Морщины, болезни, потеря памяти и слабость первыми приходят в голову при разговоре о старении. Однако перечисленные симптомы — скорее видимый результат. Сам процесс происходит на уровне клеток: в них накапливаются мутации и повреждения, из-за чего организм начинает работать хуже. Нарушения, в свою очередь, возникают из-за разных причин: наследственность, образ жизни, внешние факторы. Существует несколько доказанных механизмов и причин старения, которые одновременно влияют на продолжительность жизни. В нашем материале — основные причины, которые сейчас активно исследуются в научном сообществе.
Клеточное старение
Клеточное старение — это процесс, при котором клетки перестают делиться и правильно выполнять свои функции. В норме стареющие клетки уничтожаются иммунной системой. Однако с возрастом этот механизм становится все менее эффективным, старых клеток накапливается слишком много и ткани перестают нормально функционировать. Все это может привести к развитию рака.
Важно уточнить, что старый организм не состоит только из клеток с признаками клеточного старения — но в нем их доля выше, чем в молодом. Один из способов борьбы со старением — уничтожение стареющих клеток.
Клетки стареют по нескольким причинам:
Укорочение теломер
Одна из главных — укорочение теломер. ДНК человека упакована в хромосомы. Теломеры — это участки ДНК, расположенные на концах каждой хромосомы. Их основная функция — защита хромосом от слипания и разрушения. Для наглядности хромосому можно сравнить со шнурком от ботинок, где теломеры — пластиковые наконечники, которые не дают нитям распускаться и спутываться. Однако с возрастом теломеры укорачиваются, пока полностью не исчезнут. Без теломер клетка прекращает свое деление и погибает. Можно сказать, процесс сокращения теломер — это те самые биологические часы, которые «тикают» у каждой клетки. Данный механизм ограничивает продолжительность жизни всех клеток, поэтому является центральным в процессе старения.
Некоторые из клеток, например стволовые и зародышевые, могут создавать фермент — теломеразу. Он способен поддерживать длину теломер во время клеточного деления, добавляя к концам хромосом определенную последовательность нуклеотидов. Благодаря этому механизму клетки, содержащие теломеразу, могут воспроизводиться бесконечно. Поэтому ученые ищут способы активировать теломеразу, чтобы увеличить число делений клеток.
Однако есть проблема. Клетки не просто так имеют ограниченный срок жизни. 90% раковых клеток также умеют создавать теломеразу, что делает их способными к бесконечной репликации. То есть одновременно с активацией теломеразы в здоровых клетках увеличивается количество делений и у «больных» мутировавших клеток.
Ошибки в ДНК
В каждой клетке организма есть молекула ДНК. При делении ДНК удваивается, чтобы в каждой дочерней клетке была своя копия. Иногда в процессе случаются генетические ошибки. Они нарушают работу клетки и могут повлиять на всю ткань, если проблему вовремя не устранить.
Эту задачу выполняют белки репарации — процесса восстановления того, что сломалось при делении или из-за внешних факторов. Иногда белки ошибаются и чинят неправильно. С возрастом таких ошибок становится больше, поэтому количество поврежденных клеток растет. Это — также одна из основных причин старения.
Наука пока не придумала метода совсем избежать генетических ошибок. Однако человек может помочь организму лучше справляться с репарацией. Для этого в рацион необходимо добавить такие микроэлементы, как селен, цинк, витамин С и витамин Е. Они положительно влияют на состояние организма, в том числе улучшают процесс восстановления.
Окислительный стресс
Когда клетки создают энергию, они также производят побочный продукт — свободные радикалы. Эти молекулы имеют свободный электрон, что делает молекулу крайне нестабильной. Чтобы стать стабильными, они атакуют обычные клетки или, например, нашу ДНК и пытаются отнять у них электрон. Затронутая клетка распространяет окислительную реакцию на прилегающие клетки или разрушается. Со временем этот ущерб накапливается и заставляет организм стареть.
Свободные радикалы могут образовываться в результате этого естественного процесса, но они также могут быть вызваны диетой, стрессом, курением, алкоголем, физическими упражнениями, противовоспалительными препаратами или воздействием солнца. Окислительный стресс не полностью объясняет все изменения, происходящие в организме с возрастом. Но все же избыток свободных радикалов вносит свой вклад в процесс старения.
Однако существуют вещества, которые помогают в борьбе с окислительным стрессом — антиоксиданты. Они нейтрализуют свободные радикалы, отдавая часть собственных электронов. Принося эту жертву, они действуют как естественный «выключатель» для свободных радикалов. Это помогает разорвать цепную реакцию, которая может повлиять на другие молекулы в клетке и клетки.
Наш организм имеет собственную систему антиоксидантной защиты. Например, ген SOD2 кодирует фермент, который играет важную роль в защите от свободных радикалов и окислительного стресса. Мутация в данном гене связана с повышенным риском диабета, сердечно-сосудистых заболеваний, рака. Есть также ген PON1, который кодирует фермент системы детоксикации и антиоксидантной защиты. Мутация в ней связана с повышенным риском развития атеросклероза, болезни Альцгеймера и онкологических заболеваний. Помимо ферментов, клетки нашего тела способны естественным образом вырабатывают некоторые мощные антиоксиданты, такие как альфа-липоевая кислота и глутатион.
Также антиоксиданты можно получать из пищи, например, витамины С, А, Е и флавоноиды. С помощью сбалансированного рациона мы можем минимизировать вред от свободных радикалов.
Митохондриальная дисфункция
Митохондрии — электростанции клеток, они поддерживают клеточное дыхание и участвуют в производстве энергии. У митохондрий есть собственные гены — митохондриальная ДНК. С возрастом в митохондриальной ДНК накапливаются ошибки, из-за чего митохондрии утрачивают свою функцию. Энергии на восстановление и рост перестает хватать. Это становится одной из причин старения.
Пока метода борьбы с этой причиной старения нет — ученые пока не умеют влиять на митохондрии.
Эпигенетические изменения
Каждая клетка организма имеет одинаковый набор генов. «Программа поведения» у всех клеток изначально одинаковые, но в зависимости от условий среды и получаемых сигналов клетки становятся тканями или органами и выполняют разные функции. Изменение функций клеток происходит за счет включения или выключения определенных генов. Это действие меняет свойства клетки, и она начинает по-другому себя вести.
Активность генов регулирует молекулярный механизм — эпигеном. Это указания насчет того, как управлять генами в тех или иных условия. С возрастом работа эпигенома нарушается. Это приводит к тому, что некоторые полезные гены отключаются, а вредные — включаются, что способствует возникновению связанных со старением заболеваний.
Хорошая новость в том, что изменение образа жизни и питание могут направленно воздействовать на активность генов, «включая» нужные и «выключая» ненужные.
Истощение стволовых клеток
Стволовые клетки не принадлежат к какому-либо конкретному органу и могут развиться в любой тип. Это делает их бесценным «стратегическим запасом» для восстановления и обновления организма.
С возрастом количество стволовых клеток в организме человека снижается. Истощение их запаса из-за старения, тяжелых заболеваний или вредных привычек лишает организм возможности самовосстановления. Препараты для омоложения стволовых клеток пока не созданы, но ученые активно работают над этим. Пока единственное, что может сделать человек, чтобы сохранить свои стволовые клетки — вести здоровый образ жизни.
Понимание причин старения — первый шаг на пути к продлению человеческой жизни. Хотя сейчас ученые еще не нашли секрет «вечной жизни», работа идет. Возможно, однажды человек с легкостью сможет заменять внутренние органы, лечить заболевания одной инъекцией, покупать в аптеке таблетки от клеточного старения и жить вечно.
Но уже сейчас стоит придерживаться сбалансированной диеты, поддерживать себя в хорошей физической форме, учиться бороться со стрессом и вовремя проходить медицинские обследования.
Автор: Левина Алина, генетик, биоинформатик, разработчик ДНК-тестов компании MyGenetics
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
