Когато старостта идва от гледна точка на биологията

2024 Автор: Malcolm Clapton | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 03:47

Оказва се, че е погрешно някой, който е на много години или който е много болен, да се смята за стар.

Кой може да се нарече стар човек? Някой над 50? Или някой, който страда от "старчески" заболявания? Биологът и научен журналист Полина Лосева смята, че всичко не е толкова просто. Lifehacker съвместно с издателство „Алпина Non-Fiction“публикува откъс от главата „В търсене на дефиниция: Кой наистина е стар“от книгата Обратно на часовниковата стрелка: Какво е стареенето и как да се борим с него.

Начертайте границата

Нека започнем с моята дефиниция от детството: стар е някой, който е на много години. Но „много“не е най-строгото понятие. Аз съм на 30 - това много ли е? И 40? Или 60? Би било възможно да се въведе единен възрастов праг за всички, след който човек започва автоматично да се смята за стар. Такъв праг може да се счита например за пенсионна възраст - но в много страни той не съвпада, а в някои държави изобщо не са чували за пенсии. Освен това този праг трябва постоянно да се движи в съответствие със средната продължителност на живота: например в Румъния той се повишава с една година на всеки четири години, а в Белгия - на всеки пет. И как тогава да разберем кога и колко да преместим границата на старостта? За да направим това, все пак трябва да разчитаме на някои други признаци, които не са пряко свързани с възрастта.

При всеки възрастов праг има още един проблем: веднага щом установим границата между стари и млади хора, ние затваряме очите си за процеса на стареене и определяме настъпването на старостта като специфично събитие. Човек става, да речем, 60 години - и точно на годишнината от рождението си става старец с щракане на пръстите си. Това е добър сюжетен ход за приказка, но в реалния живот изглежда невероятно.

Според нас стареенето все още е постепенен процес, който отнема години и не настъпва незабавно.

И ако разглеждаме стареенето като част от развитието, тогава, както повечето процеси на развитие, е логично да го считаме за непрекъснат.

Освен това не е ясно какво да правим с животните. Ако очакваме да изпробваме нашата таблетка с вечна младост върху моделни организми, преди да преминем към хората, тогава нашият критерий за старост също трябва да работи за тях. И продължителността на живота им е много различна: от няколко дни до стотици години, а в лабораторията те често живеят по-дълго, отколкото в дивата природа. Следователно, вие или ще трябва да зададете свой собствен праг за всеки вид и постоянно да го усъвършенствате, в зависимост от обстоятелствата, или да излезете с някаква референтна точка, обща за всички организми.

Преценено по външния вид

Тъй като възрастовата граница се оказа неудобен критерий, можете да опитате да се отблъснете от външните признаци на старостта. В крайна сметка всеки от нас може да идентифицира старец на улицата, без да му гледа паспорта: сива коса, прегърбена фигура, набръчкана кожа, неравномерна походка, нарушения в паметта.

В същото време е лесно да се даде контрапример на някой от тези знаци – тоест да се намери човек, който да го притежава и да не е старец в очите на другите. Например, някои хора започват да побеляват, когато са млади, или дори оплешивяват, преди косата им да загуби пигментация. Проблемите с стойката измъчват не само възрастните хора, но и много офис служители. А набръчкана кожа може да се намери сред жителите на южните села, които прекарват много време на открито слънце.

Ето защо, ако решим да изчислим старите хора по техните характеристики, тогава хора от всички възрасти, които случайно са придобили сива нишка или крива поза, ще попаднат в тази категория. Освен това сред „старите хора“ще има много инвалиди или психично болни, които са загубили паметта си. А богатите хора, които могат да си позволят да следят състоянието на кожата и косата си, напротив, ще изглеждат по-млади от своите бедни и небрежни връстници.

Най-очевидният критерий за нас се оказва неточен и това не е без основание. Факт е, че не е пряко свързано с механизмите на стареенето. Съставяйки портрет на средностатистическия старец, ние оценяваме процеса по крайните му прояви - сякаш определяме готовността на кашата по избягалото мляко. Но зърнените храни могат да се приготвят, без да излизат от пределите на тигана, ако се борави с тях внимателно, или може да запълни цялата печка в самото начало на готвене, ако включите твърде силен огън. Следователно, за да хванем опашката на старостта, трябва да погледнем вътре в тигана, тоест да търсим причините за стареенето и първите му прояви.

Проверка в битка

Обръщайки се към основния източник на народната мъдрост – „Уикипедия“– получаваме отговора: „Старостта е периодът на живота от загубата на способността да се размножава и до смъртта“. Това определение изглежда логично, защото за разлика от предишните отразява специфични промени в тялото. Освен това изглежда доста ясно – за разлика от външните признаци на старостта, способността за възпроизвеждане може лесно да бъде измерена: позволете на животно да се чифтосва с други индивиди и да видите дали то произвежда потомство.

Но човек не е много удобен за оценка по този критерий.

Първо, не всички хора се стремят да се размножават непрекъснато, демонстрирайки своя репродуктивен потенциал.

Второ, не е много ясно по какъв параметър е необходимо да се определи този потенциал: по способността да се ражда потомство или по броя на наличните зародишни клетки. Съвременните репродуктивни технологии позволяват на жената да роди дете и да го роди на 50 или дори на 60 години (най-възрастният човек, родил рекорда е почти на 67 години в Книгата на Гинес), но яйцата, поне здрави, обикновено изчерпват ги някъде през 40-45 години.

Трето, репродуктивният критерий ще работи различно за мъжете и жените. Сперматозоидите, за разлика от яйцеклетките, се образуват непрекъснато и тялото на мъжа може да ги произвежда до смъртта си, дори когато на връстника му няма останали зародишни клетки за дълго време. В същото време външни признаци на старост като сива коса и бръчки се появяват при мъжете и жените почти едновременно, а жените, като правило, живеят по-дълго.

Измерването на старостта по репродуктивен потенциал се оказва също толкова неудобно, колкото и на външен вид. Съвременните 40- и 50-годишни жени изглеждат млади във всички параметри, които вече изброихме, но най-често вече не смеят да раждат деца - и не можем да проверим дали са способни на това. И с грижата на козметолози и пластични хирурзи, някои успяват да запазят външната си младост дори на 70 години.

Ние броим мутациите

Когато на лекции питам слушателите какво е старост, те често ми отговарят: това са сривове и нарушения в организма. Репродуктивният критерий също се вписва в тази дефиниция: невъзможността за възпроизвеждане е един от тези сривове. Но тъй като то може да възникне при всеки конкретен човек рано или късно, поради други признаци на стареене, е неразумно да го правим мярка за старостта, ако искаме да намерим единна отправна точка за всички.

Можете да направите списък с проблемите, които са характерни за стария организъм. Това е принципът, използван от Searle S. D., Mitniski A., Gahbauer E. A., Gill T. M., Rockwood K. Стандартна процедура за създаване на индекс на слабост // BMC Geriatrics. 2008 септември; 8. (ще се върнем към тях в главата за биологичната възраст), които често се използват от лекарите, изучаващи стареенето. Индексът на чупливост е набор от симптоми и свързани с възрастта заболявания, които е натрупал даден пациент. Колкото по-висока е стойността на индекса, толкова по-близо е до старостта.

Същият проблем може да се случи с индекса, както и с външните признаци на старостта: когато се фокусираме върху следствието, а не върху причината, богатите хора са средно по-млади от своите бедни връстници.

Това обаче не означава, че проблемът със застаряването може просто да бъде „залят с пари“: в крайна сметка богатите умират точно като бедните и са не по-малко заинтересовани да удължат живота си.

Затова ще трябва да погледнем по-дълбоко – в отделните клетки и молекули и да търсим признаци на стареене вече на микроскопично ниво.

Точкова мутация в ДНК, тоест замяната на една „буква“(нуклеотид) в нейния „текст“(последователност) с друга, може да се счита за пример за молекулен признак на старостта. В повечето случаи такива единични замествания не влияят на живота на клетката, тъй като генетичният код е излишен и е застрахован срещу случайни грешки. Въпреки това, срив може да се случи и на значително място в гена - тогава той или ще спре да работи напълно, или протеинът, който кодира, ще се окаже деформиран. Мутантният протеин понякога изпълнява функциите си по-добре или по-лошо от обикновено и и в двата случая това може да доведе до неприятни последици за организма, като например развитие на тумор.

Не всички точкови мутации влияят върху живота на даден организъм, но е доста трудно да се определи ефектът, който всяка от тях произвежда поотделно. Следователно, за простота, всяка точкова мутация може да се счита за разбивка. В крайна сметка всеки от тях прави ДНК в клетката различна от "оригинала", оригиналния носител на генетична информация.

През 2018 г. бяха публикувани статии от двама Bae T. et al. Различни скорости и механизми на мутации в човешките клетки при прегаструлация и неврогенеза // Наука. февруари 2018 г.; 359 (6375): 550–555. групи Lodato M. A. et al. Стареенето и невродегенерацията са свързани с повишени мутации в единични човешки неврони // Наука. февруари 2018 г.; 359 (6375): 555-559. учени, които вярват, че точкови мутации в нервните клетки на хората. Изследователите се чудеха в кой момент възникват тези мутации и колко от тях се натрупват през живота си. За да направят това, те взеха няколко съседни нервни клетки от мозъка на възрастни - и рудимента на мозъка в ембрионите (учените работеха с материал, получен в резултат на аборт) и прочетоха тяхната ДНК. В идеалния случай във всички клетки на нашето тяло последователността на нуклеотидите в ДНК трябва да бъде една и съща. Но по време на живота всяка клетка, независимо от другите, натрупва "еднобуквени" замествания. Следователно, ако сравним две клетки една с друга, броят на разликите в точките в ДНК текста ще бъде равен на броя на мутациите във всяка клетка.

Резултатите от изчисленията се оказаха плашещи. В самото начало на развитието на ембриона, когато оплодената яйцеклетка се раздели на първите клетки, тя се дели приблизително веднъж на ден. Всяко такова разделение, както се оказа, вече носи със себе си средно 1,3 нови мутации. По-късно, когато нервната система започне да се формира - до 15-та седмица от развитието - всеки ден добавя още около пет мутации към клетките. И до края на неврогенезата, тоест деленето на клетките в повечето области на развиващия се мозък – това е около 21-та седмица – всяка клетка вече носи 300 уникални точкови мутации. До момента на раждането на човек се натрупват до 1000 мутации в клетките, които продължават да се делят. И тогава, по време на живота, ДНК мутира по-бавно, със скорост от около 0,1 грешки на ден и до 45-годишна възраст клетките съдържат приблизително 1500 мутации, а до 80-годишна възраст - по 2500 всяка.

Ако, както е уговорено, считаме всяка мутация за срив, тоест за признак на старост, тогава се оказва, че човек започва да остарява веднага след зачеването, от момента на първото делене на оплодената яйцеклетка. Но как може една структура, която все още не е формирана, да се разпадне?

На молекулярно ниво нашето интуитивно разбиране за стареенето се потвърждава: то не е събитие, а продължаващ процес.

Мутациите не се появяват внезапно, а се натрупват от първия ден на развитие до края на живота. А къде да се тегли чертата на "младежкото ДНК" е напълно неразбираемо. Ако старостта се брои от появата на първата мутация, тогава купчина от няколко клетки ще трябва да бъде разпозната като стара. И ако се опитаме да зададем прагова стойност за броя на мутациите, тогава ще се сблъскаме със същия проблем като в случай на пенсионна възраст: за да не ни изненада границата, ще трябва да разчитаме на други признаци на старост - външен вид, способност за възпроизвеждане или нещо друго., - които, както вече знаем, са ненадеждни.

Би било възможно да се съсредоточи не върху момента на поява на грешки, а върху скоростта на мутацията - например да се обади на стария, чиито мутации започват да се появяват по-бързо. Но и тук ни очаква уловка: нервните клетки натрупват грешки преди раждането по-бързо, отколкото след това. По времето, когато се родят, те вече съдържат повече от една трета от всички мутации, които ще успеят да получат през целия си живот. Човек може да реши, че това е особеност на клетките на нервната тъкан, които са почти напълно формирани в ембрионалния период, а след това, след раждането на детето, те почти не се размножават. Но не, делящите се клетки на червата или черния дроб при възрастен мутират Blokzijl F. et al. Тъканно-специфично натрупване на мутация в човешки възрастни стволови клетки по време на живота // Природа. 2016 октомври; 538: 260-264. с приблизително същата скорост като нервните - около 0,1 грешки на ден. А това означава, че грешките при броене не ни доближават до определението за старост.

Правим диагноза

Изглежда, че няма да можем да определим еднозначно старостта и старостта: стареенето е постепенен процес, с край, но без начало. Има обаче хора, които продължават да се борят със стареенето въпреки липсата на дефиниции – това са лекари. Те разпознават старостта по специфични прояви: болести, свързани с възрастта, и се борят – когато е възможно – директно с тях. Всичко, което лекарят може да направи днес за възрастен пациент: смяна на зъби, поставяне на слухов апарат, изцеление на сърцето или трансплантация на роговицата - дребни ремонти на тялото, смяна на отделни части. Следователно старостта от гледна точка на лекаря е съвкупност от най-често срещаните дефекти, които могат да бъдат коригирани.

Струва си да отдадем дължимото на медицинския подход: досега това е най-ефективният начин за удължаване на живота, който имаме.

Каквито и да са основните механизми на стареенето, ние все още не знаем как да се справим с тях, но можем лесно да победим много преки причини за смъртта: жителите на развитите страни вече не умират масово от инфекции, парализата отдавна е престанала да бъде присъда, и за справяне с високото кръвно налягане или нивата на кръвната захар вече може да се направи с хапче. Средната продължителност на живота се е увеличила през последния век Федерална служба за държавна статистика. Статистически бюлетин 2007г. почти се удвои. В този смисъл битката със старостта, въпреки липсата на ясна дефиниция за врага, вече е в разгара си.

Но когато говорим за обръщане на стареенето, едва ли можем да си представим вечната борба с болестите, свързани с възрастта. Най-вероятно бихме искали те дори да не се появяват. Следователно хапче за напреднала възраст, ако измислим такова, вероятно ще трябва да се вземе още преди появата на тревожни симптоми. Това означава, че хапчето ще трябва да се бори с болест, която все още не съществува. Това, което сега се нарича "старост" в Международната класификация на болестите (документ, който се публикува на всеки 10 години от Световната здравна организация за унифициране на медицинските диагнози в различни страни), описва стандартен набор от симптоми, свързани с възрастта: "старческа възраст, старческа слабост, сенилна астения." Но самата съвременна медицина не смята стареенето за болест.

Доброто или лошото е спорен въпрос. От една страна, това състояние сериозно пречи на развитието на науката. Дори ако геронтолози Специалисти, които лекуват и изучават здравето на хора над 60 години. се споразумеят кой се смята за стар и кой за млад, сега не могат да провеждат клинични изпитвания на едно хапче за напреднала възраст и да проверяват дали работи или не. За такъв тест те няма да получат нито пари, нито разрешение от етичните комисии. За да заобиколят този проблем, те опитват лекарства за заболяване, свързано с възрастта, като възпаление на ставите. Ако пациентите вече нямат болки в ставите, във всеки случай ще бъде добре. И ако в същото време живеят по-дълго от средното, ще бъде още по-добре.

От друга страна, нека си представим, че старостта все още е официално класифицирана като болест. Тогава веднага ще стане ясно, че значителна част от населението на света е болно и нелечимо. И ако измерите стареенето по броя на мутациите, тогава всички ще бъдат болни. От гледна точка на лекар, това е абсурдно: болестта е отклонение от нормата, но къде да търсим норма, когато здрави хора не съществуват?

Досега геронтолозите и лекарите не са успели да се споразумеят: за първи път публикуват Bulterijs S., Hull R., Björk V., Roy A. Време е биологичното стареене да бъде класифицирано като болест // Граници в генетиката. юни 2015 г. призовава за признаване на стареенето като болест, последните упорито се съпротивляват. Подозирам обаче, че рано или късно лекарите ще трябва да се откажат: тук-там отделни биохакери започват да експериментират върху себе си, а смели изследователи започват частни клинични изпитания на хапчета за напреднала възраст за сметка на самите субекти. Безполезно е да се борим с този хаос, така че един ден медицинската общност ще трябва да го ръководи и да признае старостта като една от многото болести на човечеството и в същото време да се споразумее за едно-единствено определение.

Полина Лосева е биолог по образование, завършила е катедрата по ембриология на Биологическия факултет на Московския държавен университет. Пише статии за порталите "Таван", "N+1", "Елементи", OLYA и популяризира науката. В Обратно на часовниковата стрелка тя говори за механизмите на стареенето, опитите да се създаде „хапче за старост“и начините за забавяне на неизбежното.