Живи долго! Научный подход к долгой молодости и здоровью
Шрифт:
mTOR
Это звучит как научная фантастика. Бактерии в пробирке, наполненной грязью с таинственного острова, создали соединение, продлевающее жизнь. Исследователи назвали его рапамицином – по имени родины бактерий, мистического острова Пасхи, известного под местным названием Рапануи и славящегося своими высеченными из камня фигурами [1356] . Рапамицин ингибирует фермент, получивший название mTOR, или «механическая мишень рапамицина». Впоследствии mTOR был назван «главным фактором, определяющим продолжительность жизни и старение» [1357] .
1356
Vezina C, Kudelski A, Sehgal SN. Rapamycin (AY-22,989), a new antifungal antibiotic. I. Taxonomy of the producing streptomycete and isolation of the active principle. J Antibiot (Tokyo). 1975;28(10):721–6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1102508/
1357
Garza-Lombo C, Gonsebatt ME. Mammalian target of rapamycin: its role in early neural development and in adult and aged brain function. Front Cell Neurosci. 2016;10:157. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27378854/
На полной скорости
Что на самом деле делает этот фермент? mTOR является основным регулятором роста у животных [1358] , и его активация приводит к увеличению размера и количества клеток [1359] .Когда
1358
Sabatini DM. Twenty-five years of mTOR: uncovering the link from nutrients to growth. PNAS. 2017;114(45):11818–25. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29078414/
1359
Liu GY, Sabatini DM. mTOR at the nexus of nutrition, growth, ageing and disease. Nat Rev Mol Cell Biol. 2020;21(4):183–203. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31937935/
Действие mTOR описывается как двигатель «скоростного автомобиля без тормозов». В этой аналогии старение – это мчащийся автомобиль, который заезжает под знак «Ограничение максимальной скорости» (аналог зрелого возраста) и сеет хаос, потому что не хочет и не может затормозить. У живых организмов нет тормозов, потому что они никогда в них не нуждались. В дикой природе животные нечасто живут столь долго, чтобы испытать старение. Большинство из них умирает, не достигнув зрелого возраста, то же самое можно сказать и о человеке. Например, в XVII веке большинство жителей Лондона, по-видимому, не доживали даже до 16 лет [1360] .
1360
Blagosklonny MV. TOR-driven aging: speeding car without brakes. Cell Cycle. 2009;8(24):4055–9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19923900/
В условиях ранней смертности живые существа должны расти как можно быстрее, чтобы успеть размножиться до того, как погибнуть от внешних причин. Лучшей эволюционной стратегией может быть бег на полной скорости. Однако после финиша, после победы в гонке за передачу своих генов, мы все равно несемся вперед с неограничиваемой скоростью, в том числе и благодаря этому ферменту. Если в детстве mTOR – это двигатель роста, то во взрослом возрасте его можно считать двигателем старения.
Это так называемая компромиссная теория старения – концепция, известная как антагонистическая плейотропия, согласно которой ген может оказывать положительный эффект в молодости и отрицательный – в старости. Это объясняет, как «вредные» гены позднего возраста могут сохраняться в популяции [1361] . Например, провоспалительный «ген Альцгеймера», по-видимому, защищает нас от некоторых детских инфекций, которые были главными убийцами на протяжении большей части существования человечества [1362] .
1361
Schmeisser K, Parker JA. Pleiotropic effects of mTOR and autophagy during development and aging. Front Cell Dev Biol. 2019;7. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31572724/
1362
Vasunilashorn S, Finch CE, Crimmins EM, et al. Inflammatory gene variants in the Tsimane, an indigenous Bolivian population with a high infectious load. Biodemography Soc Biol. 2011;57(1):33–52. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21845926/
Не имея ограничений, mTOR работает на полную мощность, активизируя производство клеточных строительных блоков для нового роста и отменяя любые планы по реконструкции или сносу. Чтобы сохранить рост любой ценой, mTOR активно подавляет аутофагию, препятствуя очищению и омоложению клеток [1363] . В главе «Аутофагия» я объяснил, что это может привести к ускоренному старению. И наоборот, если затормозить mTOR, это, по-видимому, замедлит процесс старения, продлевая жизнь и сохраняя здоровье. Ингибирование mTOR считается наилучшим проверенным регулятором старения [1364] .
1363
Huebbe P, Schloesser A, Rimbach G. A nutritional perspective on cellular rejuvenation. Oncotarget. 2015;6(16):13846–7. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26116836/
1364
Sabatini DM. Twenty-five years of mTOR: uncovering the link from nutrients to growth. PNAS. 2017;114(45):11818–25. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29078414/
Почвенные бактерии, собранные на острове Пасхи, производили рапамицин не для замедления старения, а для остановки роста своего естественного врага – почвенных грибов [1365] , подобно тому как грибы производят пенициллин для уничтожения конкурирующих бактерий. Грибы, начиная с дрожжей, имеют гены, эквивалентные mTOR, как и все растения и животные. mTOR – это универсальный регулятор роста развитых форм жизни [1366] . Таким образом, хотя рапамицин изначально привлекал внимание как противогрибковый препарат, вскоре мы узнали, что он обладает и многими другими способностями.
1365
Blagosklonny MV. Does rapamycin slow down time? Oncotarget. 2018;9(54):30210–2. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30100983/
1366
Wei Y, Zhang YJ, Cai Y. Growth or longevity: the TOR’s decision on lifespan regulation. Biogerontology. 2013;14(4):353–63. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23740528/
Универсальный антивозрастной препарат
В десятках опубликованных исследований было показано, что рапамицин, замедляя работу mTOR, увеличивает среднюю и максимальную продолжительность жизни лабораторных мышей [1367] . А если вы не грызун? Рапамицин представляется универсальным антивозрастным препаратом, который увеличивает продолжительность жизни у всех животных и других организмов, протестированных на сегодняшний день [1368] , – единственный известный препарат, способный это делать [1369] . Он может работать, даже если начать его принимать в середине жизни.
1367
Swindell WR. Meta-analysis of 29 experiments evaluating the effects of rapamycin on life span in the laboratory mouse. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2017;72(8):1024–32. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27519886/
1368
Blagosklonny MV. Rapamycin for longevity: opinion article. Aging (Albany NY). 2019;11(19):8048–67. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31586989/
1369
Weichhart T. mTOR as regulator of lifespan, aging, and cellular senescence: a mini-review. Gerontology. 2018;64(2):127–34. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29190625/
Первоначальный эксперимент, проведенный Национальным институтом США по проблемам старения и опубликованный в 2009 году, был отложен из-за того, что исследователи столкнулись с проблемой сохранения стабильности рапамицина в кормовых гранулах для мышей. (Его нельзя просто растворить в питьевой воде, поскольку он растворим в жирах [1370] .) К моменту начала эксперимента возраст мышей составлял 600
дней, что эквивалентно 60 человеческим годам [1371] . Несмотря на то что мышам начали давать препарат так поздно, продолжительность их жизни увеличилась примерно на 12 %, что может равняться более чем семи дополнительным годам жизни человека [1372] .1370
Sharp ZD, Strong R. The role of mTOR signaling in controlling mammalian life span: what a fungicide teaches us about longevity. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2010;65A(6):580–9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20083554/
1371
Kaeberlein M, Kennedy BK. A midlife longevity drug? Nature. 2009;460(7253):331–2. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19606132/
1372
Blagosklonny MV. Rapamycin for longevity: opinion article. Aging (Albany NY). 2019;11(19):8048–67. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31586989/
Вначале велись споры о том, является рапамицин действительно антивозрастным средством или «просто» мощным противораковым препаратом, удлиняющим продолжительность жизни за счет предотвращения развития рака [1373] . Сигнальный путь mTOR гиперактивен в 80 % случаев рака человека, где mTOR играет ключевую роль в поддержании роста опухоли [1374] . Когда рапамицин был клинически использован для предотвращения отторжения трансплантатов органов (путем подавления пролиферации иммунных клеток, атакующих новый орган), обнаружили своеобразный побочный эффект [1375] : он приводил к исчезновению рака. У 15 пациентов с подтвержденной биопсией саркомой Капоши – раком, который часто поражает кожу, – в течение 3 месяцев после начала терапии рапамицином все очаги кожной саркомы исчезли [1376] . Поскольку mTOR является главным регулятором клеточного роста, снижение заболеваемости раком неудивительно, но последующие исследования показали, что рапамицин способен на гораздо большее.
1373
Arriola Apelo SI, Lamming DW. Rapamycin: an inhibiTOR of aging emerges from the soil of Easter Island. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2016;71(7):841–9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27208895/
1374
Liu GY, Sabatini DM. mTOR at the nexus of nutrition, growth, ageing and disease. Nat Rev Mol Cell Biol. 2020;21(4):183–203. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31937935/
1375
Weichhart T. mTOR as regulator of lifespan, aging, and cellular senescence: a mini-review. Gerontology. 2018;64(2):127–34. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29190625/
1376
Stallone G, Schena A, Infante B, et al. Sirolimus for Kaposi’s sarcoma in renal-transplant recipients. N Engl J Med. 2005;352(13):1317–23. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15800227/
На животных моделях было выявлено, что он также увеличивает продолжительность жизни [1377] . Оказалось, что рапамицин противодействует возрастному снижению когнитивных и физических функций [1378] , способствует регенерации пародонтальной кости, удерживающей зубы на месте [1379] , предотвращает потерю слуха [1380] , дисфункцию артерий [1381] и жесткость сухожилий [1382] . Он даже способен омолаживать сердца пожилых мышей [1383] . Примечательно, что преимущества для здоровья и долголетия могут быть достигнуты при интервальном или кратковременном приеме препарата, например по одной дозе каждые 5 дней [1384] или в течение нескольких месяцев в среднем возрасте [1385] .
1377
Majumder S, Caccamo A, Medina DX, et al. Lifelong rapamycin administration ameliorates age-dependent cognitive deficits by reducing IL-1ss and enhancing NMDA signaling. Aging Cell. 2012;11(2):326–35. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22212527/
1378
Wilkinson JE, Burmeister L, Brooks SV, et al. Rapamycin slows aging in mice. Aging Cell. 2012;11(4):675–82. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22587563/
1379
An JY, Kerns KA, Ouellette A, et al. Rapamycin rejuvenates oral health in aging mice. Elife. 2020;9:e54318. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32342860/
1380
Altschuler RA, Kanicki A, Martin C, Kohrman DC, Miller RA. Rapamycin but not acarbose decreases age-related loss of outer hair cells in the mouse cochlea. Hear Res. 2018;370:11–5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30245283/
1381
Lesniewski LA, Seals DR, Walker AE, et al. Dietary rapamycin supplementation reverses age-related vascular dysfunction and oxidative stress, while modulating nutrient-sensing, cell cycle, and senescence pathways. Aging Cell. 2017;16(1):17–26. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27660040/
1382
Zaseck LW, Miller RA, Brooks SV. Rapamycin attenuates age-associated changes in tibialis anterior tendon viscoelastic properties. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2016;71(7):858–65. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26809496/
1383
Dai DF, Karunadharma PP, Chiao YA, et al. Altered proteome turnover and remodeling by short-term caloric restriction or rapamycin rejuvenate the aging heart. Aging Cell. 2014;13(3):529–39. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24612461/
1384
Arriola Apelo SI, Pumper CP, Baar EL, Cummings NE, Lamming DW. Intermittent administration of rapamycin extends the life span of female C57BL/6J mice. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2016;71(7):876–81. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27091134/
1385
Bitto A, Ito TK, Pineda VV, et al. Transient rapamycin treatment can increase lifespan and healthspan in middle-aged mice. Elife. 2016;5:e16351. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27549339/
Как заботливый хозяин собаки я с воодушевлением прочитал о проекте «Старение собак», в рамках которого владельцы собак среднего возраста приводили своих питомцев, чтобы те приняли участие в исследовании, в ходе которого собаки были разделены на группы: с низким содержанием рапамицина, высоким содержанием рапамицина или плацебо в течение 10 недель. Как и в исследованиях на мышах, оказалось, что рапамицин, по крайней мере частично, устраняет возрастные нарушения работы сердца у собак без каких-либо побочных эффектов. Большинство владельцев собак, получавших рапамицин, сообщали, что их питомцы стали более активными и энергичными по сравнению с теми, кому давали плацебо [1386] . Настало время испытать рапамицин на людях. В ролике see.nf/rapamycin я рассказываю обо всех испытаниях рапамицина, проведенных на сегодняшний день. Итог? Он еще не готов к применению в качестве антивозрастного препарата.
1386
Urfer SR, Kaeberlein TL, Mailheau S, et al. A randomized controlled trial to establish effects of short-term rapamycin treatment in 24 middle-aged companion dogs. Geroscience. 2017;39(2):117–27. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28374166/