смерть клеток. Необходимо помнить, что помимо генетики влияние на старение оказывают и факторы внешней среды, такие как воздействие солнца, курение, питание и т. д.

Прогерия

Существуют и редкие генетические синдромы, вызывающие преждевременное старение, которое в данном случае обычно называют прогерией.

Наиболее известные – синдром Хатчинсона-Гилфорда, вызывающий детскую прогерию, и синдром Вернера, связанный с прогерией у взрослых.

Синдром Хатчинсона-Гилфорда

Дети с синдромом обычно выглядят нормально при рождении и в раннем младенчестве, но затем растут медленнее, чем другие дети, не прибавляют в весе с нужной скоростью. У них выпадают волосы, стареет кожа, начинаются проблемы с суставами и артериями. В результате они становятся похожи на маленьких старичков и рано умирают.

Синдром Хатчинсона-Гилфорда вызывают мутации в гене LMNA. Этот ген кодирует белок ламин А, который является важным компонентом оболочки ядра клетки. Измененный в результате мутации в гене белок делает ядерную оболочку нестабильной и постепенно ядро повреждается, повышая вероятность преждевременной гибели клетки.

Синдром Вернера

Синдром характеризуется быстрым появлением признаков, связанных с нормальным старением. Люди с этим расстройством обычно нормально растут и развиваются, а характерный вид обычно начинает развиваться после 20 лет. У больных седеют и выпадают волосы, голос становится хриплым, кожа истончается, могут развиться катаракта, сахарный диабет 2 типа, остеопороз, онкологические заболевания.

Синдром Вернера вызывают мутации в гене WRN. Продукт гена, как считается, выполняет несколько задач, связанных с поддержанием и восстановлением нормальной структуры ДНК и подготовкой к делению клетки. Мутации в гене часто приводят к появлению аномально короткого нефункционального белка-продукта.

Есть ли ген молодости?

Старение можно описать как биологические изменения организма, накапливающиеся в течение жизни и приводящие к снижению его приспособленности, где под приспособленностью можно понимать способность организма эффективно поддерживать свои функции и бороться с влиянием негативных факторов среды.

Под старением также подразумевается проявление первых симптомов возрастных заболеваний, то есть заболеваний, встречающихся в основном в зрелом и пожилом возрасте (рак, диабет, сердечно-сосудистые заболевания и другие). В таком случае допустимо употребление термина продолжительность здоровой жизни – времени существования человека до появления первых возрастных заболеваний. Несмотря на огромные успехи в развитии науки и тот факт, что старение и продолжительность жизни являются глобальной проблемой человечества, во многом движущей наше развитие как вида, ученые до конца не могут сложить единую картину того, почему мы стареем и какие факторы на это влияют. Сейчас мы поговорим о некоторых примерах доказанного влияния генетики на продолжительность жизни и порассуждаем о том, возможно ли теоретически жить вечно.

Исследования старения, продолжительности жизни (как общей, так и здоровой) требуют сравнения различных групп людей, объединенных по некоторым признакам здоровья, возраста появления возрастных заболеваний, долгожительства.

Сравнение и статистический анализ генетических маркеров в этих группах позволяют найти некоторые генетические вариации, присущие в большинстве группе людей с тем или иным признаком. Такого род исследования называются GWAS (полногеномный поиск ассоциаций) и применяются повсеместно для поиска связей между любыми признаками и генетической составляющей.

В контексте старения GWASы позволили установить некоторые гены, которые достаточно часто представлены в виде одного и того же варианта, например, у долгожителей. Это гены APOE, FOXO3A, HLA-DQA1 и SH2B3.

Часть этих генов имеет специфичную для отдельных популяций связь со старением, что говорит о неоднозначности влияния некоторых генов на продолжительность жизни и ее зависимости от многих других генетических факторов, специфичных для популяции. В целом, накопленные научные данные позволяют сказать, что продолжительность жизни на четверть – треть зависит от генетики, в то время как все остальное является факторами внешней среды: образ жизни, питание, экологическая ситуация.

Не так давно научному сообществу стали открываться новые горизонты генетических исследований вследствие создания и открытия доступа к биобанкам – огромным базам обезличенных генетических данных и данных о человеке (болезни, внешность, возраст, пол, семейная история заболеваний, национальность, физиологические и биохимические параметры и т. п.) для сотен тысяч людей.

Подобные биобанки позволили детально исследовать, в частности, вопрос старения с разных сторон. Например, недавнее совместное исследование ученых из России и США показало, что продолжительность жизни (и общей, и здоровой) статистически значимо зависит от количества ультраредких мутаций в различных генах.