Способы замедления старения (блок 2)

Правила летнего макияжа
Июль 28, 2017
Способы замедления старения (блок 1)
Август 9, 2017

ГЛИКИРОВАНИЕ И МЕЖБЕЛКОВЫЕ СШИВКИ

«Кирпичики», из которых преимущественно строятся все части клетки – это белки.  Свойства белков определяются не только и составом пространственной структурой, но и тем, в каком окружении они находятся, с какими веществами они вступают в реакции. Одна из распространенных реакций – это гликирование, то есть присоединение к белку сахаров. В силу того, что глюкоза является основным источником энергии нашего организма, она практически постоянно присутствует в  кровотоке, что позволяет ее молекулам случайным образом сталкиваться со встречными белками и связываться с ними. Причем, чем выше уровень глюкозы в крови, тем более интенсивно идет процесс гликирования, и тем больше образуется гликированного белка.

Гликированые белки химически активны, способны образовывать внутримолекулярные сшивки и связи с другими молекулами белка. Этот процесс приводит к накоплению белковых отложений и снижению эластичности тканей. Наиболее известными заболеваниями, развивающимися в результате гликирования (в сочетании с другими процессами старения), являются атеросклероз, отложение холестериновых бляшек на пенках сосудов, болезнь Альцгеймера (отложение токсичного белка амилоида в нервной системе) и другие амилоидозы.

Накопление измененного белка в хрусталике может вызывать развитие катаракты с возрастом и часто вызывает тяжелые нарушения зрения у больных диабетом, которые особенно предрасположены к накоплению агрегатов гликированного белка в связи с высоким уровнем сахара в крови.

Определено, что избыточная жесткость коллагена, содержащего белковые сшивки, может являться одной из причин возрастного снижения функции почек, а также почечной недостаточности при сахарном диабете. Гликирование коллагена и эластина стенок сосудов приводит к повышению их хрупкости и развитию гипертензии, увеличению риска тромбообразования, сужения просвета и разрыва сосудов, то есть инфарктов и инсультов. Ну а самым очевидным проявлением гликирования является старение кожи, потеря ее эластичности и появления морщин.

 

В организме млекопитающих существует система обнаружения гликированных белков и их переработки. Сложность в том , что сам процесс обнаружения агрегатов и их устранения сопровождается выделением определенных сигнальных и регуляторных веществ, которые могут ускорять старение по другим путям. Например, выделение медиаторов воспаления предрасполагает организм к воспалительным процессам, которые в свою очередь могут повреждать ткани и способствовать возникновению злокачественных новообразований.

Гликированию могут подвергаться не только белки, но и ДНК, в результате чего происходит повышение числа ее повреждений и появление неполноценных клеток. В лучшем случае, такие клетки нежизнеспособны, а в худшем – становятся раковыми.

Известны два основных подхода  к профилактике гликирования. Один заключается в снижении уровня глюкозы в крови, чего можно добиться с помощью специальной диеты, основанной на ограничении калорий и отказе от «быстрых углеводов», или с применением лекарственных веществ, контролирующих уровень сахара в крови. Другой – в интенсификации аутофагии, то есть процесса переработки испорченных белков.

ЛИЗОСОМНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ

В ходе жизнедеятельности компоненты клетки подвергаются постоянному обновлению. Белки с нарушенной структурой направляются в специальные органеллы, предназначенные для переработки отходов: лизосомы. В этих фабриках по переработке доставленный клеточный «мусор» с помощью содержащихся в лизосоме ферментов разбирается на части для последующего выведения из клетки или для вторичного использования для ее нужд.

Хотя эта система высокоэффективна, переработать весь мусор лизосомы, не могут, поэтому с течением времени некоторая часть белковых отходов накапливается. Сокращение рабочего объема лизосомы приводит к снижению содержания ферментов для обработки отходов, из-за чего скорость переработки замедляется.

Отчасти проблему накоплений решает способность клетки к делению: при образовании двух дочерних клеток «мусор» распределяется между ними. Однако число делений ограничено и старых клетках лизосомы накапливают критический объем отходов, что может приводить к разрыву лизосомы и выходу белковых агрегатов. А также едких ферментов во внутреннюю среду клетки. Клетка при этом получает повреждения, которые приводят к ее гибели.

Проблема лизосомальной недостаточности пока не имеет эффективного решения, однако есть возможность в некоторой степени противодействовать накоплению отходов и ускорять их переработку, например, за счет ограничительной диеты, которая стимулирует процесс аутофагии (самопереваривания), или лекарственных средства, имитирующих ограничительную диету (ее миметиков).

АТРОФИЯ КЛЕТОК И ТКАНЕЙ

В ходе старения некоторые структуры организма подвергаются атрофии, это означает, что рад органов и тканей постепенно утрачивают свои функции. Например, снижение физической силы у пожилых (саркопения) обусловлено уменьшением числа клеток мускулатуры. Атрофии также подвергается тимус (вилочковая железа), играющий важную роль в иммунной защите организма. В тимусе происходит формирование и обучение иммунных клеток. С падением функций тимуса защита организма к подавлению спящих вирусов, с чем связано, к примеру, повторное заболевание ветряной оспой, часто наблюдающееся у людей старше 60 лет. Снижается способность организма обнаруживать и уничтожать раковые клетки с  новыми типами отклонений, в связи, с чем в старшем возрасте увеличивается заболеваемость злокачественными новообразованиями. К проявлениям атрофии можно отнести и утрату репродуктивной функции у женщин, что в свою очередь, предрасполагает организм к остеопорозу.

Согласно имеющимся научным данным, атрофию различных органов и тканей можно отложить на более поздний срок, применив средства профилактики старения. Методы восстановления атрофированных органов и тканей за счет инъекций стволовых клеток, выращивания и пересадки новых органов, взамен отказавших, в настоящее время интенсивно разрабатываются.

БЕССМЕРТНЫЕ КЛЕТКИ

Основная задача клеток нашего организма – адаптироваться в меняющихся условиях, и обеспечивать выполнение возложенных на них функций. Среди ключевых факторов, влияющих на жизнеспособность и функции клетки, стоит назвать полноценность ее ДНК, адекватный профиль метилирования, структурную полноценность ее кирпичиков-белков, эффективность переработки клеточного мусора. Существенное влияние при этом оказывают факторы внешней среды, такие как воздействие повреждений клетка, стремясь выжить, может существенно изменить свои функции, например, превратившись в злокачественную клетку.

Для защиты от таких связанных с возрастом клетки изменений эволюция предусмотрела специальный механизм, ограничивающий число ее возможных делений. Ключевую роль в этом механизме играют теломеры – концевые участки хромосом (напомним, что хромосомы – это скрученная цепь ДНК, находящаяся в ядре клетки и хранящая наследственную информацию), которые укорачиваются при каждом делении клетки. Било установлено, что фибробласт (клетка соединительной ткани), извлеченные из ткани легкого плода или новорожденного человека, способен поделиться 50-70 раз, тогда как фибробласт из легкого взрослого человека способен на существенно меньшее число деление при самых идеальных условиях их культивирования вне организма. Этот феномен, получивший название «лимит Хейфлика», по имени открывшего его в 1961 году ученого, многие исследователи склонны рассматривать как основной механизм старения. Однако сам Леонард Хейфлик полагает, что к процессу собственно старения этот феномен отношения не имеет, а определяет долголетие клеток организма. Было установлено, что клетки многих других тканей организма человека могут делиться гораздо большое число раз, например, клетки, выстилающие полость кишечника, могут делиться более 2000 раз. Более того оказалось, что фибробласты плода мыши могут делиться практически не ограниченно, а ведь мышь живет не более 3 лет.

Тем не менее, лимит Хейфлика существует и свидетельствует о том, что продолжительность жизни клеток различных тканей различна. Переставшие делиться клетки, получившие название «сенсцентных», предупреждают копирование повреждают копирование поврежденной ДНК, они оказались «хорошими гражданами, но плохими соседями». Дело в том, что сенесцентные клетки не перерождаются в раковые, и к тому же способны более –менее успешно выполнять возложенные на них задачи, несмотря на почтенный возраст, поэтому функции тканей, где они присутствуют, в основном сохраняются. Однако при этом они секретируют в окружающее пространство ряд сигнальных веществ, негативно влияющих на соседние клетки. Например, они вырабатывают факторы роста, стимулирующие процессы деления их соседей, а потому способствующие ускорению старения ткани. Сенесцентные клетки также распространяют вокруг себя сигнальные вещества-медиаторы воспаления, а воспалительные процессы, нарушающие целостность тканей, могут способствовать повышению подвижности и активности раковых клеток, а также приводить к активизации кальцификации и иных дистрофических процессов в тканях.

Недавно было установлено. Что риск рака многих типов хорошо коррелирует с суммарным числом делений нормальных самообновлящихся клеток.

Существует и другой путь, каким образом клетки могут стать «плохими соседями». В результате старения некоторые обученные лимфоциты утрачивают способность реагировать на появление инфекции, для нейтрализации которой они предназначены. Отсутствие реакции на угрозу приводит к тому, что клетка не попадает в ситуации, в которых она обыкновенно гибнет. Таким образом, в организме может накапливаться когорта в определенном смысле бесполезных иммунных клеток. Между тем, общее число иммунных клеток организма остается примерно равным в течение всей жизни, поэтому. Если число дисфункциональных клеток велико, то популяции как обученных и активных, так и неопытных (или, как это называют ученые, наивных) лимфоцитов становится слишком небольшой для эффективного противодействия старым угрозам.

Авторы: Александр Коляда, геронтолог, специалист по продлению жизни;

Оксана Скиталинская, врач-диетолог центра здорового питания «100 років»;

Андрей Беловешкин, врач, автор и ведущий обучающих семинаров по ресурсам