Нанотехнологии в геронтологии

     Пятнадцать  лет назад 17,9% экспертов считало, что прорыв видового барьера продолжительности  жизни произойдет к 2040 году, а сейчас 39,0% полагают, что это случится позже, а 61,0% считает это вообще нереальным. Прогнозы не сбываются. Вместе с тем, следует признать реальной принципиальную биологически обоснованную возможность  разработки средств продления жизни. Вот три группы факторов, подтверждающих это:

• сама природа создала видовое разнообразие в продолжительности жизни от нескольких часов до сотен лет;
• внутри любого вида и, в том числе и человеческой популяции, есть удивительные примеры долголетия, т. е. возможности особого пути возрастного развития;
• экспериментальная геронтология уже сегодня знает подходы к увеличению индивидуальной продолжительности жизни на 30–50%.

     С позиции биолога и медика –  в конечном итоге, продолжительность  жизни человека определяется триадой: вид, наследственность, образ и условия  жизни. Средняя продолжительность  жизни человека в разные века была разной. В Древнем Риме, к примеру, средняя продолжительность жизни  была равна 20–25 годам. Виной, конечно, – болезни, среда, образ жизни. Крупнейшие геронтологи полагают, что видовая  продолжительность жизни (как бы потенциальная продолжительность  жизни) человека с веками не меняется. Однако, многое изменилось в биологии человека за сотни лет – и длительность периода роста и репродуктивного периода, и физическое развитие (рыцарские доспехи не налезут на усредненного современного юношу); и количество информации, перерабатываемой мозгом. Это и многое другое позволяет рискнуть утверждать, что видовая продолжительность жизни (ПЖ) также возросла и человеку сейчас больше ассигновано, чем раньше.

     Для механизмов увеличения продолжительности  жизни важно иметь хорошую  наследственность, долголетних родителей. Конечно, лучше иметь, чем не иметь, и доказательств этому много. Однако, только у 30–50% долгожителей в роду были долголетние родители. Наследование окажется еще меньше, если учесть, что в семьях долгожителей, а они часто многодетны, только немногие потомки живут долго. Некоторые исследователи полагают, что если продолжительность жизни родителей превышает среднюю ПЖ населения на 20 лет, то потомки выиграют из этого “наследства” только 3–5 лет дополнительной жизни. Следует иметь в виду, что при слиянии половых клеток происходит не простая суммация их генетического аппарата, а его перекомбинация, которая приводит к изменению характера генной регуляции, к иному уровню течения биологических процессов.

     Ряд крупных демографов в СССР еще в 70-х годах прогнозировали, что к 2000 году средняя продолжительность предстоящей жизни (это показатель того, сколько проживет родившийся в данное время человек при данном уровне смертности) будет равен 80–85 годам. Однако, средняя продолжительность жизни не нарастает, а падает. В 1996 г. для мужчин она составляла 61,2 года, для женщин – 72,7, общая – 67,2 года. Вместе с тем, одним из основных резервов для повышения средней продолжительности жизни в экономически развитых странах являлось уменьшение разрыва между смертностью мужчин и женщин. Следует признать, что определенный разрыв в продолжительности жизни в 3–5 лет предопределен биологически – особенности генетического аппарата (у женщин две Х-хромосомы), соотношение половых гормонов, эволюционно закрепившийся более высокий уровень адаптационных механизмов в связи с предстоящей нагрузкой при беременности, более растянутый во времени климактерический период у мужчин и др. Ведь именно климактерические нарушения часто становятся причиной развития патологии.

     По  расчетам исследователей в разных странах  мира здоровье народа на 45–55% определяется образом жизни, на 17–20% – внешней  средой, природно-климатическими условиями; на 8–10% – генетической биологией  человека; на 8–10% – здравоохранением. Существует прямая связь между национальным доходом на душу населения, его рациональным распределением и продолжительностью жизни народа. В Украине многое – и экология, и материальные факторы, и доход на душу населения, и здравоохранение – становятся причиной низкой продолжительности  жизни. Медицинская помощь пожилым  при стремительно нарастающей ее платности становится более важной причиной смертности у нас в сравнении  с другими странами. Еще в XVIII веке французский философ Ш.Л.Монтескье  писал: “Человек не имеет более страшного  врага, чем болезнь, а что такое  нищета, как не непрерывная болезнь?”

     Более 30 лет назад выдвинули адаптационно-регуляторную теорию возрастного развития. Адаптационной (приспособительной) она называется потому, что объясняет главное: почему развивается старение, почему при  старении сокращаются приспособительные  возможности организма – основа снижения качества жизни, развития болезней, увеличения вероятности смерти. Регуляторной она называется потому, что объясняет  наступающие с возрастом изменения, нарушения регуляции, вернее саморегуляции. В организме все регулируется, однако, в возрастных изменениях особое значение имеют сдвиги на двух уровнях: а) изменения в регуляции работы генов, в которых заключен код  построения белков, б) изменения в  нервной и гормональной регуляции. Именно на этом пути анализа фундаментальных  механизмов старения нам с большой  группой сотрудников Института  геронтологии АМН Украины удалось  доказать, что наряду с процессом  старения существует и процесс антистарения или, как мы его еще называем, витаукт (от лат. вита – жизнь, ауктум – увеличивать). Антистарение яснее и понятней; витаукт – правильнее. Антистарение потому и является витауктом, что не только противодействует старению, но и приводит к новым формам функциональной организации, способствующим увеличению адаптационных возможностей организма в эволюции. Иными словами, старение и антистарение являются важными факторами эволюции организма. Раньше и теперь обсуждается одна сторона проблемы: влияет ли эволюция на старение. Сейчас следует обсуждать и другую сторону проблемы: старение и антистарение влияют на эволюцию, приводя к закреплению по наследственности определенных адаптивных механизмов. Проявление процесса антистарения удалось выявить на разных уровнях жизнедеятельности организма. Причем часть механизмов антистарения закреплена наследственно. К примеру, система “репарации” генетического аппарата; система обезвреживания так называемых свободных радикалов, повреждающих белки, нуклеиновые кислоты, мембраны клеток (система антиоксидантов) и др. Другие механизмы антистарения активируются в ходе старения благодаря саморегуляции живого (активация ряда ферментов, повышение чувствительности ряда клеток к гормонам при ослаблении функции некоторых желез внутренней секреции, гипертрофия и многоядерность клеток и др.). Одни механизмы антистарения направлены на создание более надежных, менее разрушаемых, менее подверженных старению систем; другие на компенсацию, ликвидацию последствий старения. Баланс процессов старения и антистарения определяет продолжительность жизни, долговечность организма.

     Биологи и медики всегда и везде искали, что ослабляется, нарушается в процессе старения, и не фиксировали внимание на не менее важном – что мобилизуется, активируется с возрастом – на процессе антистарения. В конечном итоге, баланс процессов старения и антистарения, витаукта определит продолжительность жизни и все возрастное развитие. До сих пор нет единства мнений о термине “онтогенез”, предложенном Э.Геккелем в 1866 г. Одни понимают под этим период становления организма (так понимал и сам Геккель), другие говорят даже о позднем онтогенезе, включая сюда старость. Наши представления о балансе старения и антистарения, витаукта позволяют предложить новую возрастную классификацию. Все возрастное развитие можно назвать этагенезом (от греч. этас – возраст). Мы предлагаем все возрастное развитие, весь этагенез разделить на три периода: онтогенез в его классическом понимании, как период реализации генетической программы, период роста и становления репродуктивной способности, мезогенез – относительно стабильный период, период баланса процессов старения и антистарения, витаукта; геронтогенез – период преобладания процессов старения над витауктом, период неуклонного снижения жизнеспособности, приспособительных возможностей организма. Между этими периодами нет резких переходов. На основании всего этого можно предложить следующую биологическую формулу: этагенез = онтогенез + мезогенез + геронтогенез. Продление периода мезогенеза привело бы к оптимальному изменению не только количества, но и качества жизни. Мы полагаем, что геронтология – это наука о долговечности организма, и воздействия на повышение надежности, долговечность организма должны быть направлены на все этапы этагенеза. Геронтология в будущем все больше и больше внимания будет обращать на процессы антистарения, витаукта. Это будет не просто оптимистическая тенденция в развитии геронтологии, но и новая идеология науки.

     Все мы стареем одинаково и каждый из нас стареет по-своему. Для старения характерна гетерохронность – различие во времени наступления выраженных проявлений старения. Так, к примеру, атрофия вилочковой железы у человека начинается в период полового созревания, а некоторые функции гипофиза сохраняются до глубокой старости. Гетеротропность – неодинаковая выраженность процесса старения в различных структурах организма. Так, например, возрастные изменения в пучковой зоне коры надпочечников выражены меньше, чем в клубочковой и сетчатой зонах.

     Одни  параметры организма прогрессивно снижаются после достижения зрелого  возраста; другие существенно не изменяются с возрастом; третьи возрастают). Существуют общие фундаментальные механизмы и проявления старения и их индивидуальная вариабельность. Все это позволило нам сформулировать положение о существовании синдромов старения. Это синдромы, характеризующиеся более выраженными проявлениями со стороны той или иной системы: нейрогенной, эндокринной, гемодинамической и др. Особенно важны синдромы, выделяемые по темпу старения,– ускоренное и замедленное старение. Ускоренное старение характерно сейчас для нашей популяции. Оно является основой более раннего развития возрастной патологии (атеросклероз и его последствия, рак, диабет и др.) и тем самым – одной из ведущих причин сокращения продолжительности жизни. Ускоренное старение снижает работоспособность, репродуктивную способность, сказывается на памяти, эмоциях, поведении, вегетативных реакциях человека и др.

     Ускоренное  старение развивается в результате действия комплекса внешних и  внутренних факторов (болезнь, наследственный груз, образ жизни, экология). Пожалуй, ничто так не моделирует ускоренное старение, как ионизирующее облучение. Все это делает понятным, что предупреждение ускоренного старения будет наиболее эффективным подходом к профилактике основных болезней человека, увеличению продолжительности его жизни.

     Синдром замедленного старения ведет к долголетию, к увеличению продолжительности  жизни. При замедленном старении уровень многих функциональных и  метаболических показателей у 80–90-летних людей такой, как в общей популяции  у 60–70-летних. Главная задача всей системы  профилактики в будущем – перевести  ускоренное старение в замедленное. Для характеристики темпа старения, типа его течения важно определение биологического возраста. В Институте геронтологии АМН Украины разработан ряд батарей тестов для определения как общего биологического возраста, так и парциального (биологический возраст отдельных систем). Их сопоставление друг с другом позволяет установить за счет какой системы в большей мере изменяется общий биологический возраст. В основе как ускоренного, так и замедленного старения у разных людей может лежать разный баланс процессов старения и антистарения.

     Генетический  аппарат можно назвать “клавиатурой жизни”. Если жизнь на Землю была перенесена из космоса или создана  Всевышним Молекулярным Биологом, то сделано это было в виде молекулы ДНК. Конечно, во Вселенной где-то существует живое, если не сказать разумное. Оно должно быть основано на двух принципах – информации и самовоспроизведении. Трудно придумать более подходящее и универсальное для этого, чем ДНК и генетическая информация. Благодаря этим принципам они могут создавать живое, хотя и несходное с земным. В каждом из генов расположен код, программа построения отдельного белка. Геном имеет мощный регуляторный аппарат. Кто-то правильно сказал, что в геноме одной клетки находится больше информации, чем в Британской энциклопедии. В каждой клетке “работают” только 4–5% генов. В зависимости от регуляции генов будет реализовываться генетическая информация, происходит дифференцировка клетки.

     Есть  давний спор о возрасте и творчестве, о возрасте и качестве жизни. Л.Н.Толстой  в возрасте 82 лет писал в своей  записной книжке: “В глубокой старости думают, что доживают свой век, а, напротив, тут-то идет самая драгоценная нужная работа жизни и для себя и для  других. Ценность жизни обратно пропорциональна  квадрату расстояния от смерти”. Все  это – не только философское утверждение, а почти математическая формула. Действительно, чем раньше человек  задумывается о смерти, тем раньше все второстепенное уходит на задний план и остается главное, во имя чего стоит жить. Действительно, нет молодых  и старых ученых, писателей, художников и т.д. Есть талантливые и бесталанные.

     Все это потом, а сейчас?

     Первое. Еще выдающиеся медики эпохи Возрождения  настаивали на том, что никакие таблетки, эликсиры, настойки не заменят активного  рационального образа жизни. Важно  умножить то, что дано, и не растратить преждевременно то, что ассигновано.

     Второе. Активный двигательный режим с обязательным условием – нагрузка, вызывающая достаточную  реакцию сердечно-сосудистой и дыхательной систем, определенную степень кислородного голодания. По данным исследователей, общая смертность на 1000 человек составляет для людей сидячего образа жизни 20,6, для людей с умеренной жизненной активностью – 10,6; со средней – 7,4. Смертность от ишемической болезни сердца при этом была равна соответственно 7,5; 4,0 и 3,0. Пожилым людям, за исключением хорошо тренированных, для поддержания формы вполне достаточны 60–90 мин прогулки в интенсивном темпе. Адекватные нагрузки кроме улучшения общего самочувствия приводят к образованию дополнительных сосудов в миокарде, повышению содержания ЛПВП, уменьшению вероятности тромбозов и др.

     Третье. Активный интеллектуальный режим. Известны не только факты, но и механизмы, объясняющие  большую продолжительность жизни  людей читающих, знающих, думающих, образованных. Ленивый ум разрушается  быстрее. Ученые из Сиэтла и Балтиморы 35 лет наблюдают за старением  шести тысяч жителей этих городов. Они полагают, что сохраняет разум  в “форме” сочетание хорошей  наследственности со средовыми возможностями (высшее образование, наполненная событиями  жизнь, интеллектуальные друзья, а также  – умный муж или жена). У  американцев есть выражение “телевизионные ноги” – атрофия мышц особенно у пожилых людей, просиживающих  часами у телевизора. Очевидно, есть “телевизионный мозг”. Телевизионная  информация навязывается, воспринимается пассивнее, чем общение, книги, живопись и др. Четвертое. Эмоциональный настрой  через конкретные нейрогормональные  механизмы сказывается на состоянии  внутренней среды. Долгожители, в основном,–  люди с оптимистическим настроем. Подавленность, депрессия являются важной причиной ускоренного старения. Активный поиск способа изменения  стрессовой ситуации способствует повышению  устойчивости организма, предупреждает  истощение приспособительных возможностей. Вот почему общий тонус общества, его мораль, вера так важны для  каждого. Пятое. В десятках лабораториях мира установили, что наиболее эффективный  метод продления жизни – количественно  недостаточная качественно полноценная  диета. К увеличению продолжительности  жизни ведет и белковоограниченная  диета. Более того, в нашем коллективе было показано, что использование  ее даже у старых животных дает эффект и увеличивает сроки выживания. Важно, что под влиянием подобной диеты отодвигаются сроки наступления  возрастной патологии. Интересно, что  у долгожителей Украины калорийность рациона почти в 2 раза меньше, чем  у всей популяции, и они потребляют в 2–5 раз меньше животного белка. Важное значение имеет антисклеротическая направленность рациона (снижение количества холестерина, жиров, достаточное количество ненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов и др.). Длительные наблюдения за членами антикоронарного клуба Нью-Йорка показали, что рационы с низкой калорийностью (6,7 Мдж/сут) и низким содержанием жира способствовали снижению частоты ИБС в 3,5 раза. Шестое. Достаточное количество витаминов. Людям старше 50 лет целесообразно проводить два витаминных курса в год. Седьмое. Антиоксиданты. Все имеет свою изнанку, даже такое совершенство, как природа. В ходе окислительных процессов, использования кислорода образуются очень активные химические соединения – свободные радикалы, повреждающие другие молекулы и клетки. Сейчас медицина переживает “свободно-радикальный бум”. С повреждающим действием свободных радикалов связывают развитие старения, стресса, атеросклероз, лучевую болезнь, рак и др. Вот почему рекомендуют принимать антиоксиданты, связывающие и обезвреживающие свободные радикалы. Кстати, к ним относятся витамины А, Е, С. Восьмое, девятое, десятое... Сорбенты – вещества, связывающие в кишечнике токсические факторы: органопрепараты (некоторые их называют ревитализаторами); ноотропы – группа препаратов, повышающих энергетический потенциал мозга; модифицированные гормоны, у которых спектр их гормонального действия сохранен не весь, антиоксиданты, не подавляющие собственную систему и др. Нами разработан “метод детоксикации”. Еще И.И.Мечников связывал развитие старения с накоплением токсических веществ. Возможны два пути предупреждения их накопления: а) усиление их выведения (с этой целью нами использовались различные энтеросорбенты); б) активация их распада (стимуляция системы микросомального окисления печени). Двойная детоксикация оказалась эффективной не только в эксперименте, но и при лечении атеросклероза у людей. Обращает на себя внимание, что большинство всех этих воздействий активируют процессы антистарения и потому могут быть названы – антигеронами. Важно подчеркнуть, что как старение, так и антистарение – процессы многозвеньевые, и потому воздействия должны быть комплексными.