Как сохранить молодость, укрепить здоровье и увеличить продолжительность жизни

Удлинение теломер останавливает старение не только клеток, но и человеческих тканей.

В 2009 году за исследование теломеразы получили Нобелевскую премию Элизабет Блэкберн, Кэрол Грейдер и Джек Шостак. Влияя на длину теломер, старение можно остановить и обратить вспять многие аспекты старения.

Существующие лимиты Хейфлика (лимиты деления клеток) сильно изменило понимание клеточного старения. Он говорит о том, старение происходит внутри клеток, а не между ними. Не существует таинственной субстанции или действующего во всем организме процесса, служившего движущей силой старения. У этой идеи есть и эмпирическое доказательство, основанное на экспериментах и познаниях о человеческих болезнях. Клетки, которые не делятся, не демонстрируют никаких признаков клеточного старения, а вот в клетках, которые делятся, вне зависимости от того, сколько прошло времени, возраст определяется количеством делений клетки, а не временем ее жизни. Как и многие другие клетки в нашем организме, сосудистые клетки   в коронарных артериях и глиальные клетки мозга делятся, длина их теломер уменьшается и начинаются возрастные изменения, именно они вызывают болезни сердца и нейронов мозга.

Мышечные клетки в сердце и нейроны в мозге не стареют, но они зависимы от других клеток, которые стареют, и, когда это происходит, мы начинаем болеть. Старение происходит в клетках, которые делятся, и вызывают болезни в других клетках, которые, возможно, вообще не делятся – или не стареют.

Старение клетки – сейчас уже общепринятая идея, но со временем мы стали соглашаться и с более общей моделью: клеточное старение вызывает  возрастные заболевания и старение самого тела. Если ваши клетки молоды, то вы – молоды. Если ваши клетки стары, то вы

1

– стары. Старение – это продукт клеточного одряхления. Препарат ТЕЛОМЕРОЛ, достраивая теломеры, омолаживает клетки. Подразумевается, что если вам удастся не позволить клеткам стареть, то вы будете вечно молоды.

Репликометром Хейфлика, как мы теперь знаем, служат теломеры. А возможность омолодить человека содержится в ферменте под названием теломераза, который влияет на удлинение теломер. Удлинение теломер помогает не только замедлить старение, но и обратить его вспять.

Клетки используют ферменты, называемые ДНК-полимеразами, чтобы копировать ДНК, из которой состоит хромосома. Но эти ферментам приходится держаться за часть старой хромосомы, которая находится прямо под ней: точно также с помощью вагона метро можно прокладывать новые рельсы в туннеле, но вот прямо под собой он рельсы проложить не может.

Поскольку ДНК-полимераза может копировать только в одном направлении, и должна всегда держаться за маленькую часть хромосомы, она не может вернуться и скопировать пропущенные нуклеотиды.

Во время репликации копируется большая часть хромосомы, но не вся: маленькая часть всегда теряется. Каждый раз при копировании хромосома становится чуть короче. Как оказалось, фермент при копировании хромосомы как раз держится за теломеру. Поскольку часть теломеры, за которую держится ДНК-полимераза, невозможно скопировать, новая теломера становится чуть короче исходной. Когда вы молоды, точнее, когда ваши клетки молоды – длина теломеры составляет примерно 15 тыс. спаренных оснований. Когда клетки теряют способность делиться, длина теломеры сокращается примерно до 8 тыс. оснований. Таким образом, укорочение теломер – это механизм, благодаря которому существует лимит Хейфлика.

Некоторые клетки никогда не стареют. В их числе – одноклеточные организмы и гаметы. Значит, все-таки существует какой-то способ вернуть назад и скопировать конец хромосомы, который в первый раз пропустили. Фермент, который помогает клетке вернуться и заново удлинить теломеру, называется теломеразой. Он позволяет клеткам восстановить первоначальную длину теломер, чтобы эти клетки могли и дальше ремонтировать себя и продолжать размножаться. Теломеры укорачиваются с каждым делением только в клетках, не выделяющих теломеразу (то есть в большинстве соматических клеток).

Все ткани состоят из соматических клеток, за исключение половых клеток – гамет. Это сперматозоиды у мужчин и яйцеклетки у женщин.

2

Большинство соматических клеток не производят теломеразу, так что с каждым делением их теломеры укорачиваются. Исключение составляют стволовые клетки: они производят теломеразу, которая поддерживает длину теломер, несмотря на постоянное деление клеток.

 Экспрессия генов влияет на то, как в клетках с помощью хромосом производятся белки и другие ключевые молекулы. У молодых клеток – молодой паттерн экспрессии генов, а у старых клеток – старый паттерн. Каждое укорочение теломер замедляет скорость экспрессии генов. В результате скорость ремонта ДНК и восстановление молекул замедляется, так что ДНК и другие молекулы – белки, молекулы липидных мембран и прочие строительные материалы, благодаря которым молодые клетки работают так хорошо, получают все больше повреждений. В конце концов, клетки одновременно теряют свои функции и способность к делению. Они не могут ни выполнять специализированную работу, ни восстанавливать отмирающие вокруг них клетки в тканях. Поэтому, когда мы стареем, наша кожа истончается, а оболочки суставов изнашиваются.

Клетки с теломеразой могут поддерживать себя вечно. Клетки без теломеразы постепенно катятся под гору: они не могут отремонтировать повреждения, не могут восстановить молекулы и, в конце концов, утрачивают даже способность делиться. Неважно, умирают они или просто становятся неподвижными и неэффективными – результат один: поражение тканей и болезнь.

Каждый человек начинает свою жизнь как оплодотворенная яйцеклетка, союз двух половых клеток. Яйцеклетка быстро делится, и новые зародышевые стволовые клетки дифференцируются в клетки всевозможных типов, из которых состоит тело. Стволовые клетки производят теломеразу, так что могут делиться, сколько угодно, не старея. У новорожденных младенцев несколько триллионов клеток, причем все они молодые и здоровые.

Теломераза не вызывает рак.

У некоторых соматических клеток длинные теломеры, которые с каждым делением укорачиваются, а сама стволовая клетка с каждым делением восстанавливает теломеры и создает все новые соматические клетки. Однако, процесс чаще всего идет неидеально, так что даже стволовые клетки постепенно теряют свои теломеры. В результате, когда мы стареем, наши стволовые клетки теряют способность восстанавливать недостающие соматические клетки. Стволовые клетки столетнего человека, например, все еще

производят новые кровяные тельца, но уже не так хорошо и не так

3

быстро, как в молодости.

Теперь теломерная теория старения становится понятнее. Большинство наших клеток не производит теломеразу, так что их теломеры укорачиваются после каждого деления. Укороченные теломеры изменяют экспрессию генов – и к худшему – клетки начинают отказывать. Симптомы старения, которые у нас наблюдаются – от морщин до повышенного риск развития рака и болезни Альцгеймера – отражают старение этих клеток. Что происходит, когда укорачиваются теломеры? Когда теломеры укорачиваются, страдает экспрессия генов, и клетка стареет. Чтобы разобраться как это работает, нужно кое-что понимать в функционировании клеток.

В клетках все находится в постоянном движении. В каждый момент времени молекулы в вашей клетке производятся и уничтожаются, накапливаются и уходят, постоянно перерабатываются. Все эти разрушения и перестройки кажутся пустой тратой ресурсов, и, да, действительно, энергия на это затрачивается колоссальная. Но, благодаря этому большинство молекул в клетке довольно новые и, следовательно, с большей вероятностью будут в хорошей форме и идеально функционировать. Клетка очень прилежно трудится, чтобы гарантировать, что каждая молекула работает именно так, как должна.