Почему человек стареет

// // Научно-популярные материалы //

Современные научные представления о причинах старения похожи на старую притчу о слоне и слепых мудрецах. Общепризнанной и всеобъемлющей теории старения наши мудрецы не выработали, и правы, очевидно, все — и те, кто изучает  хобот, и сосредоточившиеся на ушах, бивнях и т.д. Так что на вопрос, почему человек Си все живое) стареет, однозначного ответа нет и в обозримом будущем не предвидится. А вот как происходит процесс старения, относительно ясно.

В ответе на вопрос «почему» ученые склоняются к мнению о том, что все этапы развития организма, от первого деления яйцеклетки до старости и смерти, запрограммированы в генах всех многоклеточных — и не в каких-то отдельных «генах старения», а в геноме в целом. Редчайшие исключения вроде обычных гидр и морских гидроидов рода Turritopsis, способных бесконечно «впадать в детство» и снова превращаться во взрослую форму, только подтверждают это правило.

Случайные факторы (например, ошибки при копировании ДНК в процессе деления или повреждение ДНК и других биомолекул радиоактивными частицами или токсинами) вносят свой вклад в процесс старения, а удачное сочетание генов или «таблетки от старости» могут замедлить его, но никоим разом не отменить.

В каждой клетке любого организма содержится один и тот же набор генов (случайные мутации — отдельный и сложный вопрос). Но гены — это программа, а ее рабочие органы — белки - синтезируются или нет под действием регуляторных генов в зависимости от множества причин. Представьте, что произойдет, если нейроны начнут синтезировать соляную кислоту, а клетки желудка — молекулы, необходимые для передачи нервных импульсов. Или если во взрослом организме не выключатся гены, обеспечивающие рост эмбриона. Интенсивность синтеза закодированных в генах белков изменяется также в процессе развития/старения организма, что в конце концов приводит к гибели клеток из-за разрушения «шестеренок» их взаимосвязанных молекулярных путей, а в результате — к нарушению и прекращению работы всего «механизма».

Концевые участки хромосом, состоящие из одинаковых повторов шести нуклеотидов — тимина, аденина и гуанина (TTACCG), необходимы для начала работы ферментов, расплетающих двойную нить ДНК при делении клетки. К моменту рождения у человека теломеры состоят примерно из  2500 таких повторов. При каждом делении клеток по мере роста, взросления и старения организма использованные участки не копируются, и в каждой «новорожденной» клетке теломеры укорачиваются. В конце концов расплетающие ферменты уже не могут ухватиться за слишком короткие затравочные концы, и клетка теряет способность к делению.

Рано или поздно в неделящейся (и, соответственно, не обновляющейся) клетке накопятся токсичные белки, ослабеют митохондрии, разладится регулировка активности генов и включатся механизмы апоптоза — саморазборки на молекулы, которые смогут использовать соседние, еще не старые, клетки в качестве строительного материала. Это, кстати, одна из причин того, что стареют и неделящиеся клетки, сохраняющие исходную длину теломер, — например, нейроны или кардиомиоциты. Восстановить длину теломер может фермент теломераза, но он активен только в клетках эмбриона, а во взрослом организме — только в тканях, образующих половые клетки. Если гены, кодирующие теломераэу, включаются в обычной клетке, особенно в часто обновляющихся тканях (например, кроветворных или эпителиальных), как правило, ничего хорошего из этого не выходит: клетка начинает бесконтрольно делиться, образуя злокачественную опухоль.

Клеточные энергостанции, вырабатывающие энергию за счет расщепления глюкозы, со временем снижают КПД, в том числе из-за повреждения белков, удерживающих многочисленные складки на их внутренней мембране. Их разглаживание и уменьшение рабочей поверхности митохондрий приводит к гибели клетки из-за нехватки энергии.

Атомарный кислород — необходимый компонент энергетического обмена. И его, и другие свободные радикалы, высвободившиеся при различных биохимических процессах (главным образом — в митохондриях), нейтрализуют молекулы-антиоксиданты. Но до этого часть свободных радикалов успевает повредить митохондриальные белки или выйти в цитоплазму клетки. Механизмы уничтожения поврежденных биомолекул и синтеза новых со временем тоже изнашиваются, и клетка в лучшем случае добровольно кончает жизнь алоптозом, но может и некротизироваться — умереть без пользы, отравляя организм продуктами распада, или, если в ней накопится достаточно соответствующих мутаций (в том числе и вследствие повреждения ДНК свободными радикалами), превратиться в злокачественную.

Механизмы регуляции активности генов, не позволяющие клеткам оставаться вечно молодыми, выполняют еще одну функцию: сдерживают активность онкогенов, в том числе тех генов, которые были необходимы для развития зародыша, а у взрослого приведут к неконтролируемому делению и в конце концов — к раку, и поддерживают, а при необходимости активизируют работу антионкогенов, которые или исправляют поломку, или включают механизм апоптоза.

Внешние, на уровне организма, проявления процесса старения описывать ни к чему. Особенно гибель волосяных фолликулов и снижение выработки коллагена клетками кожи. А на более глубоком и незаметном невооруженному глазу уровне старение — это снижение активности иммунной системы, нарушения работы гормональной, начиная с нейронов гипофиза, дирижирующего оркестром эндокринных желез, истощение источника запчастей — стволовых клеток, хрупкость костей, нарастающая слабость мышц и т.д., пока из-за окончательной поломки одного из жизненно необходимых звеньев, связанных в единую цепь, не придет Разрушительница наслаждений и Разлучительница собраний.