Наука старения: действенные методы омоложения и маркетинговые уловки

О прорывах в исследовании старения и лайфхаках для долгой и здоровой жизни мы поговорили с Михаилом Кароли, аспирантом и младшим научным сотрудником Центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус».

Михаил Кароли Фото: © из личного архива Михаила Кароли

Почему мы стареем? 

Старение — естественный процесс, связанный с тем, что клетки перестают делиться (клетки способны делиться только ограниченное число раз — примерно 55) и обновляться. Тому есть несколько причин. Перечислим их.

Cенесцентные клетки

Концевые участки хромосом, которые содержат повторяющуюся последовательность нуклеотидов TTAGGG (буквенные обозначения нуклеотидов: тимина, аденина и гуанина), называются теломерами. Такие последовательности не кодируют ничего и не несут полезной информации. Теломеры защищают ДНК от повреждений, постепенно сокращаясь после каждого деления клетки. Когда они заканчиваются или становятся критически короткими, активируется белок p53. Он вызывает остановку цикла, из-за чего клетка становится сенесцентной. Она выделяет особый секрет, который привлекает иммунные клетки для очистки, а также превращает соседние клетки в сенесцентные. Такие клетки уже не могут делиться, но регулируют работу факторов роста и цитокинов, активируя иммунный ответ. Учёные рассматривают сенесцентные клетки как один из факторов, исключив который, возможно, удастся снизить уровень системного воспаления, а значит, замедлить старение.

С каждым делением клетки теломеры укорачиваются, а когда достигают критической длины, клетка теряет способность к делению Изображение: © Яна Алябьева / «Сириус(Журнал»

Свободные радикалы

Старение организма связано и с накоплением свободных радикалов — молекул, имеющих неспаренный электрон на внешней орбитали. Благодаря этой особенности они очень активны и могут вступать в реакции с другими, нанося вред организму, повреждая клетки и ускоряя процесс старения. В организме свободные радикалы могут появляться в результате различных процессов, таких как дыхание, метаболизм жиров и белков, а также под воздействием внешних факторов — например, ультрафиолетового излучения, загрязнения окружающей среды и курения. Среди возможных последствий повреждения клеток свободными радикалами:

— нарушение работы митохондрий, приводящее к снижению выработки энергии и нарушению функционирования клеток;

— повреждение ДНК, которое может привести к мутациям, развитию рака, апоптозу и появлению сенесцентных клеток, которые также могут появляться из-за накоплений поломок генетического материала в клетке.

Изображение: © Яна Алябьева / «Сириус(Журнал»

Гены старения

Daf-2

Этот ген биологи нашли у нематод, изучая процесс их старения. Если уменьшить активность Daf-2, снижается скорость синтеза белков и роста организма. Благодаря этому черви стали жить в два раза дольше. Гомологи этого гена есть и в человеческом организме. 

ApoE 

У человека ген ApoE может быть представлен в трёх вариантах, один из которых связан с долгой жизнью, а другие, например ApoE-E4, наоборот, с её сокращением (особенно у мужчин). Последний вариант также связан с риском возникновения нейродегенеративных заболеваний, а вот аллель ApoE-E2 преобладает у долгожителей и ассоциируется с защитой от возрастных заболеваний. 

FOXO3 

Белок FOXO3 кодирует фактор транскрипции, регулирующий реакции ответа на стресс, изменения метаболизма, регуляцию клеточного цикла и апоптоз. Активность одноимённого гена влияет на продолжительность жизни. Так, его вариант rs2802292 ассоциирован со снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний и увеличением продолжительности жизни. Другие версии гена FOXO3 помогают человеку сохранить запас стволовых клеток головного мозга, которые потом превращаются в нервные клетки, что способствует сохранению здоровья и долголетию.

Занятия физкультурой — один из рабочих способов увеличить продолжительность жизни Фото: © Studio Romantic / Shutterstock / FOTODOM

Можно ли отсрочить старение? 

«Генная терапия не стоит на месте и разрабатывает новые методики, которые в будущем могут увеличить продолжительность жизни и повысить её качество. Согласно одной из теорий, подавление экспрессии фоллистатина помогает сохранить мышечную массу и уменьшает риск возникновения возрастных заболеваний, связанных с опорно-двигательной системой, а также ослабляет системное воспаление — один из факторов старения», — говорит Михаил Кароли.

Даже в случае доставки не всем клеткам локальная экспрессия фоллистатина даст системный эффект. Оптимальный уровень мышечной массы помогает поддерживать метаболизм на высоком уровне, что способствует лучшему контролю веса и снижению риска развития таких метаболических заболеваний, как диабет. Кроме того, у спортивных людей ниже риск травм опорно-двигательного аппарата в старости. 

У мышей подавление экспрессии фоллистатина спровоцировало увеличение продолжительности жизни на 40 %. Но у этой терапии есть неприятные побочные эффекты: проблемы с сердцем, нарушения в репродуктивной системе, увеличение риска развития онкологических заболеваний, если вектор встроится рядом с супрессорами опухолей и навредит их регуляции.

Несмотря на риски применения фоллистатиновой терапии, на неё решился 47-летний американский миллиардер Брайан Джонсон. Терапию он прошёл в Гондурасе, так как в США она запрещена. Процедура заключается в изменении строения ДНК с помощью плазмид, которые вводят человеку внутримышечно в живот и ягодицы. Миллионер полагает, что изменение генетической структуры позволит ему прожить до 120 лет. Но научных подтверждений того, что этот метод действительно работает и способствует омоложению организма, нет. 

Брайан Джонсон (справа) с сыном Талмеджем, разница в возрасте между ними — около 30 лет Фото: © blueprint

Если вы не хотите проводить на себе подобные эксперименты, но стремитесь сохранить молодость клеток, попробуйте завести несколько полезных привычек. 

• Займитесь высокоинтенсивными интервальными тренировками. Они запускают репарацию ДНК, увеличивают количество митохондрий и улучшают кровообращение. Не забывайте восстанавливаться, включать в свой рацион белки и клетчатку, а также хорошо спать (недосып увеличивает накопление тау-белков, приводящих к развитию болезни Альцгеймера).
• Включите в рацион продукты, богатые омега-3, витамином D и клетчаткой.
• Избегайте резких скачков сахара и гипергликемии. Белки, жиры и углеводы подвергаются реакции гликирования, в результате которой образуются конечные продукты гликирования (advanced glycation end products, или AGEs — если перевести эту аббревиатуру, символично получится слово «годы»), которые являются маркером старения и возрастных дегенеративных заболеваний. AGEs накапливаются в зрелом возрасте в мышцах, повреждают коллаген и эластин, а еще повышают риск саркопении и болезни Альцгеймера.

#спорт #здоровье #мышцы

Что такое саркопения и как ее избежать

Читать

На ком изучают старение?

Мы уже упомянули одних из любимых учёными подопытных — мышей. На них изучают гены, которые, вероятно, способны «перезагрузить» организм и вернуть клетки к «заводским настройкам». Воздействуя на эпигеном, можно изменить ход старения, замедляя или ускоряя его с помощью OSK-генов, которые активны только в стволовых клетках.

«Но фаворит среди модельных объектов для изучения старения всё-таки не мышь, а голый землекоп. Этот зверёк способен жить до 30 лет, что значительно больше, чем средняя продолжительность жизни других грызунов (4–5 лет). Учёные нашли в генах голого землекопа генетические особенности, которые позволяют ему замедлить процессы старения. Например, мутации в гене, кодирующем белок p53, который регулирует клеточный цикл», — рассказывает Михаил.

У голых землекопов повышена экспрессия альфа-2-макроглобулина — белка, который «ловит» вредные молекулы (повреждённые или денатурированные белки и факторы воспаления), а также генов, ремонтирующих повреждённые ДНК и хромосомы. Кроме того, организм этого грызуна поддерживает длину теломер и стабильность эпигенома — систем, которые у других видов с возрастом изнашиваются быстрее.

80 % жизни землекопы не демонстрируют признаков старения Фото: © Roman Klementschitz

Но главным сюрпризом для исследователей оказалась невосприимчивость голых землекопов к свободным радикалам. По классической теории активные формы кислорода (АФК) должны накапливаться, повреждать клетки и ускорять старение. Однако у голых землекопов, несмотря на низкую температуру тела и медленный метаболизм, митохондрии производят много АФК без вреда для организма. Их клетки не разрушаются, потому что гены, отвечающие за борьбу с окислительным стрессом и работу митохондрий, имеют полезные мутации.

Бессмертная Генриетта Лакс

Молодая афроамериканка Генриетта Лакс умерла от осложнений рака шейки матки в 1951 году, но до сегодняшнего дня живет не только её имя, но и частички тела. При жизни у неё с помощью биопсии взяли клетки эндотелия матки и отправили на обследование в больницу Johns Hopkins Hospital в Балтиморе, где руководитель лаборатории Джордж Гей обнаружил их удивительную особенность — они не погибали и могли делиться неограниченное число раз. Позже выяснилось, что это связано с активностью фермента теломеразы, помогающего предотвращать укорачивание хромосом. Так Генриетта Лакс вошла в историю — ее именем назвали «бессмертные» клетки: Henrietta Lacks, или HeLa. За прошедшие десятилетия они неоднократно использовались для исследований рака и ВИЧ, а также для разработки вакцин.

Какие лайфхаки для омоложения не работают? 

Производители БАДов и косметики предлагают своим клиентам замедлить возрастные изменения. Они обещают быстрое омоложение кожи, её подтяжку в проблемных зонах и восстановление структуры костей. Рассмотрим самые популярные средства.

• Препараты с гиалуроновой кислотой

Гиалуроновая кислота притягивает к себе молекулы воды, позволяя коже оставаться увлажнённой. Но её эффективность для омоложения не доказана. Гиалуроновая кислота может помочь в сохранении эластичности кожи, но не в обновлении клеток. Продукты, в которых содержится гиалуроновая кислота, стоит добавить в рацион: цитрусовые, тофу, сою, мясные бульоны.

Холодец, как и костный бульон из мясных продуктов, содержат в себе больше всего гиалуроновой кислоты Фото: © Ordasiphoto / Shutterstock / FOTODOM

• Крем с коллагеном

Молекулы коллагена в соответствующих кремах слишком большого размера, чтобы проникнуть в клетки кожи. А коллаген из добавок расщепляется в кишечнике, как и остальные белки, поэтому не доходит до своей конечной цели — клеток кожи или суставов. 

• Таблетки с теломеразой

Теломераза — фермент, который поддерживает длину теломер. Как известно, все ферменты, принимаемые перорально, расщепляются в кишечнике и в большинстве случаев не достигают своей мишени.

• Муцин улитки

Муцин имеет увлажняющий и противовоспалительный эффект, снижает уровень окислительного стресса, который является одним из факторов старения. Он способен замедлить внешние проявления возрастных изменений, но не избавить от старости.

#косметика #муцин #улитки

Муцин улитки: зачем он нужен и как работает

Читать