Новая теория ставит под сомнение причины старения

Фото из открытых источников

На протяжении десятилетий основным объяснением старения организма считался износ: накопление повреждений ДНК, окислительный стресс, разрушение митохондрий, потеря белками своей формы. В статье, рассматривающей ситуацию с новой точки зрения, представлена совершенно иная версия событий. Статья была опубликована в журнале Aging.

Жоао Педро де Магальяйнс из Университета Бирмингема утверждает, что старение — это не просто распад, а нежелательное продолжение биологических программ, которые должны были отключиться после завершения роста и размножения.

В основе произведения лежит идея, называемая теорией гиперфункции старения. Теория гиперфункции не рассматривает старение как пассивное накопление вредных веществ в течение жизни. Вместо этого она утверждает, что старение является побочным эффектом программ развития и роста, которые продолжают действовать еще долго после того, как перестают быть полезными.

Эти механизмы способствуют росту и размножению на ранних этапах жизни, когда они действительно приносят пользу. Проблемы начинаются позже, когда те же самые нейронные связи остаются активными и во взрослой жизни, начиная приносить вред, а не пользу.

Никто не задумывал это так. Это просто происходит, когда программа, разработанная для одного этапа жизни, постоянно сталкивается с другим.

Де Магальяйнш прослеживает эту линию рассуждений дальше, чем можно было бы предположить, начиная с теорий, предложенных в девятнадцатом веке. 

К ним относятся ранние эксперименты Клайва Маккея по ограничению калорийности пищи и концепция антагонистической плейотропии Джорджа Уильямса, идея о том, что ген, помогающий организму в молодости, может обернуться против него в более позднем возрасте.

В статье особое внимание уделяется покойному Михаилу Благосклонному и его версии теории гиперфункций. Он утверждал, что старение является результатом «квазипрограмм», процессов развития, которые продолжаются и после того, как выполнили свою биологическую задачу.

Де Магальяйнш считает, что эта концептуальная основа преуспевает там, где более ранние теории испытывали трудности. Она напрямую связывает эволюционную теорию с биологическими механизмами старения, вместо того чтобы рассматривать их как отдельные темы.

В данной работе рассматривается растущий объем экспериментальных данных, которые лучше согласуются с программным подходом к старению, чем с подходом, основанным исключительно на оценке повреждений. Было показано, что манипуляции с отдельными генами существенно увеличивают продолжительность жизни в экспериментах на животных.

Снижение активности гормона роста и инсулиноподобного фактора роста-1 замедляет старение у мышей. Рапамицин, препарат, ингибирующий сигнализацию TOR, также продлевает продолжительность жизни.

В статье аналогично рассматривается вопрос ограничения калорийности. Де Магальяйнш представляет это как вмешательство, преимущества которого, по-видимому, больше соответствуют замедлению регулируемого биологического процесса, чем простому замедлению накопления вредных веществ.

Де Магальяйнш не утверждает, что молекулярные повреждения не имеют значения. Он признает, что они, безусловно, способствуют развитию таких заболеваний, как рак, и, вероятно, взаимодействуют с программными механизмами старения, а не действуют по совершенно отдельному пути.

«Разработанная Благосклонным концепция гиперфункции, а также сам элегантный термин «гиперфункция», предоставляют мощный и недооцененный инструмент для понимания процесса старения», — пояснил де Магальяйнш.

В перспективе в статье изложены направления исследований, которые могли бы помочь разрешить спор между программной теорией старения и теорией старения, основанной на оценке ущерба. 

Де Магальяйнш предполагает, что изучение биологии развития наряду со старением может выявить, как стареют генетические программы, отвечающие за построение, восстановление и регенерацию нашего организма.

Эти же программы в конечном итоге могут способствовать функциональному ухудшению в более позднем возрасте. В обзоре особое внимание уделяется новым методам омоложения, в частности, частичному клеточному перепрограммированию.

Вместо непосредственного устранения накопившихся молекулярных повреждений, этот подход направлен на обнуление биологического возраста клетки путем изменения регуляции генов.

Де Магальяйнш рассматривает эти подходы как подлинную проверку теории гиперфункции. Если перенастройка регуляции генов может существенно восстановить функцию, это будет трудно объяснить с помощью модели, основанной исключительно на повреждении. 

Он также предполагает, что выявление программ омоложения, специфичных для отдельных тканей, в конечном итоге может привести к целенаправленным вмешательствам, восстанавливающим их функции. Такой подход позволит избежать нежелательных побочных эффектов, таких как повышенный риск развития рака, которые часто сопровождают более масштабные стратегии борьбы со старением.

Де Магальяйнш старается не преувеличивать текущее состояние этой области исследований. Программные теории старения по-прежнему нуждаются в тщательной экспериментальной проверке. Исследователям также необходимо определить лежащие в их основе молекулярные механизмы и выяснить, применимы ли они к процессу старения человеческого организма.

В статье утверждается, что как программы развития, так и молекулярные повреждения, вероятно, влияют на процесс старения. Баланс между этими двумя факторами, вероятно, смещается в зависимости от ткани и заболевания.

По мнению де Магальяйнша, для того чтобы точно понять, как взаимодействуют эти две силы, ученым потребуется интегрировать биологию развития, генетику, эпигенетику и регенеративную медицину. В данной области еще не удалось объединить эти дисциплины в единую, целостную картину.