Восстановление повреждённых клеток не сможет обратить вспять процесс старения

Фото из открытых источников

Новая теория предполагает, что сигналы организма могут усиливать повреждение клеток, что помогает объяснить, почему восстановление клеток само по себе может не обратить вспять процесс старения. Статья с результатами исследования была опубликована в журнале Aging.

Старение часто описывают как медленное накопление повреждений, но это не постоянный процесс. В течение многих десятилетий организм медленно стареет, тогда как в пожилом возрасте этот процесс резко ускоряется.

Некоторые виды повреждения клеток накапливаются примерно с постоянной скоростью во взрослом возрасте, однако риск смерти возрастает гораздо быстрее. Почему так происходит?

В новой статье Пьер-Эдуар Соттас из Центра долголетия xLongevity в Веве, Швейцария, обращает внимание на сигналы, передаваемые между нашими клетками и органами.

По его мнению, последствия повреждения клеток не обязательно ограничиваются местом, где оно произошло. Они могут распространяться по всему организму посредством его собственной сигнальной сети и даже усиливаться.

Более того, если это верно, то простого восстановления поврежденных клеток может быть недостаточно для обращения вспять процесса старения в пожилом возрасте.

Это пока лишь теория. Соттас не проводил никаких новых экспериментов, а строил свои аргументы на основе предыдущих исследований и простой математической модели.

Так в чем же на самом деле заключается вопрос для Соттаса? Стареющий организм, по его мнению, представляет собой нечто большее, чем сумма дефектов в отдельных клетках и тканях.

«Ключевой вопрос заключается в том, что определяет, останется ли локальная дисфункция локализованной, будет ли она смягчена или перерастет в упадок на уровне всего организма», — написал он.

Ранее проведенные демографические исследования показали, что полное искоренение всех смертей от рака увеличит ожидаемую продолжительность жизни лишь на несколько лет, поскольку люди, которых это позволит избежать, все равно умрут от других причин.

Риск смерти от других причин резко возрастает с возрастом. Этот резкий рост риска смерти впервые был описан в 1825 году и известен как закон Гомперца. 

Согласно этому закону, риск смерти для взрослого человека не увеличивается на фиксированную величину каждый год, а умножается. При темпе, используемом Соттасом для людей, риск удваивается примерно каждые восемь лет.

В результате, смертность в пожилом возрасте распределяется неравномерно, а попадает в довольно узкий возрастной диапазон. По расчетам Соттаса, типичный разброс возраста смерти составляет около 15 лет.

С другой стороны, повреждение клеток различного рода у взрослых накапливается примерно с постоянной скоростью.

Измерения подтверждают это для мутаций ДНК, для укорочения теломер (защитных колпачков на хромосомах) и для изменений химических меток на ДНК.

«Сама по себе постоянная скорость повреждения клеток недостаточна для объяснения риска смерти, который продолжает удваиваться», — написал Соттас.

Соттас объясняет свою идею, используя два термина: «нагрузка» и «прирост». Нагрузка — это повреждения, которые накапливаются внутри клеток. Прирост — это то, насколько сигналы организма усиливают последствия этих повреждений.

Его идея основана на теории Михаила Благосклонного, который предположил, что процессы, способствующие нашему росту в молодости, не отключаются полностью. С возрастом они могут начать приносить больше вреда, чем пользы.

Соттас считает, что нечто подобное происходит и с иммунными, воспалительными и гормональными сигналами организма. В молодости они помогают нам защищаться и восстанавливаться.

Но с возрастом эти сигналы могут продолжать распространяться и усиливать друг друга.

Представьте себе микрофон, расположенный слишком близко к динамику. Небольшой гул быстро превращается в громкий визг. Соттас предполагает, что стареющие сигналы могут работать примерно так же.

Клетки, которые окончательно прекратили делиться (из-за повреждения или стресса), называются стареющими клетками. На ранних стадиях жизни это прекращение деления служит защитой от рака.

Однако эти клетки не бездействуют. Они выделяют молекулы, способствующие воспалению, а также крошечные мембранные пакеты, называемые внеклеточными везикулами, которые переносят белки и генетический материал.

Эти сигналы могут достигать других клеток, как расположенных поблизости, так и в отдаленных тканях. Эти клетки также могут перейти в состояние старения и начать посылать собственные сигналы. По оценкам, каждую минуту в плазму крови человека попадает 1,5 триллиона везикул, что соответствует десяткам везикул в день на каждую клетку организма.

Стареющая клетка способна высвобождать везикулы в 10-100 раз чаще, чем окружающие её нестареющие клетки. Таким образом, для обеспечения значительной части сигнала достаточно небольшого количества таких клеток.

По словам Соттаса, в молодом организме этот цикл контролируется системами восстановления и очистки. По мере того, как эти системы ослабевают с возрастом, накапливаются стареющие клетки, и даже небольшое новое повреждение может оказать непропорционально большое влияние на весь организм.

Соттас также рассмотрел случай голого землекопа, исключительно долгоживущего грызуна, которого он рассматривал как естественную проверку теории.

Клетки голого землекопа также не застрахованы от повреждений. Фактически, у этого животного было зафиксировано больше повреждений, связанных с кислородом (жиров, ДНК и белков), чем у мышей, даже в молодом возрасте. Химические метки на его ДНК также изменяются с возрастом.

Если бы темпы старения определялись исключительно повреждениями, то риск смерти животного, как правило, резко возрастал бы с возрастом. Но с голым землекопом дело обстоит иначе. За более чем три десятилетия наблюдений риск смерти у него практически не увеличивался с возрастом.

По мнению Соттаса, это говорит о том, что нагрузка присутствует у этих животных, но не приносит пользы. Даже несмотря на то, что клетки голого землекопа повреждаются, это повреждение, возможно, никогда не усилится.

Почему бы и нет? Одна из возможных причин связана с экспериментами на клетках голых землекопов. Когда эти клетки переводили в состояние старения, они погибали, что могло предотвратить накопление стареющих клеток и сохранение их сигналов.

Что происходит при изменении состава старой крови? Соттас сослался на исследование, в котором половина плазмы (жидкой части крови) старых мышей была заменена соленой водой и альбумином, белком крови. Молодая кровь не добавлялась.

Впоследствии у старых мышей улучшилось восстановление мышц, в их печени уменьшилось количество жира и рубцов, а в головном мозге образовалось больше новых нервных клеток. По мнению Соттаса, эти результаты подтверждают идею о том, что снижение уровня циркулирующих сигналов может улучшить функцию тканей у старых мышей.

Исследования на людях пока находятся на ранней стадии. В плацебо-контролируемом исследовании с участием 42 здоровых взрослых (старше 50 лет) аналогичная процедура, называемая плазмообменом, снизила оценку биологического возраста, основанную на химических метках на ДНК. Эти оценки не доказывают, что участники стали здоровее или прожили дольше.

Другие методы лечения воздействуют на отдельные клетки, например, частичное перепрограммирование, которое возвращает генную активность клетки в состояние, более молодое. У мышей это улучшило функцию сетчатки, мышц и нервов.

Однако ни одно исследование не задокументировало одновременное омоложение нескольких органов (печени, почек, кровеносных сосудов, иммунной системы и головного мозга) после такого лечения.

По мнению Соттаса, восстановление клеток наиболее эффективно в качестве профилактики в раннем возрасте и может замедлить старение в среднем возрасте. Он предполагает, что для стойкого восстановления функции организма в пожилом возрасте потребуется перенастроить сигналы, передаваемые организмом.

В своей статье Соттас фактически не доказывает, что изменение сигналов организма может обратить вспять старение у человека. Его модель основана всего на четырех параметрах, а данные, полученные на людях, взяты из двух небольших исследований.

Соттас был соавтором одного из них, пилотного исследования, в котором приняли участие всего 14 здоровых добровольцев. Контрольная группа отсутствовала. Он также связан с организацией xLongevity, занимающейся вопросами долголетия и омоложения. Соттас указал на это как на конфликт интересов.

Некоторые повреждения могут сохраняться даже после сброса сигналов. Сброс может смягчить последствия таких повреждений (мутации ДНК, укорочение теломер, уплотнение коллагена), но, по словам Соттаса, для их полного устранения может потребоваться восстановление внутри клеток.

Соттас изложил шесть проверяемых предсказаний, одно из которых заключается в том, что изменения в сигналах крови должны происходить до того, как произойдут какие-либо улучшения в тканях.

Остается открытым вопрос, может ли перенастройка сигналов в организме привести к устойчивому улучшению состояния многих органов. Для решения этого вопроса необходимы новые методы измерения биологического возраста, выходящие за рамки химических меток на ДНК, предположил Соттас.