Издательство «Манн, Иванов и Фербер» представляет книгу датского молекулярного биолога Никласа Брендборга «Загадка нестареющей медузы. Секреты природы и достижения науки, которые помогут приблизиться к вечной жизни» (перевод Алены Юченковой).
Как стареть не старея, умереть как можно позже и желательно молодым? Что нужно сделать, чтобы приблизиться к бессмертию? Как улучшить качество жизни? На протяжении веков на эти вопросы пытались ответить как ученые, так и шарлатаны. Однако сегодня у нас наконец есть шанс получить грамотные, научно обоснованные ответы.
Жизнь длиною в 105 лет? Казалось бы, это очень здорово для человека. Но, если задуматься, на нашей планете есть существа и организмы, по сравнению с которыми даже 105 лет — ничтожно мало. Например, калифорнийские секвойи могут жить пять тысячелетий, есть медузы, способные менять свой возраст в обратную сторону, а некоторые бактерии функционально бессмертны! Следуя за автором, вы перенесетесь в самые дальние уголки земного шара, а из них — в самые передовые исследовательские лаборатории, встретитесь с самыми старыми жителями нашей планеты, с клетками-зомби и голыми землекопами (грызунами, обладающими самой большой продолжительностью жизни и устойчивостью к раковым заболеваниям!), а еще узнаете об экспериментах, которые могут переосмыслить наши фундаментальные представления о жизни на Земле.
Предлагаем прочитать фрагмент книги.
Крупные умирают первыми
1492 год богат на исторические события для поздней Испании. Через два дня после наступления нового года мусульманский эмир Гранады сдался католической королеве Изабелле Кастильской и королю Фердинанду Арагонскому. Так закончился длившийся много столетий процесс Реконкисты, во время которого католические короли с севера постепенно отвоевывали земли Пиренейского полуострова у мавров.
Через две недели после решающей битвы два монарха встретились с мореплавателем-торговцем из Генуи на территории современной Италии. Уже много лет он пытался убедить их поддержать его амбициозную идею: найти морской путь в Азию, отправившись на запад. Взамен поддержки и финансирования он обещал новый торговый путь, который должен был принести королевствам несметное богатство. Все советники отговаривали королей от этой идеи.
Неизвестно почему, но в тот год удача наконец улыбнулась авантюрному мореплавателю. В апреле 1492 года королева Изабелла Кастильская подписала указ, в котором даровала ему, Христофору Колумбу, титулы вице-короля и адмирала Мирового океана, а уже через три месяца он отправился в голубые просторы на трех кораблях под своим командованием. После долгого и опасного путешествия испанцы высадились на американском континенте — первые европейцы со времен викингов. В год путешествия Колумба иберийские монархи подписали также закон, который сделал их королевство полностью христианским. Испанским евреям выставили ультиматум: креститесь или покиньте страну. Некоторые из них выбрали крещение и стали «обращенными». Остальным пришлось отправиться на поиски нового пристанища.
Через год, когда Колумб вернулся домой, его открытие стало началом испанской колонизации. В последующие столетия испанцы самых разных общественных слоев — фермеры, преступники, священники, военные, знать, проститутки, искатели счастья — ринулись в Америку в поисках лучшей доли. Среди эмигрантов были и conversos — потомки обращенных евреев. Их продолжали преследовать, так что они надеялись стать свободными в новой стране.
* * *
В 1958 году израильский врач-эндокринолог Цви Ларон вместе с коллегами начал изучать особую группу пациентов. Они были карликами, но не типичными (с короткими конечностями и пропорционально большой головой), а скорее миниатюрными версиями обычных людей ростом около 120 см. Ларон и его коллеги попытались выяснить, в чем причина такого отклонения. Спустя восемь лет тщательных исследований были опубликованы результаты. Низкий рост пациентов с синдромом Ларона (именно так позже назвали эту болезнь) объясняется не дефицитом гормона роста. Наоборот, у них его предостаточно. Они не растут из-за ошибки рецепторов этого гормона. Рецептора, отвечающего за восприятие и реакцию клетки на сигнал гормона роста.
Объясним это с помощью аналогии: представьте себе большую крепость, которой управляет могущественный, но застенчивый воевода. Посыльных с донесениями в крепость не пускают, они должны выкрикивать свои сообщения страже в башне, а те передают их дальше воеводе. Однажды к башне подъезжает посыльный от короля этой страны. В обычных обстоятельствах стража выслушивает сообщение, передает его воеводе, и тот отдает свои распоряжения. Но если страж глухой, сообщение дальше него пойти не может. Вот так же и сигнал гормона роста у пациентов с синдромом Ларона никогда не достигает клеток их тела.
* * *
Спустя почти 500 лет после первого путешествия Христофора Колумба новоиспеченный врач Хайме Гевара-Агирре отправился в свою экспедицию в Новый Свет. Он вырос в южном Эквадоре и задумался над тайной, с которой столкнулся в детстве. В районе, где он жил ребенком, он встречал очень много людей карликового роста и теперь, получив медицинское образование, решил выяснить причину этого феномена.
В некоторых деревушках провинции Лоха — в такой глуши, что добраться туда можно только верхом, — Гевара-Агирре встретил миниатюрных людей. У них у всех был синдром Ларона. Все они даже не догадывались о том, что являлись потомками испанских евреев-обращенцев, conversos. Тех, что приняли христианство, не желая бежать со своей родины, а позже отправились в Новый Свет за лучшей жизнью. Пациенты Цви Ларона в Израиле были их дальними родственниками — потомками тех евреев, которые сделали иной выбор, предпочтя религию родине.
Общая история двух этих групп и их особые признаки говорят нам, что однажды в рецепторе гормона роста у одного из их общих прародителей возникла мутация. Пройдя по запутанным дорожкам истории, эта мутация наконец попала под прицельный взгляд исследователей старения. Синдром Ларона возникает у человека, который наследует мутировавшую версию рецептора гормона роста от обоих родителей. (При наследовании только от одного родителя человек просто будет ростом чуть ниже обычного.) Если использовать нашу аналогию, в башне находятся два стража, но только если глухие оба, сообщение гонца не достигнет воеводы.
Причина, по которой многие жители отдаленных деревень провинции Лоха унаследовали оба дефектных рецептора гормона роста, та же самая, что и у амишей Берна, — близкородственные браки. Провинция Лоха расположена очень изолированно от остальной территории страны, большинство ее жителей происходят от маленькой группы первоначальных поселенцев, которые переженились друг с другом.
* * *
Изучая жителей маленьких горных деревушек, Гевара-Агирре заметил кое-что удивительное: люди с синдромом Ларона в основном не болеют раком, сердечно-сосудистыми заболеваниями и диабетом. У них даже не бывает акне. За все время исследований был установлен лишь один случай онкологического заболевания. В остальном же люди с синдромом Ларона на удивление здоровые. Большинство из них употребляют нездоровую пищу, набирают лишний вес. Несмотря на это, у них нет проблем с давлением, не возникает диабет. Мутация Ларона каким-то образом защищает их от этих болезней.
Ученые вырастили в лабораторных условиях мышь с отсутствующим рецептором гормона роста. У мышей синдром Ларона проявляется почти так же, как и у людей: мыши очень маленькие, но имеют вполне пропорциональное телосложение. А живут они намного дольше сородичей. По данным различных исследований, средняя продолжительность жизни мышей увеличивается на 15–55 %.
Если вспомнить ранее упомянутое нами правило, всё звучит вполне логично: внутри одного вида дольше живут более мелкие особи, а между видами — более крупные. Так что неудивительно, что мыши-карлики живут дольше, чем их обычные сотоварищи. Одна из карликовых мышей, мышь-амина (Ames dwarf), даже установила рекорд продолжительности жизни. У мыши-амины — дефект гипофиза (мозгового придатка), так что ее организм вообще не производит гормона роста. Первые исследования продолжительности жизни этих мышей показали, что они живут на 50 % дольше своих сородичей. Звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, и всё же это так. Последующие исследования подтвердили этот результат.
Исследования на мышах перенести на людей не так уж просто. К тому же очень немногие согласятся променять свою жизнь на более долгую, но в мини-версии себя самого.
Самые низкорослые люди в мире живут дольше всех
Сардиния — район Европы с самой большой вероятностью прожить больше 100 лет. В то же время жители Сардинии — самые низкорослые среди населения континента. Средний рост мужчины составляет всего 168,5 см. Для сравнения: средний рост остальных итальянцев — 176 см, а датчан — 181,5 см. Жители Сардинии необычно маленькие и живут необычно долго.
Низкий рост жителей Сардинии — как и рост людей по всему миру — объясняется тысячами генетических мутаций. Интересно, что мутация Ларона — только одна из них, лишь 0,87 % всех жителей-сардинцев являются ее носителями (довольно часто по сравнению с остальным населением мира).
Еще одно место с высокой продолжительностью жизни населения — префектура Окинава в Японии. Японцы вообще одни из самых низкорослых жителей развитого мира и в то же время одни из самых долгоживущих. А жители Окинавы — самые низкорослые среди японцев.
Жанна Кальман прожила 122 года, установив мировой рекорд долгожительства. Кроме того, ее рост всего 150 см. Не такая уж и редкость среди долгожителей. Следом за ней среди рекордсменов по продолжительности жизни идут Сара Кнаусс ростом 140 см, Мари-Луиза Мейёр ростом 150 см и Эмма Морано ростом 152 см. Правда, все эти женщины родились в то время, когда средний рост жителей Земли был меньше, чем сейчас. К тому же с возрастом человек становится немного ниже. Однако если взглянуть на список долгожителей, бросается в глаза тот факт, что баскетболистов среди них нет.
Основываясь на знаниях из мира животных, этого следовало ожидать. И всё же долгожители здесь очень выделяются. В обычных обстоятельствах различий гораздо меньше. Например, среди жителей Сардинии разница в продолжительности жизни между мужчинами более высокого и более низкого роста составляет всего два года.
Если, прочитав это, вы с тревогой оглядываете свои длинные конечности и сглатываете комок в горле, спешу вас успокоить. Похоже, что у человека рост играет менее значительную роль в продолжительности жизни, чем у других животных. По крайней мере, у собак и мышей эта зависимость проявляется гораздо сильнее.
И, как всегда, помните, что мы говорим о средних показателях, а не об индивидуальных. Многие высокие люди прожили дольше, чем низкорослые. Например, американский экономист Джон Гэлбрейт ростом 206 см, доживший до 97 лет.
Если мы взглянем шире на население, то сможем установить некоторую взаимосвязь между ростом и продолжительностью жизни и кое-что объяснить: например, почему американцы латиноамериканского происхождения, даже несмотря на обычно более низкий социальный статус, живут дольше, чем белые.
Они ниже ростом.
По той же причине обычно женщины живут дольше мужчин. При этом мужчины и женщины одного роста живут примерно одинаково долго.
* * *
В 1980-е у бодибилдеров стало популярным использовать гормон роста для создания красивой мускулатуры. А мужчины в возрасте обнаружили еще одно преимущество гормона роста: благодаря ему они чувствовали себя бодрее и энергичнее. Количество гормона роста в крови с возрастом снижается, как и количество мышечной массы, так что родилась новая идея: использовать его для борьбы со старением.
Небольшое техническое уточнение, прежде чем мы углубимся в изучение этой идеи.
Гормон роста находится в нашей крови очень непродолжительное время. Из крови он попадает в печень, где стимулирует производство другого гормона, который называется инсулиноподобным фактором роста 1 (IGF-1). Именно этому гормону мы обязаны всеми теми эффектами, о которых только что говорили. Например, у людей с синдромом Ларона очень много гормона роста. Но так как рецептор гормона роста у них не работает, их печень не реагирует на его присутствие. В результате организм этих людей почти не производит IGF-1, и именно поэтому они не растут.
Синдром Ларона лечат искусственным введением гормона IGF-1, а не гормона роста. Именно благодаря гормону IGF-1 гормон роста приводит к увеличению мышечной массы и у молодых, и у пожилых, а также стимулирует рост всех других тканей.
Однако существует много примеров того, что высокий уровень гормона IGF-1 не связан с увеличением продолжительности жизни. Приведем некоторые из них.
— Один из лучших способов продлить жизнь нематоды C. elegans заключается в том, чтобы погасить выработку червем гормона, подобного IGF-1.
— У карликовых мышей-долгожителей уровень IGF-1 довольно низкий.
— Мыши, в организме которых много протеина Клото (ограничивающего сигнальную функцию гормона IGF-1), живут дольше.
— У потомков долгожителей, проживших более 100 лет, содержание в крови гормона IGF-1 снижено. Отсутствие гормона роста и соответствующий низкий уровень гормона IGF-1 положительно влияют на здоровье человека.
В данный момент ученые пытаются ответить на вопрос, стоит ли разработать лекарство, которое будет искусственно подавлять выработку гормона IGF-1. Эта концепция диаметрально противоположна той, которой придерживаются обычные специалисты, занимающиеся вопросами старения (если таковые вообще существуют). Сегодня имеется гораздо больше доказательств того, что гормон роста и гормон IGF-1 повышают скорость старения, а не помогают бороться с ним, как считалось когда-то.
Справедливости ради нужно сказать, что в некоторых вещах ученые были правы. То, что человек чувствует себя молодым и энергичным, важно само по себе. И гормон IGF-1 играет очень много разных ролей в организме. Несомненно, не всё, что он делает, ускоряет процесс старения. Возможно, некоторые эффекты его деятельности очень полезны для нас.
Во время экспериментов с нематодой C. elegans мы видели подобные примеры. Черви с подавленной сигнальной функцией гормона IGF-1 живут дольше, но если ученым удается погасить ее лишь в определенных тканях, эффект получается совершенно иным. Омоложение возникает только в том случае, если гасится сигнальная функция гормона в нервной системе нематоды. А вот если этот гормон блокируется в мышечных тканях, червь умирает быстрее.
Можно легко применить это к человеку. Возьмем хотя бы гормон роста. Он не только ускоряет старение, но и заставляет внутренние органы расти быстрее, что повышает риск заболеть диабетом.
Взаимосвязь между ростом и клеточными уборщиками
Что же такого в этом гормоне IGF-1, из-за чего ускоряется старение? Точно мы пока не знаем, но существует много хороших объяснений тому, почему подавление гормона помогает увеличить продолжительность жизни; и здесь мы снова встречаем наших старых знакомых.
Одно из возможных объяснений — аутофаги, клеточные уборщики. Подавление сигнальной функции гормона IGF-1 у нематоды увеличивает продолжительность ее жизни, только если активна система аутофагии. Если же подавляются и сигнальная функция гормона, и клеточные уборщики, продолжительность жизни нематоды не увеличивается.
К тому же исследования показали, что у червей со сниженной сигнальной функцией гормона IGF-1 — более активные митохондрии. Они производят больше «опасных» свободных
радикалов, что запускает процесс гормезиса, и состояние здоровья червей улучшается.