Продление жизни организма

Известна и положительная роль активных форм кислорода – они способны защищать организм от микробов и даже от некоторых опухолей. Но все же их повышенное содержание приводит к разрушению клеток. Результаты исследований последнего времени показали, что скорость производства активных форм кислорода замедляется углекислым газом, содержащимся в крови. А это означает, что для жизнедеятельности организма необходим и углекислый газ, предотвращающий разрушение клеток.

Выяснение механизма обезвреживания активных форм кислорода способствовало пониманию некоторых проблем радиобиологии, онкологии, иммунологии и т. п. Родилась свободно радикальная теория старения, в соответствии с которой возрастные изменения в клетках обусловливаются накоплением в них повреждений, вызываемых свободными радикалами – осколками молекул с неспаренными электронами и обладающих в результате этого повышенной химической активностью. Свободные радикалы могут образовываться в клетках под действием радиации, некоторых химических реакций и перепадов температуры. Но все же главный источник свободных радикалов – восстановление молекулы кислорода.

Накопление возрастных изменений в клетках зависит от соотношения двух процессов: образования свободных радикалов и их обезвреживания с помощью супероксиддисмутазы– «фермента антистарения». Количество свободных радикалов, образующихся в клетке, вероятно, возрастает с повышением уровня потребления кислорода или интенсивности обмена веществ. Предполагается, что продолжительность жизни животных и человека зависит от отношения активности супероксиддисмутазы к интенсивности обмена веществ. Высокий уровень активности «фермента антистарения» защищает человека и некоторых животных с интенсивным обменом веществ от преждевременного старения.

6.     Поиск средств против старения

Новое представление о механизме старения позволяет объяснить некоторые факты, хорошо известные геронтологам – ученым, изучающим проблемы старения живых организмов. Например, почему животные, которых кормили малокалорийной, но сбалансированной пищей, живут дольше, чем те, что питались вдоволь? Ответ простой – потому что ограниченное питание уменьшает интенсивность обмена веществ и соответственно замедляет накопление повреждений в клетках. Большая продолжительность жизни женщин (в среднем на 10 лет) связана с более низкой интенсивностью обмена веществ. Феномен долгожительства в горных районах также объясняется меньшей интенсивностью обмена веществ у людей, живущих в условиях с пониженным содержанием кислорода.

Разный срок отпущен клеткам внутри одного организма человека: чем больше в клетках супероксид-дисмутазы, тем меньше степень их повреждения активными формами кислорода, тем дольше они живут. Поэтому некоторые клетки крови, например, живут несколько часов, а другие – несколько лет.

Наблюдения показали, что изменения в организме при естественном старении и действии радиации похожи. Оказалось, что при действии радиации происходит разложение воды с образованием активных форм кислорода, которые начинают повреждать клетки.

Результаты исследований последнего времени позволили выработать стратегию поиска средств против старения. Например, удалось увеличить в полтора раза жизнь лабораторных животных, вводя в их рацион сильные антиоксиданты. Введение в организм животных антиоксидантов типа супероксиддисмутазы защищает их от токсичного действия кислорода и способствует увеличению продолжительности их жизни. Такие эксперименты вселяют надежду на то, что антиоксиданты могут быть использованы как эффективное средство против старения человека.

В современном понимании процесс старения запрограммирован генетически. Поэтому проблема продления жизни организма должна решаться современными средствами молекулярной биологии и генной инженерии. Предполагается, что в старении повинны полифункциональные соединения в виде продуктов обмена веществ, например, яблочной, янтарной и фумаровой кислоты, а также радикалов. Между двумя молекулами данных веществ возникают мостиковые связи, что приводит к накоплению дефектных белков и функциональному нарушению работы клеток и в результате – к старению организма.

В соматических клетках ферменты репарации (ремонта) ДНК испытывают отклонения от нормального функционирования гораздо чаще, чем в половых клетках, поэтому старению, прежде всего, подвергаются нейроны, клетки печени, сердечной мышцы и т. п.

Чем больше отклонений и существенных, вызывающих их факторов, тем быстрее проходит процесс старения. Известно, что свободные радикалы приводят к существенным отклонениям в работе ферментов репараций. В этой связи разработка ингибиторов свободных радикалов – одно из важнейших направлений в решении проблемы продления жизни организма. Но все же наиболее эффективный способ предотвращения старения заключается в исправлении программы, заложенной в геноме организма.
Возрастное ослабление организма обусловливается ухудшением работоспособности составляющих его клеток. Почему с возрастом активность клеток уменьшается? Исследования показали, что с каждым клеточным делением уменьшаются теломеры – особые хромосомные структуры, расположенные на концах клеточных хромосом. Такое уменьшение теломеры приводит к старению клеток. Проведенный в 1997 г. в США и Канаде эксперимент по искусственному удлинению теломер в клетках invitro дали удивительный результат: клетки обрели способность многократно делиться, полностью сохраняя свои нормальные свойства. Очень важно, что клетки, обретя потенциальное бессмертие, не стали раковыми и не вызывают опухолей.

В последние годы обнаружен клеточный фермент – телемераза, способствующий наращиванию концов хромосом – телемеров, которые неизбежно укорачиваются при рождении клеточных поколений. Появились сообщения о том, что в организме человека теломеры хромосом могут удлиняться без участия теломеразы.

Проводятся целенаправленные эксперименты, обсуждаются различные мнения и доводы – все это дает возможность с оптимизмом утверждать: если не нынешнее, то грядущее поколение воспользуется плодами кропотливых и сложнейших экспериментов, которые позволят продлить жизнь человеку до 100, 200 и более лет.

7.     Заключение

Современные научные исследования показывают, что генетическими и эпигенетическими методами в лабораторных условиях удается существенно продлить жизнь модельным животным. Исходя из накопленных знаний об общих фундаментальных механизмах старения, можно замедлять старение и продлевать жизнь у людей. Расширение знаний о генетике продолжительности жизни и старения позволит разработать научные методы продления здорового периода жизни человека, что является, на наш взгляд, важнейшей государственной задачей в области социальной политики.

Участники конференции считают наиболее перспективными направлениями научных исследований в области генетики старения и продления жизни:

   поиск генов долгожительства у модельных объектов и человека,

   изучение роли эпигенетических факторов в процессе старения,

   выяснение механизмов влияния внешней среды на скорость старения,

   математическое моделирование процессов старения и условий долголетия,

   выявление новых маркеров биологического возраста, разработка эффективных геропротекторов, генетических и негенетических методов вмешательства в процессы старения.

Указанные направления требуют скоординированных исследований ведущих научных организаций на стыке различных научных дисциплин (геронтологии, генетики, биохимии, биотехнологии, экологии, физиологии, математики) в рамках общих проектов, поддержанных федеральными и региональными властями, Геронтологическим обществом при РАН, фондами и частными исследовательскими организациями.

Однако на сегодняшний день существуют серьезные проблемы, которые требуют решения:

   научные исследования генетики продолжительности жизни и старения в Российской Федерации сильно разобщены и финансируются крайне недостаточно для совершения научных прорывов в этой области;

   в перечне направлений финансирования Российского фонда фундаментальных исследований отсутствует направление «геронтология».

Научная программа Международной конференции «Генетика продолжительности жизни и старения» реализована полностью. В связи с успехом данного мероприятия, участники конференции предлагают сделать ее регулярной и провести следующую конференцию в г. Сыктывкаре в апреле 2012 г.

8.     Библиографический список

1.      Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Курс лекций. М.: Центр, 2007 – 208 с.

2.      Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания: Уч. пособие. – М.: Высшая школа, 2007. – 383 с.

3.      Данилова В.С., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания: Уч. пособие для вузов. - М.: Аспект Пресс, 2007. – 256 с.

4.      Дубнищева Т.Я., Пигарев А.Ю. Современное естествознание. Уч. пособие. - М.: «Маркетинг», 2007. – 160 с.

5.      Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник. - М.: Высшая школа. 2007. - 334 с.

6.      Клинк Н.Ю. Краткий конспект лекций по КСЕ. -  кафедра современного естествознания. – СПб.: ИНЖЭКОН, 2009.

7.      Концепции современного естествознания. - Под ред. В.Н. Лавриненко. - М.: ЮНИТИ, 2008. - 303 с.

18