Секреты долголетия
Шрифт:
Глава 10. Свободно-радикальная теория
Одной из важнейших современных теорий, рассматривающих процесс старения как результат процессов, происходящих на молекулярном уровне, считается свободно-радикальная теория.
Эта теория, практически одновременно выдвинутая Д. Харманом (1956) и Н. М. Эммануэлем (1958), предполагает, что старение является результатом случайного вредоносного повреждения тканей свободными радикалами [11, 12]. По словам Хармана, его интерес к этой проблеме возник после того, как его жена познакомила его со статьёй «Завтра вы сможете быть моложе», написанной Вильямом Лоренсом и напечатанной в «Нью-Йорк таймс». Эта статья
В ходе жизнедеятельности каждой клетки через неё проходит огромное количество кислорода, который используется для клеточного дыхания, обеспечивающего клетку энергией. Однако небольшая часть кислорода при этом уходит в паразитные соединения, обладающие огромной реакционной способностью. Их называют «активные формы кислорода», или сокращённо АФК, хотя в их составе находится не только кислород.
Примерами таких веществ могут служить перекись водорода и озон. Однако эти два вещества относительно мало активны и могут существовать долгое время. Другие же АФК могут быть несравненно агрессивней, но, к счастью, живут в организме лишь тысячные доли секунды.
Если такой агрессивный, химически активный свободный радикал случайно покидает то место, где он нужен, он может повредить и ДНК, и РНК, и белки, и липиды.
В результате этих атак повреждаются и митохондрии – своеобразные энергетические станции внутри клетки, которые обеспечивают процесс клеточного дыхания, в результате которого выделяется энергия. Именно в митохондриях происходит большинство окислительных реакций, и в результате этого они получают большую часть повреждений.
Накопление этих повреждений и является сутью старения. Подсчитано, что за семьдесят лет жизни человека организм производит около тонны радикалов кислорода. Два – пять процентов вдыхаемого с воздухом кислорода превращается в его токсические радикалы.
Но природа предусмотрела механизм защиты от избытка свободных радикалов: кроме супероксиддисмутазы и некоторых других синтезируемых в митохондриях и клетках ферментов, антиоксидантным действием обладают многие вещества, поступающие в организм с пищей, в том числе витамины А, С, Е. Ежедневное употребление в пищу овощей и фруктов, чая и даже кофе обеспечивают поступление в организм достаточного количества полифенолов, являющихся хорошими антиоксидантами. К сожалению, антиоксиданты проходят внутрь митохондрий с трудом и в недостаточных количествах.
С другой стороны, избыточное количество антиоксидантов, например в виде биологических добавок, может усилить окислительные процессы в клетках и тем самым оказать вред организму. Вообще большинство биологов считает, что здоровый организм обладает собственной мощнейшей системой антиоксидантной защиты.
Эта теория объясняет не только механизмы старения, но и широкий круг связанных с ним патологических процессов: сердечно-сосудистые заболевания, ослабление иммунитета, нарушения функции мозга, катаракту, рак и др.
Теория оксидативных повреждений признается в настоящее время большинством геронтологов. Они приходят к выводу, что «продолжительность жизни организмов с одинаковым темпом метаболизма должна коррелировать с уровнем их антиоксидантной защиты» (Fleming et al, 1992).
Эта теория по своей сути близко стоит с так называемой теорией «перекрёстных сшивок»[14]. В этой последней теории роль агрессивных веществ играют сахара, прежде всего, всегда присутствующая в организме человека глюкоза. Сахара могут соединяться с различными белками, и при этом может происходить
сшивание или слипание молекул друг с другом. Эта сшивка захватывает соседние молекулы, образуя скопление клеточного мусора. Ткани теряют эластичность, становясь труднопроходимыми для необходимых в процессе обмена веществ и даже для электрических импульсов.Как предполагают учёные, одним из проявлений такой сшивки является потеря тканями эластичности и, как следствие этого, появление морщин на коже. Но значительно более ощутимый вред организму приносит потеря эластичности кровеносных сосудов и ткани лёгких.
У организма в принципе есть механизмы для разрушения подобных сшивок, но этот процесс требует от него больших энергетических затрат и с возрастом нарушается. В настоящее время ведётся работа по производству лекарственных препаратов, разбивающих внутренние сшивки и превращающих их в питательные вещества для клеток.
Глава 11. Теория апоптоза
Теория апоптоза, или самоубийства клеток, была выдвинута академиком РАН Владимиром Петровичем Скулачёвым [1, 5]. «Апоптоз» – греческое слово, которое в переводе означает «листопад». Этот термин ввёл в научный обиход ещё древнегреческий врач Гален. Он отметил, что если надломить ветку, с которой уже начали опадать листья, то листопад прекращается, и листья, хотя и меняют цвет, засыхают, но всё же остаются на ветке. То есть опадание, в отличие от их омертвления на сломанной ветке, – физиологический процесс, преднамеренное самоубийство листьев ради сохранения жизни дерева.
В. П. Скулачёв считает, что старение – это не столько накопление поломок в организме, ведущих к смерти, сколько запускаемая на генном уровне программа апоптоза. Он пришёл к выводу о существовании некоей генетической программы самоуничтожения, которая постепенно и разрушает организм. Оригинальность идеи Скулачёва в том, что в противовес мнению многих геронтологов о старении как о многофакторном процессе накапливающихся повреждений он предлагает гипотезу единого поступательного процесса.
Согласно теории Скулачёва, клетка, совершив свой жизненный цикл или подвергшись действию неблагоприятных факторов (ионизирующее излучение, заражение вирусами и т. д.), или же при трансформации в раковую клетку и др., должна сама себя уничтожить, совершить «самоубийство» – вступить на путь апоптоза.
Многие учёные считают, что в половине случаев рак появляется тогда, когда «ломается» ген, кодирующий белок р53, который отвечает за изменения и мутации в ДНК. При первом же их обнаружении он посылает предраковой клетке с изменённым генетическим материалом приказ «покончить жизнь самоубийством».
Клетка-самоубийца отмирает безболезненно, она как бы сама себя разбирает на части, которые соседние клетки используют в качестве строительного материала. В этом отличие апоптоза от некроза или травматической гибели клетки из-за травмы, ожога, отравления, недостатка кислорода в результате закупоривания кровеносных сосудов, когда разрывается клеточная мембрана, и содержимое клетки вытекает наружу.
Самоубийство происходит не только на клеточном уровне (апоптоз), но и на субклеточном (разрушение органелл, например, митохондрий, при неправильном функционировании – митоптоз), органном (органоптоз), а самое главное – на организменном (феноптоз). Учёный называет этот процесс «самурайским законом биологии» – лучше умереть, чем ошибиться. Суть этого закона заключается в том, что во всех живых системах, начиная с внутриклеточных органелл до человеческого организма, существует система самоликвидации клеток. С помощью апоптоза природа выбраковывает плохие и лишние клетки.